建筑结构丨再分析长沙自建房倒塌事故，切勿无知无畏…

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基本情况

2022年4月29日12时24分，湖南长沙市望城区，金山桥街道金坪社区盘树湾，一居民自建房发生垮塌事故，共造成53人遇难。经调查，垮塌房屋系居民自建房，共9层，其中1层为门面，2层为饭店，3层为私人影院，4、5、6层为家庭旅馆，7、8、9层为自住房。

垮塌后

垮塌前

2

背景调查

2.1 建造历史调查

从照片2.1-1、照片2.1-2可以看到，该结构底部三层外立面布置相同，四到五层外立面与下面一到三层布置不同，六层为第二次加建，局部的七层、八层、九层为第三次加建。

照片2.1-1原结构

照片2.1-2加建结构

2.2 当地建筑传统调查

每个地区都有自己的建筑传统，居民间相互借鉴，往往也是同一批建筑工匠所建，房屋建造往往表现出相似的结构体系和相似的建造工艺。照片2.2-1~4为该房屋所在街道尽头的一栋新建房屋：

1）一层、二层正面两个窗户，有东西向大梁搭于东、西两侧墙体。

2）三层墙底位置有搭接于二层大梁的次梁，次梁上搭接预制板。

3）三层住宅在次梁及主梁上增加墙体，墙体的线荷载通过次梁传递给东西向大梁，大梁再传递给东西两侧墙体。

4）三层明显看到有预制板，三层、四层东西向大梁依然存在，否则预制板没有地方搭。

5）用阳台梁作为墙体承重梁，结构体系混乱。

照片2.2-1

照片2.2-2

照片2.2-3

照片2.2-4

照片2.2-1~4   该街道相似房屋

照片2.2-5~8为垮塌房屋所在街道附近的几栋房屋：

1）四栋房屋中前三栋房屋采用了圈梁和构造柱，并将墙体分隔成矩形方块，第四栋房屋缺少构造柱且圈梁不闭合，这个楼层较矮，可能是早期所建。

2）构造柱看不出有马牙搓，构造柱于墙体的锚固和拉接并不结实，与规范和图集里要求的做法不同，推断构造柱与墙体也缺少拉结钢筋。

照片2.2-5

照片2.2-6

照片2.2-7

照片2.2-8

照片2.2-5~8   该街道房屋

2.3 坍塌现场调查

1）从照片2.3-1可见，该结构采用了预制楼板，预制楼板搭接于左侧墙体顶部的圈梁上。预制板为东西方向，应该为三层到六层旅馆的楼板。东西向阳台梁与圈梁有拉接，从照片2.3-2、照片2.3-3可以看到阳台梁与圈梁并不在一起，可见这种拉接较弱，在垮塌过程冲击力的作用下已断裂。

2）从照片2.3-4可以看到有五层阳台板堆叠排列。

3）从照片2.3-5可以看到阳台板的网状钢筋，梁端有稍粗的断裂的钢筋。

4）从照片2.3-6可以看到有空心加气砌块砖，这种材料的特点是质量轻、隔音好，适合隔离不同房间，这很可能是三层到六层为分隔不同房间所采用的材料。

5）该结构内垮塌前共有63人，垮塌前正处于使用中。

照片2.3-1 

照片2.3-2 

照片2.3-3 

照片2.3-4 

照片2.3-5 

照片2.3-6

照片2.3  垮塌现场

2.4 当地居民调查

1） 该房主进行了多次改造。

2） 该结构曾出现过裂缝，并进行了修复。

3） 该结构近期又出现了裂缝，房东正打算修复。

4） 该房子目前正在装修。

2.5 鉴定报告内容调查

1）该结构4层~6层为旅馆，主要承重构件未发现明显的开裂、变形等不利于承载的损坏现象。

2）该结构4层~6层墙体砂浆强度为1.9MPa，砖强度为MU10。

3）该结构4层~6层侧面有开窗。

4）该结构四周墙体未见明显沉降裂缝和不均匀沉降迹象。

2.6 平面布置及竖向传力路径调查

1）一层为餐馆和奶茶店，结构左侧为上二层餐馆的钢梯、一层带顶部装修，见照片2.6-1、照片2.6-2，由于和二层外立面相同，并结合街头建筑一层、二层的相似性，见照片2.2-1，推测一层、二层结构布置相同。

2）二层餐馆顶部没有装修，可以看到有几根大梁搭于两侧墙体，中间没有柱子，依据砌体通常的模数、地面及墙上瓷砖的个数及模数、构件的空间比例，推测大梁长度约6000mm，高度约为600mm左右。大梁中间垂直方向在靠近窗户位置有一根次梁，次梁到第二根梁以后就没有了，也就是说只有一段有这个次梁。这一层的结构基本明确，大梁搭于两侧墙体，与前面提到的街头建筑一层、二层类似，见照片2.2-1、照片2.2-2。

