问题介绍
2021年9月10日14时01分，成都地铁17号线二期北路站施工期间发生降尘降噪施工棚倒塌事故（图1），造成4人死亡、14人受伤，直接经济损失650余万元。
图1 塌陷实景
调查报告认为，“设计存在缺陷，网架设计模型存在缺陷，下部结构没有与网架屋面进行整体建模计算”是导致倒塌的原因之一。
网友讨论
周医生
我觉得不算设计缺陷，即使没有整体建模分析，也不代表设计师没考虑柱顶水平刚度，再说施工图也会经过审核、校对、审批、施工图审查等层层审核，个人认为倒塌更多是施工不规范导致的。
陈晓
从逻辑上来说，这个简单的子结构应该作为一个整体来计算。
神舟
由于施工期间主要活荷载尚未施加，因此倒塌不能视为设计缺陷。作为静定超定结构，即使个别杆件承载力不足，也不会导致网格整体倒塌。
彭宝宁
此次事故与设计单位是否做过整体建模计算关系不大，网架没有与下部主体结构整体建模计算，不算设计缺陷，倒塌时没有施加荷载，就那么一点荷载，整体就倒塌了。整体建模不足、部分杆件承载力不足只能算是隐患，直接原因还是支撑脱节。根据调查报告，该钢柱上部较大，下部较小，网架与柱子的连接处采用上下弦杆，应按铰接柱脚设计，这一点可以从未灌浆的柱脚照片（图2）得到印证。从现场照片看，23.9m高的柱子，完全没有加固措施，能自立已属万幸。施工不规范是事故发生的直接原因。
图 2：柱基未用灌浆密封
利日
从图片上看，该网格截面的柱子依然是钢结构，即柱子底部铰接，柱子顶部刚性连接，柱子顶部传递弯矩。如果结构设计计算书中对上下弦设置铰接支撑钢结构柱脚灌浆方法，则假定下部结构为刚体结构，不变形。在此假设下，使用单体模型单独计算没有问题。如果下部结构（下部铰接）表面外变形较大，则在施工阶段确实应该将上下弦支撑全部焊接到位，否则该体系为变量体系。
前言
从倒塌后的照片看，网架整体比较完整，基本在支撑处破坏。网架与柱顶及柱托架支撑均采用铰接，柱脚也采用铰接。此结构形成三板铰接变量体系。较大的水平荷载或引起此变量体系水平位移的任何因素，都会导致结构在柱顶与网架连接处发生破坏（不等竖向荷载达到设计荷载）。因此，需要通过整体建模计算，准确模拟结构刚度。
万里云帆
本工程中柱顶与网架上下弦杆连接钢结构柱脚灌浆方法，柱顶与网架应视为刚接，单独计算上部网架与下部结构确实存在问题，如果柱顶与网架为铰接连接，则单独计算上下部结构没有问题。
罗山先生
下部钢柱为悬臂结构，如果单独建模计算，一旦支座刚度值不正确，将极其不安全。整体建模计算可以避免这个问题。
独自在寒冷的河里钓鱼
当只计算上部网格模型时，支座的水平刚度很难给出，因为它与下部支撑柱的水平刚度有关，而下部支撑柱在不同位置的水平刚度是不同的。单一网格模型计算不可能输入每个支座准确的水平刚度，计算出的杆件内力必然与考虑下部结构的整体模型有所不同。
问题分析
GB 50011-2010建筑抗震设计规范第10.2.7条规定，屋面结构本身的地震作用是与下部结构共同作用的结果。由于下部结构的竖向刚度一般较大，过去在计算屋面结构竖向地震作用时，习惯上只采用屋面结构作为分析模型。但研究表明，不考虑屋面结构与下部结构的共同作用，将对屋面结构的地震作用，特别是水平地震作用的计算产生较大影响，甚至会产生错误的结果。即使在计算竖向地震作用时，如果下部结构给屋面提供的竖向刚度较弱或分布不均匀，仅按照屋面结构模型计算的结果也会产生较大的误差。因此，考虑上下部结构的共同作用是计算屋面结构地震作用的基本原则。
考虑上部结构与下部结构协同作用的最合理方式是按整体结构模型计算地震作用。因此，对于不规则结构，抗震计算应采用整体结构模型。当下部结构较为规则时，也可采用一些简化方法（如等效为支座弹性约束）考虑下部结构的影响。但这种简化必须建立在可靠且符合动力学原理的基础上。
从以上描述可以看出，有必要对此网格结构进行整体分析。
若采用单独建模的计算方法，一般先对网格进行单独计算分析，然后将支撑力以集中力的形式添加到下部主体结构上，以考虑网格荷载对下部结构的影响。对于此种计算方法，若不能准确模拟支撑的水平刚度，将直接影响计算结果。
另外，由于网架平面内刚度很大，设计人员一般采用一些近似的方法来模拟网架刚度对主体结构的影响，例如：采用虚拟梁、等效梁、刚性杆、刚性楼板模拟等。但这些模拟方法均不准确，因为无论采用何种方法模拟，都没有将上部网架真实地纳入模型中，无法实现上部网架与下部主体结构的整体计算分析，特别是单独进行网架分析与整体分析在动力特性上的差异较大。因此，这些简化的处理方法不能真实地反映网架的刚度、网架的实际变形和振动、竖向地震的影响、上下部之间的相互作用以及大屋盖结构与下部结构的整体效果。
因此，网格不与下部主体结构分开建模计算，是一种近似处理方法，可能不准确。需要将网格和下部结构作为一个整体进行计算。当然，分开计算不一定会导致网格崩溃。只要各项假设和模拟准确，并留有一定的安全储备，分开建模计算不能算作设计缺陷。
