[分享]​古镇镇车库垮塌原因分析

发表于2018-11-19     570人浏览     1人跟帖     总热度:41  

古镇镇车库垮塌原因分析

    据了解,近5年以来,国内板式楼盖事故频繁发生。去年9月北京地区某板式楼盖垮塌,行业震动,主管部门曾专门发文要求加强设计、施工、监理各个环节的工作。但是,时隔一年之后,2018年11月12日,网传广东中山市古镇镇某工程地下车库板式楼盖再次垮塌。且成片垮塌,垮塌面积达到2000m2。
    有报道称引发垮塌的直接原因是“载有PC板的平板车”,但基于常识认识,即便平板车重量严重超出设计荷载,局部超载只会引起局部破坏,怎么会大面积连锁倒塌?再退一步说,工程都是有安全储备(可靠度),其目的就是意外超出设计荷载时不发生严重破坏。设计荷载大的承载冗余量也大,假设10kPa荷载的承载冗余量5kPa,则20kPa荷载的承载冗余能达到10kPa。按常识很难理解一辆平板车(即便满载),能将按1m覆土设计的车库整个夷为平地?——毕竟是一车建材,不是一车炸弹
​古镇镇车库垮塌原因分析_1
​古镇镇车库垮塌原因分析_2
    这里根据能找到的部分信息,尝试对中山市该板式楼盖进行设计复核。——校核结果仅供业内人士参考,不作为任何设计、鉴定、及其他经济和法律用途。
    据了解,该结构一般技术参数为:
    1) 柱跨7.8mx8.1m,柱截面0.5mx0.6m。板式楼盖大板厚度0.35m,设1.5mx1.5m平板柱帽,柱帽厚度0.8m(或托板厚0.45m)。
    2) 设计覆土1.0~1.1m,混凝土C30,钢筋HRB400。
    3) 原设计大板顶底面双向通长筋D18@200,柱帽宽度范围设附加面筋D14~D20@200(其中D14@200居多),附加面筋长度4m。柱帽1.5m宽度范围顶筋总面积30.6~42.6cm2。
结构模型图
​古镇镇车库垮塌原因分析_3
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1. 复核结果
    设计7x5标准跨,X向柱跨7.8m,Y向柱跨8.1m。周边设0.3m剪力墙模拟地下室外墙。其他结构、荷载参数如前所述。使用JG-STRAT V2017版, 取恒载20kPa,活载4kPa。
    下面列出几个典型结果,较详细结果见附录1.
    1) 冲切:柱截面对柱帽冲切比0.61~0.68,有较大富余。柱帽对周边大板冲切,边跨邻近1.16~1.21,其他1.10,不足。
    2) 抗弯配筋:柱帽外侧大板配筋,与柱帽中线配筋,相近甚至更大,但该部位大板仍能正常配筋、没有受压区高度超限。
    3) 柱帽顶面钢筋量:取下图4个位置比较。由于配筋云图与最终施工图还是有差异,同时列出JG的配筋云图积分和施工图选筋。见下表。 JG实配钢筋范围52.49~61.17cm2,原设计30.60~42.60cm2。如果最小、最大钢筋位置一致,则原设计钢筋只有需要值的0.58~0.70,严重不足。
    4) 板底配筋:周边跨F10@100~F14@125,中间跨F12@125。原设计顶底通长F18@200,稍大。
JG柱截面对柱帽冲切(绿色),柱帽对大板冲切(红色)
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JG典型柱帽配筋
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JG计算柱帽顶筋云图(左x向筋,右y向筋)
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2. 其他软件的结果
        在相关设计单位协助下,针对该复核模型,用目前普遍使用PKPM(V4.2)、YJK(1.9.1)计算并设计。柱帽配筋统计见上表,其他见附录。
    如果作为原设计的复核,由于条件不完整只能是概略估算。但与对比软件结果,各种条件完全相同,是严密的。且是规则简单模型,结果具有普遍性、规律性。
    众所周知,现在结构设计是基于结构软件的,电算几乎完全替代了手算。虽然设计人员可以根据判断,在软件基础上调整,但毫无疑问这些调整是以软件结果为基础的。——人们可以10%、20%增大,绝对想不到需要50%甚至100%增大。
    从上表可以看出,原设计在软件计算基础上,应该是有所放大。
对比软件与JG结果相差悬殊。计算钢筋相差2倍以上,实配钢筋相差近2倍! 
3. 分析与讨论
