本文授权转载自公众号DS结构工作室
作者：王立军
昨天发的一个短文（【钢结构·探讨】王立军：房子是怎样倒下的？），引起了大家的热议。这是好事，说明大家越来越关心结构安全。基于当时得到的信息，昨天的文章主要分析了三个问题：房子为什么横向倒？为什么18年加层后至倒之前没倒？为什么14年盖好后至18年加层期间未倒？文章发出后就有结构同仁针对文中下面的一段话（见括号）反议第一个问题，为什么不向纵向倒？（如果你要说，为什么纵轴这么弱，为什么不沿纵轴失稳？其实看了前面的推演，回答这个问题并不难，篇幅问题，就留给大家琢磨了）
结果出来了，的确是向纵向倒的，图1是昨天文章横向倒的依据，是假情报。图2是最新消息，纵向倒的！不要看图2的下图二选一，倒只能往一个方向倒。看图2的上图左边小车上面的那个斜亮杠，正在倒。
图 1
图 2
那你可能会问，一会西歪，一会东倒，到底有没有谱啊？应该说，破题如破案，在结果出来之前，阶段性成果仅是根据当时材料得到的最好分析，但并不是最终分析，更不是结论，因为结论要权威部门认定，我们仅是推演。从这了角度说，破案的每一步只要能做到有谱不离谱，就是向真相迈进的靠谱。
昨天按横向倒，做了一些简单的专业分析。这些分析内容有些属于结构的受力问题，与最后的结果并无直接关联。因此，虽然上面的第一个问题倒塌方向不对了，但并不影响整个的分析逻辑，比如填充墙的作用。对了，顺便补充一句，昨天说的肖大师说“非承重墙，可砸”，不是说是肖大师对老板说的，而是对我说的，在此为肖大师恢复名誉，并声明我这不叫rumor，顶多是个gossip。今天将根据新的线索，重点分析为什么向纵向倒。
这个问题看似很简单，纵向是柱子窄翼缘HN钢的弱轴，梁柱铰接，柱底也不够刚接，整个一个机构，不倒才怪呢。但问题是，为什么一个这样看似机构、弱不禁风的东东，能坚持5、6年之久，是设计安全度问题，还是另有隐情。
为简化说明问题起见，以图3表示结构受力的三种状态。图3a为倒塌前的状态，纵向有墙支承为无侧移框架。图3b为倒塌状态，倒塌原因可看作拆墙或基础下沉或施工时结构柱遭到干扰损坏，无论哪一种均会造成柱承载力下降，侧移增加。由图3a的无侧移框架变成图3b的有侧移框架是倒塌的理论过程。
还是上一些简单的公式。图3a和3b的欧拉临界力分别为
为图3a倒塌前的欧拉临界力，为图3b倒塌时的欧拉临界力，相差16倍。所以大家对弱轴超弱的结论是对的，也的确应该向这个方向倒。那为什么这么长时间没倒呢，因为有这个16倍。从16到1，能不倒吗。还是那句话，古人云：失稳如失恋，发生在瞬间。
明眼人会说，16倍太离谱了，一个计算长度系数0.5，一个2，怎么可能。应该说，分析事故，与做设计不同，计算公式的取值要做到倒后取有利之不利，倒前取不利之有利，依据受力的可能情况取参数值而不是理论值进行推演。
之所以认为纵向弱，除了那个HN以外，最被诟病的是梁柱连接方式，不是刚接。但倒之前也不是铰接，它是半刚接。
图 4
理论上讲，所有的梁柱连接都是半刚接。图4a，我们通常说的刚接是指M-θ曲线的斜率，足够大算刚接，太小算铰接，中间是半刚接。但对于柱稳定来说，用图4b可能更合适。小变形，转角很小，梁对柱约束强，相当于刚接，这就是有墙没倒的情况，此时柱上下端刚接，无侧移，计算长度系数0.5。结构侧移增大，跨入半刚接区域，柱计算长度系数增大，二阶效应起作用，无侧移过渡到有侧移，直至梁柱铰接倒塌，此时计算长度系数0.5。
也就是说，即使18年加层了，荷载较14年原设计增加了一倍，因为有墙等有利因素，使结构成为无侧移框架，承载力提高了16倍，这可能就是不倒的原因。在此声明，这个16倍是图3的模型，实际值要按真实结构计算，这里的简化只是为说明欧拉临界力的道理。
这时大家可能会说，照你这么说，加层加墙是有道理的了。没有经过设计的加层改造肯定是没道理的，墙起作用有一定道理，但这个道理是不稳定的，一旦出现一些情况，比如拆隔墙，就会出现危险。就如同抗日，鬼子兵不够用招伪军，结果伪军反目反而成了使鬼子灭亡的帮手。所以童教授说的对，“工字形截面柱，弱轴方向一定要加撑”。你可能会说，算够了也要加吗？当然要加，这是古人说的，“吃饱了撑的”。
一个小问题，就是这种门刚厂房类的结构，横向框架，纵向柱截面高度小，柱底接近铰支，柱底算刚接还是铰接。我的理解是这样，如果打撑，撑的刚度很大，柱的刚度可忽略，算铰接没问题。如果不打撑（当然应该打撑），可以算刚接，否则真成机构了。这一点陈先生在其稳定指南中有过论述。
最后一个问题，14年的原设计为什么能坚持到18年加层没倒，那时没墙可是有侧移呀。
我们暂且不管当时设计怎么算的，还是做一下推演。图3c，无墙有侧移，小变形两端刚接，计算长度系数1.0。欧拉临界力为
做如下假定：加层后欧拉临界力与加载相等；加层荷载增加一倍。
这时我们可知，加层前的荷载为欧拉临界力的2倍。前文说过，“大老K平均值接近2、失效概率1/1000”，即加层前柱子承受了欧拉临界力的两倍荷载，达到极限状态，但没倒。
首先声明，我对古建一知半解。实际上，建筑业，目前除了几个建筑师，结构师没人研究古建，就像没人真正研究中医一样，说多了。那为什么研讨房子倒塌要谈古建呐，因为倒塌的房子一般会设计成古建的受力形式。
中国的古建讲究抬梁式和穿斗式，什么是抬梁什么是穿斗百度一下写的非常清楚，我就不上图了。
抬梁式类似于排架，用于结构的横向；穿斗式类似于排架纵向，用于结构纵向。因此古建就是一个单层排架厂房，横向排架，纵向——纵向本应是支撑框架，但中国古人忌讳撑，靠什么呢，靠墙，就是昨天说的“墙倒屋不塌”。所以中国古建是不能随便拆墙的，虽然它不是承重墙。
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