泉州的一個房子倒了，引起了大家議論紛紛。從結構工程師的角度看，在大老K平均值接近2、失效概率1/1000的情況下，一個真實的結構居然倒了，足尺結構試驗也做不到啊。所以，本文的目的不在于得出樓倒塌的真正原因，因為資料有限，涉及的一些問題要后續由有關部門綜合確定。但這并不妨礙出于結構工程師的本能對該事件進行分析研究。與對事件分析的準確性相比，本文側重點在于分析結構受力過程的邏輯性及解釋的合理性，正所謂只有知道“房子是怎樣倒下的”，才能知道“房子如何站起來”。

鋼結構的破壞一般源于結構失穩。失穩的意思是材料沒有達到屈服強度而破壞，彈性失穩和彈塑性失穩都叫失穩。

圖1

這個樓的倒塌也是源于失穩。有一個視頻，記錄了樓的倒塌過程——樓是瞬間自前向后往“一側”倒掉的，典型的結構失穩，圖1為樓倒塌后的狀態。為什么是穩定破壞而不是強度破壞呢？關鍵是這個“瞬間”。古人云：失穩如失戀，發生在瞬間。那強度破壞是什么呢？強度破壞如戀愛，時間有長有短，但需要火候。看，古人就是智慧！

那房子為什么會失穩呢？這就要匯集一下目前的背景材料，雖然不完全準確。該建筑原為四層鋼結構，雙向鋼框架。縱向（長方向）六跨，橫向（短方向）2跨。后來經過18年的改造，加了3層，增加了酒店功能，砌了隔墻，上部14米跨加了柱子改為兩跨。一個重要的信息：房子是在當期的一次新改造過程中倒塌的。改什么呢？一層有人退租，改造準備重新裝修出租。還有一個信息是承重墻破壞了。框架結構有承重墻嗎？沒有！那是什么墻呢？隔墻。因為以前底層有六家單位，之間一定有隔墻分隔，而且是橫隔墻。改造，如果兩家并一家，打掉一排橫隔墻。三家并兩家，打掉兩排橫隔墻…，沒必要往下推，因為不可能并成一家。

綜合起來分析，結果是一句話，橫隔墻打掉，房子失穩。那你說橫隔墻不是承重墻，打掉它有什么關系？它的確不承重，打掉它與直接承重沒關系。但它目前對柱起到支承的作用，相當于“擋土墻”。打掉它，柱子失去了側限，無側移框架變成有側移框架，引起結構失穩。

圖2

為說明兩種失穩的差別，以一個最簡單的單層排架為例，見圖2。無側移（圖2b）時，柱子計算長度，臨界力為

有側移（圖2c）, 柱子計算長度，臨界力為

可見，無側移和有側移承載力相差6倍。

當然這是圖2的情況。倒塌的樓要復雜一些，因為上面的隔墻還在，柱子整體抗彎剛度不會變化這么大，但也一定有不小的變化，有資料時可以算清楚。

你會說，隔墻是后砌的，非承重，當初不是為柱提供支承用的。的確是這樣。但無心插柳的隔墻的確起到了對柱子形成側限的作用，將有側移框架變成無側移框架。據此，我們首先分析了失穩原因。

那18年改造前原結構沒有隔墻，為什么沒倒呢？

這是個好問題，牽扯面很多，包括設計是否合理或正確等問題，我們暫且不談，因為這不是我們這篇文章所關注的。這個設計缺陷固然很多，如窄翼緣HN形工字鋼柱截面，縱向（長方形）剛度弱得很，縱向框架梁與柱弱軸鉸接，樓面砼板與鋼梁無栓釘，這些都是設計不足，但不是倒塌直接原因，因為每一條的不足都不足以使結構倒塌失穩。比如最后面這個栓釘，沒地震時栓釘不起作用，當然你會說有栓釘結構倒塌時會拉一下樓板，但這是果不是因。

原四層鋼框架的確是一個有側移框架。從使用功能看，起先只是蓋了一個空曠的樓用于出租，荷載不大。以前面講的結構安全度可以勉強度日。18年四層改7層，荷載加了近一倍，首先把安全度吃掉了。但幸運的是，歪打正著，隔墻雖然不是承重墻，但變成了“擋土墻”，擋住了結構橫向的側移，將有側移失穩的結構變成無側移失穩的結構，大大提高了穩定承載力。再后來，就是現在，一裝修，老板借專家的一句“非承重墻，可砸”（肖大師語），將結構恢復到原始的有側移狀態，這時的翻倍荷載，結構終于倒下了。

再次聲明，以上只為演習結構之用，與事故結果無關，如有雷同，純屬巧合，如若不同，純屬虛構。

如果你要說，為什么縱軸這么弱，為什么不沿縱軸失穩？其實看了前面的推演，回答這個問題并不難，篇幅問題，就留給大家琢磨了。

以下輕松時刻，介紹一下中國的古建筑如何抗失穩。

這里說的中國古建為木框架、磚填充墻，就是所謂地震時“墻倒屋不塌”的那種。木結構梁柱為榫卯連接，榫卯失效前為半剛接，失效后為鉸接。木柱放在柱腳石上，靠摩擦力鉸接，滑動后鉸接變成滑動連接。所以單純的木結構大變形時是一個機構，那它靠什么保持穩定呢，關鍵是墻體。

平時墻是木柱的側向支承，使之為無側移框架，榫卯半剛接抗彎，柱底不滑動鉸接，這就是一個無側移的門式構架呀。加上木多為一層結構，自重輕，所以這種結構形式能延續千年而不衰，不信，你看看北京的老四合院建筑。地震時，墻體作為第一道防線承載并耗能。地震不大，墻在房子在；地震大，兩種情況，一種是墻倒強震過，木框架可以承受后面減弱的地震力而不倒，剛架木結構仍成立。另一種是墻倒后，后續地震仍大，木結構不堪重負，剛架變機構，倒了。所以古代木結構雖然能抗震，但也并非完全不倒，這是由這種體系決定的，所以為什么要發展，為什么要科學，為什么要科學發展，就是這個道理。

最后，給大家看幾張照片，是我去年參觀重慶的一個古寺看到的（圖3-5）。當木結構屋蓋較重時，將柱子稍微傾斜一個角度，利用其水平分力抵抗類似地震力等較大的水平力。古人不喜歡斜柱，所以中國古建筑沒有支撐，應縣木塔是個特例，因為它太高了，不打撐呆不住，但也是打的暗撐，外面看不到。我仔細看了下，圖3-5照片中柱的傾斜不是后天形成的，而是建造時有意為之。大家如果不信，以后看古建時，也可以留意一下古人的這一點睛之筆。

圖3

圖4

圖5