■本報記者 張雙虎

當(dāng)?shù)貢r間6月24日，美國佛羅里達(dá)州海濱小鎮(zhèn)瑟夫賽德一幢12層公寓樓發(fā)生連續(xù)倒塌。目前事故已導(dǎo)致9人死亡，156人下落不明。

從相關(guān)視頻可以看到，該公寓樓已完全裂開，坍塌一側(cè)的地面上磚塊和水泥塊堆積如山，未坍塌的一側(cè)部分墻體已經(jīng)脫落，一些住戶的床鋪從外部清晰可見。事發(fā)地瑟夫賽德鎮(zhèn)鎮(zhèn)長描述，這棟樓發(fā)生了“直落式坍塌”。

是什么原因造成如此慘烈的事故？《中國科學(xué)報》采訪了相關(guān)領(lǐng)域的專家。

連續(xù)倒塌或因“平板結(jié)構(gòu)”

“從網(wǎng)上的圖片和視頻來看，其結(jié)構(gòu)類型較大概率是‘一個底框+平板體系’。”事發(fā)當(dāng)日，清華大學(xué)土木工程系教授陸新征在其課題組公號上作出判斷。

據(jù)《今日美國》報道，該建筑始建于1981年，位于填海濕地之上，上世紀(jì)90年代已被發(fā)現(xiàn)有下沉跡象。但佛羅里達(dá)國際大學(xué)教授多文斯基表示，不應(yīng)據(jù)此就認(rèn)為這（下沉）是造成建筑倒塌的原因。另有報道顯示，在大樓倒塌之前，屋頂正在進(jìn)行翻新，但也無法確定翻新與此次事故有關(guān)。

目前事故原因尚待調(diào)查，專家認(rèn)為，從事發(fā)時監(jiān)控錄像拍到的倒塌過程看，發(fā)生如此大的連續(xù)倒塌可能和建筑的“平板結(jié)構(gòu)”有關(guān)。

連續(xù)倒塌是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生局部破壞后，初始的局部破壞從構(gòu)件到構(gòu)件發(fā)展，最終導(dǎo)致一部分結(jié)構(gòu)倒塌或整個結(jié)構(gòu)倒塌。

陸新征介紹說，各類公共或私人建筑都可能遭遇到極端事件，如颶風(fēng)、海嘯、地震、爆炸、車輛撞擊、火災(zāi)及人為失誤等。“這些事件通常會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的局部破壞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全倒塌，這就是‘連續(xù)性倒塌’?！?/p>

平板結(jié)構(gòu)建筑又稱無梁樓蓋結(jié)構(gòu)建筑，在美國乃至世界范圍內(nèi)廣泛用于停車場、辦公樓和民用住宅。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡單、成本低、使用空間大。

“相對于其他梁板結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)容易發(fā)生連續(xù)倒塌?！敝袊ㄖO(shè)計研究院副總工程師孫海林告訴《中國科學(xué)報》，“從現(xiàn)有資料看，該公寓本身是平板結(jié)構(gòu)，抗側(cè)力體系采用剪力墻，上面可能正在維修改造。是不是因?yàn)槭┕ず奢d增加或截面局部削弱帶來的局部結(jié)構(gòu)沖切破壞，進(jìn)而引起整體結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌，或者因地基不均勻沉降、構(gòu)件強(qiáng)度不足等引起局部沖切破壞尚不太確定。從網(wǎng)上流傳視頻來看，相鄰的局部區(qū)域比較長的帶翼緣的剪力墻，阻止了另一部分繼續(xù)倒塌?！?/p>

在施工過程中，美國也出現(xiàn)過類似的平板結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。1971年，波士頓2000 Commonwealth Avenue施工過程中連續(xù)倒塌；1973年，Skyline Plaza購物中心施工過程中，中部區(qū)域23層結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)連續(xù)倒塌。

我國地上建筑平板結(jié)構(gòu)很少

“國內(nèi)地上建筑物用平板結(jié)構(gòu)的很少，這種結(jié)構(gòu)主要用在地下車庫?！睂O海林說，“我們在地下車庫看到?jīng)]有梁的結(jié)構(gòu)一般就是平板結(jié)構(gòu)，國內(nèi)無梁樓蓋大部分帶有柱帽?！?/p>

孫海林同時表示，雖然國內(nèi)地下室無梁樓蓋在施工過程中也出現(xiàn)過事故，但在正常使用情況下很少出現(xiàn)連續(xù)坍塌的情況。

“更多的事故是在建筑施工過程中，由于不規(guī)范操作、野蠻施工、覆土過多堆放等引起連續(xù)倒塌。此前有過多次地下室施工中連續(xù)倒塌的案例，和佛羅里達(dá)州這次比較像。”他說。

“一些地質(zhì)災(zāi)害引起山體滑坡等問題，不管是否是平板結(jié)構(gòu)，都可能出現(xiàn)倒塌問題?！睂O海林說，“只要是經(jīng)過正規(guī)設(shè)計、合格施工的建筑，一般不會出現(xiàn)這種問題。在實(shí)際生活中，如果突然發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如剪力墻、梁柱等出現(xiàn)明顯裂縫，建筑物出現(xiàn)明顯的傾斜等就須引起格外注意，請專業(yè)工程師協(xié)助調(diào)查?！?/p>

連續(xù)倒塌研究成國際熱點(diǎn)

建筑物在偶然極端荷載（如火災(zāi)、撞擊、爆炸等）的作用下可能會由于局部破壞而引起整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。國際上連續(xù)倒塌研究始于1969年英國倫敦公寓煤氣爆炸連續(xù)倒塌事故，在2001年“9·11”恐怖襲擊后成為國際熱點(diǎn)。我國連續(xù)倒塌領(lǐng)域研究也非?；钴S，相關(guān)論文數(shù)量在2013年后位居世界首位，高引用率論文數(shù)量也位居國際前列。

為了防止工程結(jié)構(gòu)在偶然事件中發(fā)生連續(xù)倒塌，我國出臺多部規(guī)范對此作出了規(guī)定，如《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等。此外，我國第一部專用設(shè)計規(guī)范《建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計規(guī)范》也于2015年正式施行，對不同類型建筑如何防范連續(xù)倒塌作出了具體規(guī)定。

陸新征等發(fā)表在《建筑結(jié)構(gòu)》上的論文指出，未來有必要建造具有魯棒性（承受極端事件的能力）的建筑物，使其能夠承受局部破壞而不發(fā)生不成比例的倒塌。對于構(gòu)成重要基礎(chǔ)設(shè)施（如醫(yī)院、發(fā)電站、客運(yùn)航站樓等）的建筑物和對公眾開放（如學(xué)校、運(yùn)動和商業(yè)中心等）的設(shè)施，甚至還需要功能可恢復(fù)性建筑物（能夠快速恢復(fù)甚至有所提高建筑物原本性能水平）。

“極端事件發(fā)生的可能性及規(guī)模很難預(yù)測，因此用針對常規(guī)荷載的傳統(tǒng)方法設(shè)計一種結(jié)構(gòu)來抵抗極端事件是不現(xiàn)實(shí)的。”陸新征認(rèn)為，現(xiàn)在的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)試圖將風(fēng)險最小化，并通過將魯棒性的設(shè)計理念以結(jié)構(gòu)對局部破壞的不敏感性（倒塌抗力）的形式融入規(guī)范之中，從而將連續(xù)性倒塌控制在最低水平。