3）三层为影院，从走廊的图看，推测三层和二层的平面布置方式相似，也是几根大梁搭于两侧墙体。

4）四层到六层为旅馆，依据常理，旅馆应该有一定隔音措施，重量要轻，应该是采用了上述照片2.3-6的空心砌块，同时，这些空心砌块放置于下一层的次梁上，类似街头建筑照片2.2-4的样子。也就是说这里有一个竖向荷载转换，三层次梁再将力传递给东西向大梁，大梁再将力传递给东西两侧墙体。也就是说，这三层旅馆也是东西向墙体最终承重，但梁端局部承压小了一些。

照片2.6-1一层

照片2.6-2一层东侧

照片2.6-3二层顶部

照片2.6-4二层顶部

照片2.6-5二层顶部

照片2.6-6二层顶部

照片2.6-7四层旅馆过道

照片2.6-8旅馆内部

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结构体系推断

依据上述调查、分析，该结构的体系和布置可能是这样的，见图3。

1）一层到三层楼板导荷方向应为南北向，梁端局部受压面临考验。

2）四层到六层增加了轻质空心砌块墙体，荷载有所增加。

3）四层到六层增加了次梁，楼板导荷方向转为东西向。

4）一层到六层东西向大梁都在，并没有竖向刚度突变。

5）每层荷载均最终导入东、西两侧墙体。

6）该结构可以认为无横墙，按弹性方案考虑。

一层

二层

三层

四层

五层 

六层

一层到三层

整体结构

图3 结构的体系和布置推测

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承载力计算

1）经过程序计算，一层受压最大，承载力与限值比为0.44，不符合规范要求，这与层数过多增加的荷载、材料强度偏低有直接关系，程序计算的墙体高厚比为15.6，小于规范限值21.3，见图4-1、图4-2。依通常经验，砌体往往有2~3倍的安全储备，不应该轻易压碎、垮塌。

2）依据《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011），通常砌体结构不超过6层，在低烈度区不超过7层，但这主要是从抗震角度考虑的，本工程虽然局部达到了9层，在非地震工况下垮塌，不应该考虑地震作用。

3）如果单从结构体系对楼层层数的要求来看，除去水平地震作用，竖向荷载作用下的楼层高度和层数，国家规范并没有做出限制，而是通过承载力、高厚比来、横墙间距等来控制，增加的楼层主要体现在荷载的增加。

图4-1一层高厚比

图4-2一层受压承载力

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承载力复核

倒塌最大的可能仍然是东西两侧的墙体率先破坏，可根据程序计算，超载并不是很离谱，高厚比也符合规范要求，难道是计算错了吗？

再来看这个结构的结构体系：该结构为单跨的砌体房屋，类似工业厂房两侧高高的墙体，中间的大梁虽然能起到作用，但却存在自己支撑自己的问题，高厚比的程序计算结果是不对的。

手算一下：如果按九层计算，按东西两侧240墙体厚度叠加成480的极端情况进行计算，一层墙体实际等效高厚比为3*9/0.24/2=56.3，56.3/21.3=2.6，即高厚比为限值的2.6倍。

依据《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011）附录D的公式进行计算，得到的稳定系数φ=0.14，换算成轴心受压的强度比为0.09，而不再是0.44。

也就是说，结构实际的压力超过实际承受能力的10倍。

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垮塌原因分析

自建房混凝土大梁通常不会超筋，混凝土如果为适筋破坏或少筋破坏，也应该先出现裂缝，下挠，而后破坏，从梁的图片来看并没有明显下挠，也无明显增加的荷载，排除大梁本身率先破坏可能。

大梁两端与圈梁现浇在一起，应该也不是局部承压破坏的问题。

该结构虽然有圈梁、构造柱，但缺少马牙搓和拉结筋，结构整体性薄弱，形成弹性方案的单跨多层砌体房屋。

由于两侧墙体横向自己支撑自己，无法建立有效支撑，两侧墙体形成高度极大的单片墙体，实际高厚比严重超限2.6倍。

东西两侧墙体为竖向薄弱构件，在九层荷载作用下，底部墙体压力严重超过底部墙体受压承载力10倍。

在装修扰动下，底部两侧墙体发生失稳而垮塌破坏。

作者简介

李志伟

中电投工程研究检测评定中心有限公司智慧城市与工程监测研究所 总工程师

擅长领域：建筑结构检测、安全鉴定、监测、事故鉴定

作者简介：毕业于北京交通大学结构工程专业，硕士、副研究员，从事建筑结构软件编制、复杂结构分析、结构检测鉴定、结构监测及事故鉴定12年，在结构领域扎实的理论积淀和丰富的实践经验，发表论文十余篇。

2008年至2010年任职北京迈达斯技术有限公司和中国建筑科学研究院PKPM工程部，参与了MIDAS Building和PKPM软件编制。

2010年至2021年任职国家建筑工程质量监督检验中心从事结构工程检测、安全鉴定、监测、事故鉴定等工作，期间负责和参与了以首钢滑雪大跳台、沈阳宝能金融中心为代表的几百个工程检测及鉴定，以及以武汉绿地中心、天津津塔为代表的数十个大型结构安全性监测。

2021年任职中电投工程研究检测评定中心有限公司，从事建筑结构技术研究及管理工作。

*注：以上观点为作者推理分析所得，最终结论待国务院调查组发布。

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