图一 吉林省白城市坍塌后滑冰馆俯视图

从3D场景的平面图可以看出，本建筑平面尺寸约为80.6m×54.6m，建筑高度38.96m，其中坍塌平面尺寸为60m×30m。主体结构的梁柱在建筑立面的围护平面内为刚接节点，在垂直于围护面的方向为通高的混凝土柱，未设置刚性支撑，面外类似于单层工业厂房的排架柱，主体结构形式可归类为钢筋混凝土框排架结构。

图二为残存的屋盖剖面图：      

图二 坍塌滑冰馆的残存屋架

从现场照片中可以看出，该屋盖为上弦支座支承（上承式）的双坡拱桁架体系，下弦端未与钢筋混凝土柱连接，整体的受力类似于向上起拱的折梁，下弦仅提供桁架的变形刚度。为照顾室内观感，屋架为非对称制作，根据总的跌落宽度30米，上弦节间距离约为3米。相邻两榀桁架，隔开间设置横向水平支撑，形成稳定体系（图三）。

图三 屋盖中的上弦横向水平支撑      

根据坍塌后建筑物照片，结构体系为混凝土框排架+桁架屋盖，属于比较常见的竖向及水平受力体系。坍塌部分主要为屋盖部分，竖向主体几无破坏，屋盖坍塌与竖向支承构件的关联性不大。根据白城消防支队提供的照片（图四、图五），屋盖钢桁架端部支腿发生破坏。

图四 屋架端部钢立柱

图五 钢立柱的推出屈服破坏

    由图六可以看出，屋架另一端在梁上或柱顶的支座拉扯破坏并不统一，存在渐次破坏或先后破坏的特征。在其他一些支座跌落的破坏照片上（可参看白城消防支队制作网页），可以看到柱顶纵筋弯折部分被拉断，箍筋也被拉断的痕迹。故整个屋架在坍塌跌落过程中，各部位分别出现向外侧的推出破坏、向内侧的拉扯破坏等。      

图六 屋架未脱落端现状

根据吉林省白城市滑冰馆结构设计基本依据：地区地震设防烈度：7度，加速度峰值：0.1g；五十年一遇基本风压：0.65kN/㎡；五十年一遇基本雪压：0.2kN/㎡。经国家地震台网查验，坍塌当日白城市及周边并无发生地震（图七）：      

图七  北方地区11月18日邻近日期地震发生状况

坍塌当日白城市及周边亦无异常气流经过（图八）：

图八  白城市11月18日附近的天气状况

该坍塌建筑物为滑冰运动场馆，室内为保证冰上运动的正常运行，只在更衣室等局部房间进行采暖。该建筑物为当年12月交付使用，结构闭合时间约在平均气温较高的夏季，白城的夏季平均气温约28℃，最高气温约38℃。坍塌前平均气温约零下6℃左右，结构计算温差约30°。模拟倒塌屋架的跨度、节点距离进行简单建模（图九，图中模型矢高可能低于实际屋架矢高）。简单计算分析后得出简支支座下，降温作用的桁架面内水平变形大约在5毫米，不应成为屋架垮塌的主因（图十）。      

图九 未跌落的屋架布置示意（上）及跌落的屋架布置示意（下）

图十 降温作用下的水平位移

对于下弦非水平布置的上拱式折梁或曲梁，与下弦水平布置的梁系受力有很大不同。根据结构力学基本原理，简支梁不会在纵轴方向产生向外的位移，但对于实际工程中的简支梁，由于有梁高的存在，当跨中梁底混凝土开裂、钢筋屈服、顶部混凝土未压碎前，在这个高度内形成了矢高较小的拱受力模式，并有向外侧撇开、产生水平位移的趋势；对于白城滑冰馆的上拱屋架，其矢高的存在更会让两侧支座产生方向向反的外移趋势。在设计时，可释放其水平位移按梁结构来设计，也可约束其水平位移，按拱结构来设计。或在该上拱结构的端部附近，设置跨越梁长的张拉索或水平加劲构件，通过索自身截面及材料的抗拉特性平衡推力；另一种设计方案则是用支座提供抗推刚度及承载力。    

根据未跌落屋架的布置及构件截面外观情况，可以初判，设计师应是将屋架设计为无侧移限制的梁系受力模式。但一般的施工过程中，当屋架支座未设置专门的滑动装置进行位移释放时，会多少存在限制约束而约束了其自由变形。从已有破坏图片中，未看出屋架支座的螺栓孔是否为长圆孔，底部是否设置四氟滑板或橡胶等可变形支座。

假设屋架由于支座构造设计或施工原因导致了过度约束，则屋架杆件内或产生过多的水平压力（图十一、图十二），由于屋架上弦为HN型的窄翼缘型钢梁，在平面外的稳定性与下弦受拉的圆钢管相比，存在天然的设计缺憾。根据图三中的系杆及支撑杆与屋架弦杆焊接节点的脱落情况，可以看出现场的焊接工艺水平质量有限，上弦上翼缘与系杆或檩条间的焊接质量水平也应提出质疑。当屋架上弦的面外计算长度得不到保证，出现失稳时，则某榀屋架的失稳破坏成为必然。

根据白城市消防支队提供的现场勘探照片，可以看出现场混凝土梁的制作也存在较多浇筑不密实、蜂窝狗洞、整片露筋的情况。则各支座下混凝土对屋架的水平约束也参差不齐。在各种扰动或混凝土徐变等对屋架的约束出现随时间变化的差异时，会使各榀屋架的水平变位不同，并由此引起各屋架之间竖向位移的差异，从而发生上部叠合屋面在垂直屋架平面方向的荷载重分布，某些屋架将承受更多的竖向荷载，从而引起连锁反应，使某榀屋架的上弦受压过度、出现整体失稳破坏，进而引起整个屋架系统的倒塌。      

图十一 无支座水平约束时的杆件轴力示意

图十二 有支座水平约束时的杆件轴力示意

至于坊间传言，由于使用期间屋面时常漏水，原轻钢屋盖顶增加了一层150厚的钢筋砼现浇板，人为增大了使用荷载，那屋架的倒塌则更是扑朔迷离。

结构受力模型的合理性，需考虑实际的节点构造及施工中对模型实现的影响。有时，多余的约束并非是增加了结构的赘余度水平，有时反而会使某些薄弱的关键构件先行破坏，并造成系统性风险。