波兰华沙的砌体建筑

该建筑为一栋单层住宅，带阁楼，采用承重砌体墙、由墙体支承的楼板以及木屋顶。它已被列入市镇文物名录，且没有可用的技术资料或原始图纸。该建筑的一个显著特征是老虎窗的墙体上出现了斜向裂缝，这也是本次建筑技术检测的重点。该建筑距一条省道约 80 米，距一条快速路约 35 米，距一座高架桥约 15 米。本项目面临的主要技术挑战是判断观测到的裂缝究竟由交通振动引起，还是源于建筑自身的结构条件及基础状况。

由于缺乏原始资料，项目采用 FARO Focus S70 型三维激光扫描仪对建筑的实际几何尺寸和结构布置进行重建。基于扫描生成的点云数据，建立了精确的二维和三维 CAD 图纸，并进一步使用 Dlubal 的 RFEM 6.12 建立三维有限元模型。模型采用杆件单元模拟线性构件，采用壳单元模拟砌体墙和楼板。模型共包含 1742 个杆件单元和 17941 个面单元，目标有限元网格尺寸为 0.25 m。采用的材料包括黏土砖砌体、混凝土和木材，其力学性能及质量参数均根据既有建筑的实际特征进行定义。

项目的一大难点在于无法确定建筑实际的基础形式及地基土条件，因为既未开展岩土勘察，也未进行基础开挖调查。为考虑这一不确定性，RFEM 模型通过设置于基础标高处的平动弹簧模拟地基与建筑结构之间的相互作用。分析中考虑了三种不同的地基刚度条件，从无限刚性支承到柔性地基。对于柔性支承，还考虑了基础浮力的非线性效应。通过这种方式，可以评估建筑的动力与静力行为对不确定土壤条件的敏感性。

项目采用 Dlubal 的 RFEM 完成了全面的有限元建模、网格生成与校核、模态分析、地基与结构相互作用分析及时程分析。为求解结构的自振模态，采用了 Lanczos 算法；动力分析则采用隐式 Newmark 方法，时间步长为 0.001 s。模型承受了恒荷载、可变荷载以及交通引起的动力激励，其中交通动力激励数据直接来自现场加速度测量。实测振动记录被施加于基础标高处，使数值模型能够再现建筑实际承受的动力激励。由此，整个工作流程将三维激光扫描、CAD 几何重建、现场振动测量与 Dlubal RFEM 分析整合为一套完整的结构诊断方法。

数值分析结果表明，与交通动力作用本身相比，所假定的地基刚度对结构响应的影响更为显著。在柔性地基条件下，结构的基本自振频率最多降低了 65%，而所分析的老虎窗墙体中的最大剪应力则变化了约 30%。相比之下，将实测交通振动纳入荷载组合后，最大剪应力仅变化了 0.2%–3.7%。通过将计算得到的主应力分布与现场观测到的斜向裂缝进行对比，研究发现，这些损伤主要与结构支承条件及墙体的受力行为有关，而非主要由交通振动引起。本项目表明，即使缺乏原始设计资料且地基条件存在不确定性，Dlubal RFEM 仍可通过结合精确的几何重建、实测动力激励及先进的数值分析，有效评估复杂既有建筑的结构状况，为建筑病害诊断提供可靠的技术依据。