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从房屋倒塌看中国建筑存在的问题
发布时间:2014-12-24 阅读:2612次  
四川华山建筑有限公司  高级工程师  一级建造师 苏茂兵
    2009年,中国建筑业出了令人震惊的上海的“楼脆脆”事件。我们搞建筑的把房子建来“睡”着了。虽然“睡”得很安祥,连窗户玻璃都没有破,但建筑物毕竟倒了!
    联想到2001年9月11日的美国的911事件,美国纽约世界贸易中心的双子楼在飞机撞击后塌毁。二者有联系吗?
   世界贸易中心的双子楼在设计时已经考虑到需要使大楼结构足以抵御大型飞机的直接撞击。有报道分析,认为大楼的倒塌并不是飞机的直接冲撞,而是飞机内满载的航空煤油倾泻进入大楼引起的大火所释放的巨大热量,软化了支撑大楼的钢筋骨架,**终导致世贸易中心大楼在自身重量的作用下坍塌。但是,也有一批建筑学家认为,仅凭大火并无法令大楼倒塌。既然当初设计考虑了大型飞机的直接冲撞因素,那肯定也考虑了大型飞机上的油的燃烧问题。世贸易中心大楼倒了,什么是关键因素?原理是什么?
   上海的楼脆脆倒了,仅仅是一场大雨,一堆沙土,一个大坑。
   笔者认为二者均是毁于建筑物承受了意外的侧向力。建筑设计历来采用竖直平面的平面受力体系,建筑结构主要考虑承受压力,然后按规范取个系数,就取出了设计值。
   根据中国的规定《建筑结构荷载规范(2006年版)》GB5009-2001的P8页“3.2.5对结构的倾覆、滑移或漂浮验算,荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用”。由此看出在建筑结构荷载规范中没有考虑意外侧向力的作用。
    意外侧向力是怎样使建筑物倒塌的呢?双子塔是在上部遭受意外侧向冲击力,使局部建筑物系统稳定性遭到破坏,并逐步扩大,导致整个建筑物稳定性失效,从而整个大楼倒塌。这也可以解释双子塔的第二个楼受到撞击的时间要晚一些,但它却先倒塌了。因为第二个楼是飞机斜着撞了一个角,局部的稳定性破坏得比****楼更严重。从中间撞的,有两边的柱子撑着,从角上撞的,角边上的柱子就撑不住,加上撞击点是建筑物中部,承受重量要大些,所以第二栋受撞的楼反而先倒。
   上!奥ゴ啻唷笔窃诜浅G珊系那榭鱿,建筑物一边堆8、9米高的土方,另一边是对基础的大开挖;也就是一边是对建筑物基础加压,另一边是对建筑物基础卸荷,这两个侧向力方向刚好出奇地一致,一个在推一个在拉,建筑物基础两侧倒土壤压强差进步加大。一场大雨使土质变软,建筑物基础抗侧向力减弱,原有平衡被破坏,建筑物向侧向力方向倾斜,当建筑物在竖水平面的受力体系的稳定性被破坏后,建筑物倒塌。
    911事件,表面是恐怖袭击,实际上是对世界传统典型建筑理论的挑战。911事件击倒的不仅是几栋楼,而是整个世界的建筑设计理论。几百年来的建筑受力体系应该作重要修改和补充,而不仅仅是对深基坑规范的修正问题。深基坑做得再好,以后遇到类似问题,房子一样倒塌,因为基础桩是砼结构,意外侧向力产生的是剪切力,砼结构的抗剪切力是非常弱的。
    侧向力与地震力、风压力对建筑物的破坏是不一样的,侧向力向建筑物局部一个方向破坏,从而导致系统失效;而地震力是通过地面以地震波的形式破坏,使建筑物来回晃动,也就是说还要建筑物回原地;风压力是流体运动产生的力,当空气流动在建筑物局部受阻后,它会改变方向。因此,侧向力对建筑物的危害更大。
    911事件及上!奥ゴ啻唷笔录┞兜苯袷澜缃ㄖ煊虻募际跞毕,我们应该以科学发展观的态度看待这些问题。这不是我们施工人员的错,也不是设计人员的错,是在特定的技术条件下产生的必然结果。
    中国是世界****人口大国,可耕种的土地很少,建高层建筑是必由之路。以前,高层建筑技术是公认的很成熟的技术。但经过上!奥ゴ啻唷笔录,这种成熟技术看来还有需完善的地方。
    意外侧向力虽然会出其不意,危害很大,但仍然是有规律可循的。增加整体和局部在受意外侧向力之下的稳定性问题,是改进这种受力体系的必由之路。随着高层建筑越来越多,研究更可靠的受力体系和建筑技术是关系到国家安全的重大决策。
中国已经改革开放了30年,这30年来,我国经济高速发展,我们已经长高了许多,不象以前需要倾望才能看到别人的脸,我们直接解决问题就可以超越,但如不抓住机会让别人先解决了,我们就会持续落后。我们已经不可能单纯地学习别人,参照别人就可以发展了。我们面对的别的国家同样在面对,如果我们先解决了,我们就能先发展起来,腰板也能硬起来。中华民族的伟大复兴就看能否解决这些发展中遇到的问题,能否在各行业在技术上全面领先于世界。
小平同志说过:“摸着石头过河”,但现在水流太急,水太深,这条河还没人过,怎么办?高速发展要有个前提,方向不能错,否则发展越快危害越大;因此,我们应该加大基础理论研究。但是谁来做这个看不到直接经济效益的工作?怎样做?遇到没地方去复制、参考的问题怎么办?只有“自力更生,艰苦奋斗”了。
如何才能产业结构升级?笔者认为相关产业的理论研究必须跟上,以保证产业方向没有问题。产业结构升级首先要的是方向而不是速度,只有技术不断取得突破而且趋于成熟,产业结构才能升级。
现在,全世界90%的建筑施工工程在中国,在中国的城市化进程中,如果建筑业不能带动相关产业升级,相应的技术水平不能达到世界先进水平,甚至拉开差距,那我们就是在浪费机会。
要想今后的建筑物具有防侧向力破坏的功能,是漫长和艰难的。这需要采用更多的更好的新材料、新技术和新工艺。比如,现在的混泥土结构,其抗剪力和抗拉能力是很差的,这种结构的房屋其抗侧向力破坏的能力就差。这就要看以后能否有性能更好,又经济实惠的新材料出现了。
因此,政府应该直接投资建筑方面的新材料、新技术和新工艺的研发,还要鼓励、奖励相关的企业。
任何产业的兴旺都离不开人才,但在建筑技术专业的大学教材里都只教授了竖直平面受力体系,没有象机械专业一样,讲授立体受力体系。这样就造成了整个建筑业从业人员只能以平面受力体系去思考和解决建筑中遇到的问题,不能在设计和施工中充分利用立体受力体系的优点并避免侧向力的危害。建议今后大学的建筑类专业也要开设立体受力体系方面的课程,以增强建筑行业的从业人员的能力储备。
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