浮力为何能破坏柱子？

前言：南昌万科某项目地库柱在暴雨过后普遍发生破坏，给人留下深刻印象与教训，为避免类似现象重演，有必要对事故详情与因果关系作出具体分析以便提出相应的对策措施。缺乏详细资料，只有根据结构基本概念结合网文有限的文字介绍、图片及视频进行一些分析推理。由于受力情况并非十分复杂，其中很多情况破坏特征比较明显，个人认为因果关系比较明确，从概念角度可以得出有一些结论，特此提出供大家参考。

1． 结构剖面及受力与变形示意见下图（弯矩及顶底板剪力未示出）

结构剖面及受力与变形示意图

结构剖面局部放大图

2． 为何柱子破坏部位都在中庭处且基本位于柱顶？

1） 上部结构的立柱底部轴力完全取决于上部结构的荷载,轴力很大,由基底反力去平衡,此反力（包括浮力）比地下水浮力大得多,即使浮力大幅增加,总反力也不会增加(由地基岩土提供的反力会减小)！故该处柱不会破坏。

2） 中庭处若无拉拔桩或锚杆，全靠结构自重及覆土重量去平衡，水浮力大幅增加超出设计值太多，或顶面覆土未完成, 水浮力超出结构竖向（向下）荷载太多，地下室底板会承受很大的（向上的）荷载。由于地下室两端有上部结构“压住”，地下室不会浮起来，但是中庭下的地下室顶底板加上立柱组成相当于双向空腹桁架的结构体系, 向上的荷载作用下，底板整体受压及弯剪,顶板受拉及弯剪,柱子受压弯剪, 而且整体向上拱起, 产生很大向上的挠度, 因顶底板整体截面很大不易破碎，但柱子设计截面小(看照片局部混凝土很粗糙，其实际强度可能未达到设计值而且箍筋稀少)，严重超载时柱子很容易发生破坏。

3）中庭处地下室顶板受拉会产生大的双向拉应力及变形，严重开裂,柱子上部位于空腹桁架(亦可看作空腹梁)的受拉区,顶板拉应力会传到柱截面,加上水平剪力及弯矩,首先受到破坏, 而柱下部位于受压区,情况要好很多,因此顶部破坏比底部严重得多。

3.根据照片及视频分析柱子破坏有多种情况：

1）柱上有很宽的斜向破碎带及明显错位，这是柱子受很大剪力出现贯通斜裂缝并侧移错位，同时强大的水压力将混凝土压碎主筋压弯，应属于剪压破坏。如下图所示：

2）柱上部有很宽很长的贯通斜裂缝，但混凝土并未明显破碎，主筋也未发生明显弯曲，这应是典型的拉剪破坏，估计是在空腹桁架端部附近底板刚度大挠度小, 顶板挠度较大(水浮力通过跨中立柱将顶板顶起较多)使端部附近柱子受拉剪而发生斜向拉开错位，应属于剪拉破坏。如下图所示：

3）若为轴压或偏压为主, 剪力很小, 应是全截面或大部分截面压碎鼓胀，主筋压弯但柱子不发生明显倾斜或错位。如下图所示。

4. 经验教训及防范措施：

1）多高层建讯塔楼范围以外包括中庭以下的纯地下室必须特别注意地下水浮力影响，除了充分重视抗浮水位以外还要考虑突降暴雨可能明显高于设计水位的情况。

2）设计施工须确保纯地下室立柱的安全度，并留出较多的富余量，确保混凝土强度，配置足够的钢筋。

3）地下室结构选型应采用梁板结构，不应采用无梁楼盖。对风险较大的情况应设置抗浮锚杆。 若无锚杆，则纯地下室部分必须按照空腹桁架计算模型，充分考虑最不利荷载组合进行计算分析。

4）施工期间特别注意基坑防水降水，特别注意施工阶段至顶板竣工但尚未完成覆土的情况

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来源：土木智库