土木工程防灾减灾课程论文

土木工程防灾减灾课程论文 作者: 姚辉 专业: 土木工程 班级: 土木 0908 学号: 1801090827 指导老师: 郭樟根 2011 年 6 月 1 日星期三 韩国三丰百货大楼倒塌之灾 摘要: 三丰百货店（韩语：） ，位于南韩首尔瑞草区瑞草 1 洞，是 一个已倒塌的大型百货商场，于 1989 年下半年竣工，1990 年 7 月 7 日开 幕，1995 年 6 月 29 日下午 6 点 05 分，大楼开始倒塌，在 20 秒内，5 层 百货大楼层层塌陷进地下 4 层内，共造成 502 人死亡，937 人受伤，是韩 国历史上在和平时期伤亡最严重的一起事故，也是世界上建筑自行倒塌的 最大伤亡事故。 背景: 1995 年夏天，韩国汉城欣欣向荣，堪称亚洲经济奇迹的代表。时髦的 三丰百货公司（TheSampoong）是地标，也是汉城在全球快速成功崛起的 象征。6 月 29 日下午，这里却成为一场恐怖浩劫的中心。在 30 秒内，五 层百货大楼层层塌陷，导致 501 人被压死。盛怒的韩国人追问：是什么造 成韩国史上和平时期最惨重的灾难？ 时髦的三丰百货在 1989 年开幕，百货公司位于汉城最贵地段，堪称奢华 的代表。两栋侧楼以巨大的镶铬玻璃在中庭相连，墙面的装饰是意大利粉 红色大理石。货架上陈列着高级服饰、各种家具及奢侈品，五楼有多家时 髦的韩国餐馆，锁定消费能力惊人的市区上班人潮。三丰百货前 5 年半的 业绩非常好，平均每天营业额超过 50 万美元。但在 1995 年 6 月 29 日， 这一切瞬间分崩离析。 倒塌前曾有预兆： 朴胜贤在地下室的童装部工作。她记得屋顶的冷气发生了故障，因此店里 极为闷热。“即使空调坏了，我们仍继续上班。那天和平常一样，顾客照 常逛街，员工照常工作，看起来没什么不同。” 其实当天早有异状。上午 8 到 9 点间，有职员发现春元餐厅的地板磁 砖破裂，楼板似乎变形。楼内的震动把餐具部门的玻璃器皿摇得哗哗作响。 10 点半，多名店员听见店内传来巨大爆裂声响，大家以为没事而照常工作。 临近中午，五楼厨房员工听到天花板传出龟裂声。 当天 14 点，三丰集团会长李召集各主管，商讨裂缝和莫名声响的对策。 他们请来专家鉴定损害并评估风险。15 点，结构工程师李鹤洙来到大楼检 查，他为四、五层天花板的裂缝拍照，也拍了餐厅厨房地板的大块隆起。 此时楼顶的裂缝已经横跨整栋建筑，部分区域还有崩塌。 李鹤洙在 16 点向三丰百货高层报告，虽然证据显示有危险，他却表 示建筑物还安全。裂缝可以暂时填补，打烊后再帮上面楼层修补结构。三 丰主管下令百货继续营业，员工也继续上班这个决定导致 501 人丧生。 灾难只需 30 秒钟： 傍晚用餐前，正值营业高峰，走道挤满了店员和下班回家途中购物的 人潮。17 点 30 分，五楼忽然传来巨响，一根柱子从天花板处裂开大缝。 17 点 47 分，上面楼层传出巨响。4 分钟后，店内警报器大作，建筑物晃 动，尘土落下，灯光熄灭，店里的另一头传来像地铁进站的声音。起先朴 胜贤努力保持镇定，等她发现不逃不行时已经太迟，一块混凝土砸到她头 部，她昏倒了。 街上的行人简直难以相信接下来发生的恐怖情景。在 30 秒之内，地 面上的五层楼连续倒塌，地下的四层楼全部被压在下面。事故发生后的瞬 间，现场异常寂静，之后伤者惶然从尘土瓦砾中陆续冒出，接下来大混乱 开始了 路人纷纷冲上瓦砾堆，尽可能协助生还者。当时百货公司里有上千人， 死伤人数根本无从掌握。