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房屋结构安全鉴定-建筑失稳导致垮塌分析

房屋结构安全鉴定-建筑失稳导致垮塌分析


佛州迈阿密-戴德郡Surfside的一栋高层建筑于周四清晨部分坍塌,佛罗里达国际大学教授的沃温斯基(Shimon Wdowinski)称,他在一年前发表的一项研究中指出,这栋建于1981年的12层大楼自上世纪90年代以来一直在以惊人的速度下沉。

      沃温斯基说,当他看到公寓坍塌的新闻时,他立刻想起了自己的研究。他强调,这并非在对公寓坍塌的原因下定论。上世纪90年代,这座建筑以每年约2毫米的速度下沉,自那以后,下沉速度可能会放慢或加快。

      不过,沃温斯基说,根据他的经验,即使此后建筑没有再下沉,以当年观测到的下沉水平,足以对建筑物及其结构造成影响。


1. 工程结构的连续倒塌问题:

Q:那什么是结构连续倒塌呢?

A:连续倒塌是指结构在发生局部破坏后,“由初始的局部破坏,从构件到构件发展,较终导致一部分结构倒塌或整个结构倒塌”


2. 平板结构连续倒塌问题

Q:什么是平板结构呢?

A:平板结构(又称无梁楼盖结构)现今在澳洲乃至世界范围内广泛用于停车场、办公楼和民用住宅。其优点有施工简单,成本低,使用空间大等。 然而,这种结构的安全隐患之一是*发生连续倒塌。 

稳定一般属钢结构范畴,混凝土结构会发生失稳破坏吗?大家知道,高规有一个结构刚重比的规定,它对应的即为结构的整体稳定。一般来说,混凝土结构刚度大,刚重比易于满足稳定要求。但在一些特殊情况下,结构的刚重比会发生改变,这时结构将由稳定状态进入不稳定状态。基础沉降即为这一特殊情况之一,此时结构的侧移刚度会大幅降低,致使结构刚重比下降,最后导致结构失稳破坏。为对本文的观点提供支持,先看一个案例。这是一个脚手架,底部有一部分坐落于下部结构上。通常的计算方法是将脚手架的底部按不动铰考虑,此时计算表明脚手架是安全的。实际工程这个脚手架发生了倒塌,计算分析发现在考虑脚手架底部结构具有变形的情况下,脚手架发生了失稳破坏。如下图,脚手架高度16m,纵距1220mm,共6跨;横距610mm,共25跨。钢材型号为S275。所有杆件截面为。计算工具:NIDA 10.0。

考虑两个计算模型,模型A对应着脚手架底部完全铰接约束,模型B考虑脚手架与下部结构协同工作。




模型A计算得到结构极限承载力系数为3.406,模型B计算得到的极限承载力系数为0.684,由于下部结构刚度的影响,底层脚手架柱子发生局部屈曲破坏。

实际结构为**静定。当基础发生沉降时,结构底部相应部位的约束情况发生变化,此时结构侧向刚度降低,刚重比减小,最后结构发生整体失稳,导致部分或全部倒塌。高规钢重比系数1.4对应屈曲因子10(不考虑荷载分项系数)。屈曲因子10考虑的是地震荷载情况,对于重力荷载,屈曲因子限值为4。因此,从稳定屈曲分析角度可以这样说:大楼的初始屈曲因子大于10,随着地基沉降,结构整体抗侧刚度逐渐降低,屈曲因子逐渐下降,直至突破限值4,最后导致稳定破坏。


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