承重墙拆除导致泉州酒店倒塌?看看专业结构工程师怎么说

    2020/03/19 | 最新资讯

    2020年3月7日晚19点左右,福建泉州鲤城区欣佳酒店突发坍塌事故。截止12日,已造成29人死亡。

    图 1 百度街景图片2017年5月

    图 2 倒塌现场

    在官方调查报告公布之前,作为专业的结构工程师,我想根据已有的资料,发表一下对此次事故原因的分析,供大家交流讨论。

    声明:以下分析中所有数据信息、图片等均来自网络,若有错误,欢迎指正

    1.   项目概况

    项目基本信息:本工程为四层钢框架结构,柱距为8m,1~3层层高约6m,四层层高约3.5m。钢柱与钢梁均H性截面,材质为Q235B,楼板采用压型钢板混凝土楼板。基础采用独立基础。于2014年建成使用。18年业主对1~3层进行了加建,加建楼面采用混凝土现浇楼板。2020年3月,在一期新的改造过程中,结构整天发生了倒塌。

    图 3 钢柱平面布置图(源自结构检验鉴定报告)

    图 4 五层建筑平面布置图

    图 5 二层建筑平面布置图

    图 6 施工过程图1

    图 7 施工过程图2

    图 8 施工过程图3

    图 9 加建结构检验鉴定报告

    2.   计算分析

    根据以上信息,使用YJK结构分析软件进行建模分析。

    柱截面:按网络曝光的钢柱结构布置图,首层到顶层截面一致,材质Q235B

    梁截面:按能够满足设计要求取值。

    楼板:120mm压型钢板混凝土

    恒载:4.0kPa

    楼面活载:2.0kpa

    (荷载规范根据使用功能不同,规定活载的不同取值,2.0kPa为住宅、宿舍、办公楼等功能的取值要求,也是正常使用楼面的最小活载要求)

    屋面活载:0.5kPa(按不上人屋面考虑)

    墙体荷载: 2.50kN/m.

    改建夹层荷载暂不考虑。

    基本风压:0.8kPa(按全国基本风压分布图取值)。地面粗糙度类别:A

    地震参数:设防烈度7度,峰值加速度:0.15g,特征周期:0.45s。(中国地震动参数区划图)

    荷载组合分项系数:按当年的1.2、1.4取值。

    图 10 加建结构检验鉴定报告

    图 11三维计算模型

    3.   分析结果

    图 12首层结构应力比

    从上图可以看出:钢柱的强度与稳定应力远超1.0。中柱与下边柱尤其严重。

    图 13X向地震作用下位移图(mm)

    从上图可以发现,X向地震作用下水平位移为398mm,位移角1/54,远超规范允许值,1/250。框架的X向刚度远远不够。

    以上情况为规范规定的荷载作用下的验算结果。但按照发生事故时的情况来看,并没有发生地震或者是大的台风,且楼面活载可能也远不到200kg/m²因此,为了探讨事故的原因,又进行了第二轮计算分析:

    活载取值:1.0kPa(荷载取值是在设计基准期内最大荷载的意义上确定的,作为随机过程具有随时间变异的特性)

    不考虑风荷载,不考虑地震作用。

    荷载分项系数均取值1.0。(为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数。可以简单理解为:为了保证结构的安全储备,对荷载取的放大系数。取1.0表示此处不取放大系数)

    图 14首层结构应力比

    在如此宽松的条件下,仍然存在部分钢柱无法满足受力要求的情况。那至于为什么建筑现在才倒塌,很有可能是隔墙起到了一定的侧向约束作用,甚至承担了部分竖向荷载。

    4.   推断

    因此,根据以上计算以及抖音客户的提供的施工过程图片,作出以下推断:

    (真相待权威机构公布,在不具备全面信息的情况下,只能说是推断)

    1)原设计框架柱采用热轧窄翼缘截面,且楼层较高,甚至局部有穿层柱,钢柱面外稳定存在严重问题。

    2)X向框架梁截面非常小,侧向刚度很弱。甚至角柱的梁柱节点处,没有设置与X向框架梁下翼缘对应的加劲肋。(因为可能是会碰到Y向的螺栓)

    3)Y向框架梁疑似与框架柱螺栓连接,且螺栓布置在腹板范围内。节点刚度无法保证。

    4)Y向框架梁梁端下翼缘未设置隅撑或者竖向加劲肋,以约束梁端下翼缘在受压状态下的稳定。

    5)首层中柱疑似为摇摆柱,增加了边柱失稳的风险(这些在计算软件中不会自动设置,需要人为调整,而根据我们工作中接触的设计师来看,很多设计师没有注意这个问题)。

    5.   疑问的解答

    楼房倒塌以后,网络上充斥了各种说法,针对网上较多的说法,此处做一下解答。

    1. 用户装修砸了承重墙导致了事故。

    解答:这种钢结构为明显的钢框架结构,不存在承重墙。因此此类说法是大众对承重墙的误解而发出的。实际上也看到了一些官媒也采用了此类说法,毕竟媒体人不是专业人士,错误在所难免。

    • 业主于2018年违章加建了三层,为什么还能使用至2020年?

    解答:结构设计中,荷载取值、材料强度取值,都具备一定的安全储备,另外还有很关键的一点,填充墙发挥了作用,为结构提供了很大的侧向刚度,甚至结构的失稳形式可能是无侧移失稳。无侧移框架的稳定承载力约为有侧移框架的数倍。

    • 为什么在新的改造过程中发生了倒塌?

    解答:结构在本身设计缺陷以及改造加建的重荷下,已经岌岌可危,从结构专业角度出发,结构已经处于临界失稳状态,在新的装修过程中,凿掉了部分隔墙,对建筑的侧向约束降低,直接导致了整体失稳破坏。

    • 增加夹层是不是绝对不能实施?

    解答:作为设计师,当业主要求层高建的很高,或者顶层女儿墙建很高的时候,就需要格外注意了。当然,一般业主也会在前期向设计师交代清楚,为后期的改造装修预留充分的荷载。本项目中层高6m,可以说业主的意图是很明显的,个人认为,在前期也跟设计师交代过荷载要求了,所以加建三层时没有发生问题。一般业主不至于蠢到没预留荷载直接四层变七层。当然,有时候不一定是蠢,而是胆大包天。现浇混凝土楼面不同于LOFT夹层,其重量是TD-LOFT专用夹层系统的6倍左右,重量远远不能忽视。

    建筑,本应是人类的庇护所,是人与自然灾害之间的屏障,可如今,却成了灾害本身。

    专业的设计、专业的施工,对一栋建筑的安全是最基本的保障。

    建成后,遵循最基本的使用原则,切勿擅自随意调整使用功能,更是业主应该坚守的底线。