    1) 根据前面计算复核,可以确认,柱帽顶面配筋不足是导致垮塌的首要原因抗弯钢筋严重不足(少一半),在正常填土后柱周边柱帽板顶面已经开裂(因覆土不可见),弯曲裂缝与板面垂直,深入柱帽版,减少截面有效高度,严重削弱柱帽冲切承载力。在抗弯承载力、冲切承载双不足的情况下,外载稍有增加、或有扰动,即发生脆性破坏(少筋弯曲破坏、冲切破坏均脆性破坏)。该项目并不是孤例,大量设计项目的复核都显示存在同样问题。其源头是相关设计软件计算不准确,计算配筋严重不足。虽然北京车库垮塌后,某些软件已经在改进,但技术仍不到位!
    2) 有关冲切。虽然现场照片显示,结构破坏形态是柱冲切破坏,但这是现象和结果,并不是原因。该项目充分说明了这点。柱对柱帽冲切有富余,柱帽对大板冲切不足。如果冲切不足造成破坏,应该是柱帽完好、大板在柱帽周边切断并掉落。事实上不存在这种情况,仍是柱帽板在柱边破坏、整体塌落。——很多针对事故的分析,不分析现象背后的真实原因,就事论事,于事无补。
    3) 有关暗梁。很多分析中均提到暗梁,认为不设暗梁是设计缺陷之一。我们在《对板式楼盖相关规范、规程更新的建议》提到“加强柱帽的横向钢筋”,是整个柱帽、不仅仅一个暗梁范围的的条带。从前面柱帽配筋云图可以看出,整个柱帽完整参与受力,不是一个条带,这正是“受力岛”理论所强调要点。更为重要的是,加柱帽横向钢筋、设暗梁箍筋,只是构造措施,避免在极端情况下不至于彻底垮塌。构造不能替代足够的受力钢筋面积,如果受力钢筋严重不足,暗梁的钢筋笼扎得再完美,也照样出问题!
《对板式楼盖相关规范、规程更新的建议》中有关加强横向钢筋
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4. 从事故中吸取教训
    1) 要做到合理计算。即便不能达到高精度计算,起码也得基本吻合。设计软件应承担起社会责任!
    2) 我们针对板式楼盖的设计建议,集中在《对板式楼盖相关规范、规程更新的建议》中。
    3) 除此之外,为避免连续倒塌,我们建议应增加柱配筋。对于车库中柱,弯矩很小、基本轴压,配筋量较少。在JG已有针对地震的“强柱弱板”内力调整,将很快加上针对恒活作用的“强柱弱板”调整(用户可干预的选项)。——需要强调,这只是从工程事故中吸取教训的事后措施,不能理解为垮塌的原因。多数垮塌项目中柱子仍是直立、甚至完好,如下图
此前各地板式楼盖垮塌,柱子仍直立、甚至完好
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5. 附录

JG部分结果
恒载变形图
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  恒载弯矩Mx
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X向板顶配筋
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X向板底配筋
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柱截面、柱帽抗冲切验算
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YJK部分结果
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YJK实配值
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YJK网格剖分长度0.5m
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PKPM部分结果

PKPM网格剖分 (大板0.5m,柱帽、柱截面区域剖分0.3m)
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Asx板顶配筋
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统计配筋(计算值)
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PKPM实配筋(顶面钢筋F8@200双向拉通)
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 发表于2018-11-19   |  只看该作者      

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yuanyuan996

山东 潍坊 | 结构设计

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