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推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

逝者安息。
文章来源:岩土沿途Geotech
ID:Ingen-Geo
作者:Maxim Li
编辑:卝生

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故
巨大灰尘

4月29日,与全国各地一样,长沙也处于五一假期的前夕。

在新冠疫情延续的第三年,长沙此时的疫情一直处于稳定控制之下。难得的假期是给人们的一丝慰藉,似乎疫情前的正常生活从未远去。

然而,随着一声巨响,人们稍有放松的神经不得不再度集中起来。

29日中午12点左右,长沙医学院附近的商户突然感到脚下传来震动。出门一看,周围全是升起的灰尘,一时间竟看不清东西。等到灰尘稍作消散,才发现是楼塌了。

楼塌了之后,断垣残壁堆到两层高,数量不明的人员困于废墟之中。

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

塌下的楼房堆至两层高

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

救援队在现场开展工作

与之前很多倒塌事故类似,人们很快就在网上找到了楼房倒塌前的照片。从照片中可以看出,楼房顶部似乎被业主加盖了两层阁楼,导致建筑总层数达到了8层(或7层半)。

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

楼顶似乎被加盖了阁楼

这种推论也颇为合理,自建房楼顶加盖并不是个别现象。加盖的楼层是彩钢瓦屋面,这种材料施工便捷,价格低廉,即使被发现违规需要拆除,相比起钢筋混凝土而言,也不会造成很大的经济损失,被众多业主所采用。

因此,大部分观点均认为楼顶的加盖,导致原来的建筑物承受不了额外的重量,是房屋整体倒塌的原因。

原因真的仅是这样吗?

“坐下”

从楼房倒塌的形态来看,是典型的“坐下”(Sit Down)破坏,特点是整个建筑物的底层竖向受力构件全部压坏,上部楼层一起“坐到”了地上。

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

倒塌是典型的Sit Down破坏

“坐下”破坏模式,通常都是发生于拥有软弱底层(Soft Storey)的建筑身上。软弱底层是指建筑物处于一种头重脚轻的状态,下部楼层的刚度要明显弱于上部楼层。当下部楼层再也承受不住上部楼层的重量时,率先破坏,再而诱发上部楼层向下倒塌。

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软弱底层

事发的楼房是否拥有软弱底层?

逐层调查

结合新闻媒体报道和网上找到的照片,楼房在倒塌前的各层业态如下图。其中首层是麻辣烫与茶饮店;二层是一家餐馆;三层是私人影院;四层以上是家庭旅馆。

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

各层业态分布

我们由上往下研究一下每层内部的结构空间布局。

在四至六层的家庭旅馆,在沿街方向布置有左右两个大窗户,中间夹有一个小窗户。作为旅馆而言,有理由推测左右两侧窗户对应的是客房,中间小窗户对应的是走廊。

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推测的空间布置

由于并没有找到该建筑四至六层的内部空间照片,我们可以参考一下邻近的相似楼房。

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邻近相似楼房

结果也正如之前所料,大小窗户对应的正是客房与走廊。

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四至六层窗户的对应关系

在内部空间中没有发现明显的梁和柱,这与报道中提及该楼是砖混结构的描述相符合。因此,四至六层的内部空间布局可能是如下这样的。

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四至六层推测空间布局

接下来是位于三层的私人影院。其布局与上面的家庭旅馆并无明显不同,只是走廊末端处并没有设置窗户。

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三层窗户的对应关系

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三层推测空间布局

然而,到第二层的餐馆,内部空间布置却出现了截然不同的变化。

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二层窗户的对应关系

餐馆变成了一个开阔的大空间,顶部布置有上面楼层没有发现的结构梁。

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二层内部空间布局

这种布局存在一个具有安全隐患的结构问题:上部楼层的重量大部分仅由这些结构梁承受,再由梁传递给四周最外侧的砖砌体。在二层空间内没有任何内部竖向构件承受重量。

更为致命的是,沿街道方向是悬挑出来的,这一侧上部楼层的重量全部坐落在悬挑构件上,进一步加剧了结构的风险。

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二层推测空间布局

很明显,二层就是整栋楼房的软弱底层。上部楼层相对于二层楼板,就好比一头大象躺在木板上——谁也不知道木板什么时候会断裂。

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木板什么时候断裂?

加盖之谜

通过对比不同时期楼房的照片,还可以发现另一个值得注意的细节。

在2014年拍摄的照片中,当时楼房还只有五层,仅四、五两层为家庭旅馆。对比最近拍摄的倒塌前照片,虽然四层以上仍是同样名字的旅馆,但旅馆招牌发生了一点小改变:中间变成了“电梯”两字。

推理分析 · 长沙望城区自建房倒塌事故

2014年(左)与2020年(右)照片

旅馆在初期时可能并没有电梯,电梯是后面加装的。这种做法有其合理性:位于四层以上的旅馆,如果只有步梯,价格定不了太高。在相等价格下,很少人愿意住在需要爬四层楼梯的旅馆。在加装电梯后,通行的效率得以大大提升。

然而,为多层住宅装一台电梯的费用并不是小数目,需要20~30万。在装了电梯后,这笔钱如何更快地回本?想办法加盖多几个客房?

原因推测

(1)楼房在二层采用大开间的布置(2014年二层是台球室,可能当时已是这种布置),使得二层的竖向受力构件偏少,成为整栋楼的软弱底层,楼房存在安全隐患;

(2)2014年后,出于各种原因,楼顶陆续加盖至七层半,楼房二层以上的重量比建造时明显增大;

(3)二层在楼房重量增大后,承载能力已达临界点,最终崩溃,诱发楼房整体倒塌。

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