几分钟后，救难人员在警笛呼啸声中抵达。 救难人员步步危机，一边要在死者当中寻找生还者，一边又担心矗立 的外墙再次倒塌。各种装备纷纷出笼，但由于建筑物全部倒塌，被埋的人 数超过 500，就连搜救犬也效果不彰。由于担心推土机等重型机械压到幸 存者，救难人员开始徒手搬开混凝土和钢筋。一些工厂派出大型起重机， 架设在现场外围，用长长的吊杆谨慎吊起残骸。 三丰百货为何倒塌： 韩国上下都在问同样的问题：三丰百货为何倒塌？大楼的设计是否暗 藏祸因？是地基下陷还是结构的混凝土强度太弱？鉴识工程师与专业刑事 侦察小组将揭开这起韩国和平时期最大灾难背后的真相。地震是调查人员 可以立即排除的第一个可疑因素。通过比对地震图，调查人员发现当天的 朝鲜半岛并无地震活动，会不会是炸弹爆炸或恐怖攻击？调查人员在现场 仔细搜寻炸弹或爆裂物残余的痕迹，但一无所获。调查重点转到建筑物所 在的地基，在那里发现了第一条可靠线索。三丰百货盖在一个旧垃圾的掩 埋场上面，如果地面没有整理好，地基就会不稳。调查人员从瓦砾堆下钻 取土芯样本进行分析。 工程师郑亨植率领小组钻取地基的土芯样本，以鉴定建筑物的地基结 构是否是塌陷的原因。造成倒塌的原因通常有两种：建筑物的施工方法或 地基。我们要找出地基是否足以支撑建筑物。如果地基太弱造成建筑下陷， 就会破坏大楼的结构。 三丰百货由两栋相同的侧楼组成，中间以玻璃中庭相连，但只有一栋 侧楼倒塌，另一栋还矗立着。调查人员发现塌陷的是南翼，它建在垃圾掩 埋场的上方。没倒的北翼则建在坚固的地面。这似乎十分吻合地基不稳酿 祸的说法，但是调查的结果排除了这一可能性：建筑物的地基打得很正确。 设计曾有过大幅变更： 调查人员感觉，问题一定出在建筑物本身。调查人员在瓦砾中共采集 约 150 组混凝土样本，提取到工程实验室测试强度。 使混凝土达到最佳强度的条件之一就是正确搅拌，否则将不够坚固。 如果凝结过程中没有排除气泡，就会在内部形成蜂窝状气孔。三丰百货的 倒塌与这是否有关呢压力检测结果是混凝土强度够坚固。于是调查人 员被迫再度扩大搜查范围。 致命的设计: 这时，一位组员有了惊人的发现：大楼的原始蓝图里隐藏了不为人知 的秘密。 三丰百货属于所谓“平板”结构，是当时广泛采用的设计，成本低而 且工期短。楼面由厚厚的混凝土板构成，支撑的混凝土墙柱将建筑物的重 量下传到地基。平板结构施工优点多，却很敏感，它的规划必须更精确， 完全不能出错。1968 年在英国伦敦，一名妇女开炉火时引起小规模爆炸， 破坏了建筑物的支撑结构，导致一栋 23 层的公寓大厦侧楼倒塌。1987 年 在美国康涅狄克州的桥港，一栋 16 层平板结构大楼在施工时倒塌。 调查小组中的建筑师在检查大楼建筑蓝图后发现，原先受雇兴建三丰 百货的建设公司，并没有机会完工。地基灌浆后不久，三丰百货主管就要 求大幅变更设计。工程师曾警告整栋楼改成平板结构会很危险，但会长李 索性解雇了他们，由自己的建设公司接手。三丰建设公司无视危险，继续 按照大幅修改的设计图施工。 问题的关键在五楼: 调查小组发现，最关键的变动在五楼。五楼本来要当溜冰场，但后被 改成传统的韩国餐厅，导致楼面重量增加了三倍。将五楼改建成餐厅，是 最大的失误。传统的韩国餐厅里，客人座位下的地板有热水管加热，这些 水管需要许多额外空间。这样由于五楼的楼板多了一层混凝土，导致厚度 增加了 1 尺。每家餐厅又加装了大型厨房设备，而这些多出的重量从未列 入结构计算。