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邁阿密倒塌建筑的設(shè)計致命缺陷分析

轉(zhuǎn)載：陸新征課題組　 2021/6/30 22:41:00　 778

內(nèi)容簡介： 聲明：本分析是根據(jù)收集到的圖紙和數(shù)據(jù)，結(jié)合在板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的經(jīng)驗，對整個設(shè)計開展了初步的分析，結(jié)合中國規(guī)范，從規(guī)范對比角度提供一些思考，不作為任何事件分析的基礎(chǔ)和依據(jù)。1. 背景近日，在美國佛羅里達州一棟12層板柱結(jié)構(gòu)住宅樓（倒塌部分局部13層）突然發(fā)生局部連續(xù)倒塌。目前事故已造成至少9人死亡，156人下落不明。這座位于瑟夫賽德（Surfside）的住宅大廈于1981......

聲明：本分析是根據(jù)收集到的圖紙和數(shù)據(jù)，結(jié)合在板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的經(jīng)驗，對整個設(shè)計開展了初步的分析，結(jié)合中國規(guī)范，從規(guī)范對比角度提供一些思考，不作為任何事件分析的基礎(chǔ)和依據(jù)。

1. 背景

近日，在美國佛羅里達州一棟12層板柱結(jié)構(gòu)住宅樓（倒塌部分局部13層）突然發(fā)生局部連續(xù)倒塌。目前事故已造成至少9人死亡，156人下落不明。這座位于瑟夫賽德（Surfside）的住宅大廈于1981年竣工。當(dāng)它倒塌時，當(dāng)局正在根據(jù)城市安全法規(guī)對已有40年歷史的建筑進行重新認(rèn)證。

鋼筋混凝土板柱結(jié)構(gòu)作為一種常見的結(jié)構(gòu)形式在實際工程當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。由于板柱節(jié)點易發(fā)生沖切破壞，常被視為該結(jié)構(gòu)體系最為薄弱且極其重要的一個環(huán)節(jié)。特別是個別節(jié)點失效引起的內(nèi)力重分布，可能導(dǎo)致更大范圍的破壞甚至引發(fā)整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。

本次分析以事故原型的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，保持其材料等級、幾何尺寸，采用中國規(guī)范進行初步復(fù)核。結(jié)構(gòu)主要信息如表1所示，典型樓層高8英尺10英寸，層高約2.69m。

2.典型節(jié)點抗沖剪承載力復(fù)核

計算分析時選取軸線8與軸線L交點對應(yīng)節(jié)點（見圖1）。圖2給出了樓層平面布置?；炷?8天圓柱體強度標(biāo)準(zhǔn)值為3000 psi（21 MPa），板厚為8英寸（203.2 mm），板底鋼筋為 #4（0.5英寸, 12.7 mm）。柱截面尺寸為14×18英寸（355.6×457.2 mm），保護層厚度取3/4英寸（19.05 mm）。

圖1 典型柱網(wǎng)布置

圖2 L-8軸典型建筑平面布置

以典型L軸交8軸節(jié)點為例，對比計算沖切荷載與規(guī)范抗沖剪承載力，本工程面層及吊頂做法均布荷載考慮四種情況（0~1kN/m2），住宅墻體均布荷載考慮四種情況（0~1.5kN/m2），在樓板強度3000 psi情況下，在附加荷載較大的情況下，不滿足規(guī)范要求。樓板強度增加到4000 psi的時候，在部分荷載條件下勉強能滿足美國規(guī)范要求，但基本不能滿足中國規(guī)范要求。

3.典型柱截面估算

計算分析時仍選取上面典型位置，軸線L與軸線8交界對應(yīng)截面柱，此部分區(qū)域13層，采用估算方式，考慮4000psi-6000psi不同強度為分界位置。對比美國規(guī)范強度比（強度折減系數(shù)0.65）、中國規(guī)范軸壓比情況。估算時暫不考慮活荷載折減系數(shù)、柱計算長度、柱鋼筋等的影響，暫時不考慮柱自身重量，估算。

估算時按照附加地面做法恒載0.5kN/m2，墻體做法均布荷載1.0kN/m2。如果考慮柱自身截面重量以及風(fēng)荷載等影響，預(yù)計比值會增加?？梢娖漭S向承載力不滿足規(guī)范要求。

4. 整體建模初步分析

結(jié)構(gòu)整體估算時按照附加地面做法恒載0.5kN/m2，墻體做法均布荷載1.0kN/m2。布置按照獲得的資料進行建模。結(jié)構(gòu)分析時候按照抗震（抗震按照6度）和不抗震兩種情況。風(fēng)荷載基本風(fēng)壓1.1kN/m2，按照海邊粗糙度A類計算。結(jié)構(gòu)整體模型如下圖所示：