當前位置: 華文世界 > 科學

地下室抗浮失效為什麽總是柱子破壞

2024-03-01科學

地下室抗浮失效事故中常見的破壞形態是柱子出現破壞,如下圖所示。我們經常覺得奇怪,抗浮失效不是浮起來嗎,不均勻地上浮,底板和頂板不是更直接的受彎嗎,為何不是底板和頂板破壞,而總是柱子坡壞呢?

抗浮失效事故中的柱子破壞

這裏先畫一個簡圖,示意地下室抗浮失效的樣子。

地下室抗浮失效示意圖

地下室抗浮失效變形示意

出現局部上浮時,透過結構力學分析,地下室局部的受力分析,該局部的彎矩計算結果簡圖如下:

抗浮失效局部彎矩圖

對於這個彎矩圖,可能有些朋友一下子反應不過來,我們可以把整個結構轉90°,把地下室看做一個框架,塔樓為框架的嵌固端。如下圖,能更形象地理解為何是靠近塔樓的那排柱破壞最嚴重,因為框架結構越底層的梁柱受力越大。

地下室看做框架結構示意圖

根據力學平衡,M柱頂=M梁右+M梁左,M柱底=M底右+M底左。一般情況,水平構件即梁和底板左右兩側彎矩基本相等,即柱的彎矩等於水平構件彎矩的2倍,M柱頂=2M右,M柱底=2M底右。如普通梁板結構頂板梁400x800,抵抗矩為W梁=B*H*H/6=400x800x800/6=42.7X10^6,實際上頂梁還有頂板連線,框架梁是T型截面,實際抵抗矩比這個計算結果還要更大;底板厚度400計算寬度取1/3柱跨度為2500以上,抵抗矩為W板= B*H*H/6=2500x400x400/6=66.7X10^6,實際情況底板還有承台連線,實際抵抗矩比這個計算結果更大。地下室柱一般不超過600x600,抵抗矩為W柱= B*H*H/6=600x600x600/6=36.0X10^6。

即柱受到的彎矩是水平構件的兩倍,但柱抵抗矩卻比梁和底板的抵抗矩更小。所以,如果要破壞,肯定從受力大而承載力小的柱開始破壞。

下面用有限元軟體模擬抗浮失效地下室局部上浮狀態,塔樓邊的構件受力。透過分析,結果也切合上面的分析,正是柱子的上下兩端應力最大,要破壞肯定是在應力最大的地方開始。

抗浮失效有限元分析結果