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受弯破坏还是冲切破坏?

转自:结构设计-公众号2018-12-22

转自:结构设计-公众号

20181112日下午1350广东中山市古镇镇海洲村万科某项目一期2标段发生地下室顶板无梁楼盖局部坍塌事故,在业内再一次掀起关于无梁楼盖倒塌原因的大讨论。很多设计人员都说这是冲切引起的破坏,这是真的吗?建筑云联盟的云小兵有一点点不同的看法,供各位同仁参考。

何为冲切破坏?从本质上讲,冲切破坏就是剪切破坏,均属斜截面破坏,即破坏截面上应留有斜截面的特征,如图1所示:    

济南长清名流华第项目无梁楼盖倒塌

   图1为2014年11月17日济南长清名流华第项目无梁楼盖倒塌照片,从照片中可以看出其破坏特征有明显的冲切斜截面,无梁楼盖沿柱帽的斜截面破坏。作为对比,我们一起看一下2017年8月19日下午,发生在北京的石景山区西黄村A-E地块地下车库项目无梁楼盖倒塌的照片,如图2所示:

 图2 北京市石景山区西黄村A-E地块地下车库项目无梁楼盖倒塌

 图2所示的柱头,有冲切或剪切斜截面的破坏迹象吗?咱们再看一下中山市古镇镇海无梁楼盖倒塌的照片,如图3所示: 

 图3 中山市古镇镇海洲村无梁楼盖倒塌

图4 中山市古镇镇海洲村无梁楼盖倒塌中某根柱头破坏照片(照片由周巧丹女士提供)

 图3、图4所示的柱头,其破坏特征是和图1一样呢还是和图2一样?如果和图1一样,那冲切破坏斜面在哪里?如果和图2一样,那就肯定不是冲切破坏,既然不是冲切破坏,又该是什么破坏呢?

图5 无梁楼盖裂缝示意图【1】

图5为无梁楼盖裂缝示意图,云小兵想请问各位同仁,北京西黄村的无梁楼梯倒塌和广东中山的无梁楼盖倒塌是由斜裂缝引起的还是竖向裂缝引起的?如果是竖向裂缝引起的,那是什么破坏?是冲切破坏吗?


很显然,北京和广东的无梁楼盖破坏是由竖向裂缝引起的,这个裂缝是受弯裂缝,而非剪切裂缝。这表明,这两起工程事故是首先受弯承载力不足,其次才有可能是别的原因。我们设想一下,当无梁楼盖板顶率先出现受弯裂缝,导致板有效高度h0降低,h0变成了x0,裂缝继续开展,这时板的抗冲切高度也迅速下降,结构抗冲切能力开始不足,最终导致倒塌。即云小兵认为,北京和广东的无梁楼盖在倒塌时至少先出现受弯裂缝,其次才在受弯和受剪联合作用下,加速了结构的垮塌。

讲到这里,就不得不提一下无梁楼盖的板柱节点连接设计了。目前无梁楼盖的板柱节点连接设计,常见的有三种连接方式,第一种是斜柱帽,第二种是平托板,第三种是斜柱帽加平托板。北京西黄村无梁楼盖采用的是平托板,如图6所示:

北京西黄村无梁楼盖板柱节点连接构造图【1】

广东中山市古镇镇海洲村的无梁楼盖也用的是平托板,云小兵从土木吧网站发出的帖子上找到的此工程的板柱节点连接设计如图7所示:

 

广东中山市古镇镇海洲村的无梁楼盖板柱节点连接构造图【2】

坦率地说,云小兵并不喜欢平托板,因为根据直觉判断,柱与平托板的连接和平托板与地下室顶板的连接均是90度,很容易导致应力集中。如果采用斜柱帽,则效果要好得多,因为柱与平托板的连接和平托板与地下室顶板的连接均大于90度,对应力集中现象有很大的缓解。北京和广东的这两个无梁楼盖的破坏均是从柱与平托板的连接处,沿着柱身向上齐根断掉的,谁敢肯定不是应力集中引起的?当然,平托板也有很多成功的案例,斜柱帽也有坍塌的,均不能一概而论。仅从应力集中的角度上讲,云小兵更倾向于斜柱帽的节点连接方式。

对于图6和图7所采用的平托板的连接方式,在平托板范围内应加强受弯纵筋和抗冲切箍筋的配置,建议构造措施如图8所示:

平托板连接构造措施【1】

小结

1、 我们很多设计人员一提到板柱体系,首先想到的是加强抗剪承载力的构造措施,而对受弯承载力的设计认识不足,甚至有优化公司专门对无梁楼盖的纵筋进行优化,导致无梁楼盖受弯承载能力进一步恶化,表面上看,软件的计算结果是通过了,但施工时稍有风吹草动就会引起倒塌,北京西黄村无梁楼盖的倒塌就是一个活生生的被优化的例子。

2、 慎重采用平托板的设计方案,尽量采用斜柱帽的板柱节点连接方式。

来源:土木吧



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