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某地库裂损原因初探
福建九鼎工程检测结构部 林锦滔 杨帆
这两天网络上结构工程师们在积极讨论某地库在降雨后引起裂损的可能原因。
图1 某地库裂损图
各方观点归纳后，总结为三条：
1、轴压比超限引起的破坏
2、不平衡弯矩引起的压弯破坏
3、剪切破坏
哪一条可能性更大呢？
1、一、两层的地库柱构件轴压比余量较大，不容易出现轴向压坏的情况，如果出现此类破坏，柱构件四面混凝土开裂后将鼓胀开来，因此出现第一种破坏的可能性不大。除非在混凝土强度不满足情况下可能发生，比如节点核心区采用第一泵润管的砂浆浇筑。
2、压弯破坏的构件，一侧受压、一侧受拉（中性面过渡，图2中红线为中性面，中性面平行构件表面），受拉一侧裂缝垂直于构件表面，裂缝宽度呈面宽内力窄的楔形裂缝（裂缝较宽一侧靠近构件表面），如图2所示。而本例中碎裂区（图3红框区）几乎涵盖柱全截面，未见中性过渡面，受拉形态区域（红框对盘区域）虽然也存在面宽内里窄的裂缝，但裂缝较宽一侧靠近破裂面而不是构件表面，且裂缝未平行于构件表面，因此本例中的破坏形态看似由不平衡弯矩引起的压弯破坏，实则与压弯破坏大不相同。
图2 压弯破坏形态
图3 某地库柱头裂损形态，红框为碎裂区
3、该地库柱可能经历如下几步破坏过程，推测如下：
本例中柱构件承受压、弯、剪等荷载，以下裂损原因分析围绕以某一种荷载作用为主展开
①错动、剪切破坏，②柱上下部沿剪切面滑动，③互斥力作用下上部碎裂，下部开裂。
①图4照片左侧暗右侧亮，红线为明暗渐变交界线，可知光线从图面右侧透进，下沉中庭位于右侧明亮区，中庭为楼盖水平侧移提供空间。骤降的雨水使得肥槽内原本自稳段填土滑动、推动地库向中庭滑动（或是尚未填土的肥槽积水后水荷载推动侧壁），使得框架柱剪切破坏。
另一方面中庭使得雨水内聚，作为压重可以平衡上浮力。但当地下室外侧汇水速度快，外侧积水上升速度高于中庭内水位上升速度，使得中庭相对主楼上浮时，柱构件在上浮附加弯矩作用下产生附加剪力，下柱上截面附加水平剪力方向同样指向中庭，上短柱附加剪力方向背离中庭。
图4 上图中红线为明暗渐变交界线
②图3中可知柱明显存在错动，因柱剪切破坏、左右错动后，上柱如不沿破裂面下滑将脱空，故只能下滑至某一位置达到平衡，此时上下柱中心错开。
③破裂面上存在一对互斥的荷载，好比牙齿咬合时，下门牙对上门牙有一个外推力（上门牙对下门牙有一内推力）。互斥力作用下，上柱短，刚度大，呈碎裂状破坏。下柱长，延性好，图4中下柱整体向左挠曲，未出现碎裂，下柱上部在互斥力（沿滑裂面非集中力布置）作用下可视作变截面悬挑构件，变截面较薄且无纵筋处最容易开裂。图5中，柱子右侧立面因纵筋丰富且截面高度为全截面，故右侧立面未见开裂。
图5 互斥力作用
④地库中各柱可能因为所处位置，破裂面位置高低等因素存在差异，使得构件裂损形态并不完全相同。
以上分析一孔之见，难免挂一漏万，欢迎批评指正。
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