紧接着，调查人员又发现屋顶的一项大修改：由于邻居抱怨 噪音，大型冷却水塔从地面移至屋顶，水塔装满水重量可以达到 30 吨。 上面楼层重量大增，理应加强支撑，但建筑商却反其道而行。调查小 组在进行大楼的骨架与蓝图的比对时，发现有些柱子与楼板间没有托板， 但托板却是平板结构的要件，因为柱头的托板可以分散混凝土楼板的荷载。 实际调查的结果是许多托板的尺寸太小，有的柱头甚至没有托板。 大约两年前，由于附近的居民抱怨三丰百货大楼楼顶的空气冷凝器噪 音太大，三丰老板决定给这些设备挪个位置，然而为了省钱，他们没有动 用起重机，而是放在滚轴上把它们推到了楼顶的另一边，这是最致命的错 误。 建筑工程和力学专家 布莱恩麦克唐纳：他们视物理规律为儿戏， 这太让我惊讶了，无视物理规律的存在，这就是三丰百货大楼发生的一切。 紧接着发现的更大秘密是支撑四、五楼的柱子直径大幅缩水。顶楼的 重量大幅度增加，结构支撑却大幅度缩水，这两大因素带来了致命的结果。 调查人员望着三丰百货的蓝图即可看出灾难迟早发生。他相信这栋大楼完 工伊始就处于“毁损状态”，但为什么它还能支撑 5 年多？压垮它的最后 一根稻草又是什么？ 导致悲剧发生的最后因素: 具讽刺意味的是，最后毁了大楼的，竟然是新添的安全设施。汉城的 法规，要求百货公司在电扶梯旁加装防火墙。防火墙遇到火警会自动关闭， 以免火势浓烟蔓延到其他楼层。而为腾出空间加装防火墙，工人必须切开 电扶梯旁的混凝土柱。这样的行为使大楼减少了 25%以上的重要支撑。这 一系列致命的组合就像颗定时炸弹。三丰百货倒塌的元凶，是所谓的“贯 穿剪力”。当太细的柱子承受过多的重量，就会贯穿上方的天花板，如同 手指戳破湿纸巾。 楼顶不堪重负，开始出现裂缝，慢慢的会将重负传到被瘦身过的 5 层 大楼支柱，并随着时间的流逝一层一层往下传。在 1995 年 6 月 29 日的下 午，在餐厅就餐的顾客就发现了天花板上的裂纹。厨房里的情况更糟，不 断有掉落的尘渣，天花板开始爆裂。餐厅工作人员迅速向三丰老板报告。 建筑结构评估专家被请到了现场，评估专家表示，该大楼很不安全，应该 立即疏散大楼里的人。然而，一切都晚矣，早就摇摇欲坠的大楼终于坍塌 了。坍塌首先是从 5 楼电梯旁的几根支柱开始，这是整座大楼中最“苗条” 的一组支柱。随着支柱的倒塌，楼顶也随之轰然坍塌。于是就这样一层一 层塌陷下去。 大楼倒塌给我们的反思: 调查人员在最后报告中阐明，三丰百货倒塌的原因就是兴建时改变图 纸。三丰会长李因刑事过失判刑 10 年。悲剧发生的原因就是连续的错误， 以及在施工方法与程序上玩忽职守。三丰百货大楼侥幸支撑了 5 年多，但 最后这场豪赌，却赔上了 501 条人命。 调查结果出炉后，韩国政府要求加强建筑物的安全质量检查工作。然 而，人们不禁要问，究竟是什么让三丰百货老板一错再错呢？在坍塌事故 发生前，每天，三丰百货的营业额都在几十万美元以上，正如调查人员所 说的，归结到最后，还是钞票的诱惑。 三丰百货大楼坍塌事故的幸存者 ：现在回头看这次事故，我认为这 是本不可能发生的事故，我想归根结底全是源于一个人的贪婪。 “百年大计，质量第一”，在建筑界，尽管这是最基本的原则，但在所谓 节约成本的口号下，往往会出现设计上的冒险、偷工减料和没有监控的施 工，这不仅让人担心，我们的建筑物正在挑战安全施工的临界线。 建筑工程和力学专家 布莱恩麦克唐纳：任何时候，如果让一个设 计越来越接近材料承受的极限系数，任何时候如果你让安全因素缩水