建筑事故分析作业·.doc

砌体结构与钢结构破坏案例分析 工程案例1 1997年7月12日浙江省常山县某职工住宅楼整体倒塌事故 事故简况 住宅楼为五层半的砖混结构，建筑面积2476m2，施工时突然整体 倒塌，造成36人死亡，3人受伤，是建设部1997年向全国 通报的另一起一级重大事故。 工程概况 该工程为五层半的砖混结构，建筑面积2476m2,工程 造价219元/m 2（不含水电）。结构情况是砖砌承重墙、基础墙，混凝土条形基础，预应力圆孔板楼面、屋面，底层 为2.15m高的自行车库，上面五层单元住宅，檐口标高为 16.95m。 事故分析 该楼是在瞬间倒塌的。倒塌后已成一片废墟（下图）。经将基础全面开挖后发现，不少基础墙的砖和 砂浆已呈粉末状，说明结构整体倒塌是从基础砖墙粉碎性压垮开始的。基础砖墙为轴心受压，故此事故是典型的因砖砌体轴心受压承受力不足造成的。经现场周密调查，正是如下情况与房屋倒塌直接相关： （1）现场全面开挖条基200m（占全长70%）取砖块试 件4组，原位砖砌体试件3个；在从砖的生产厂家抽取30块 样砖。得到以下数据和情况： 现场砖实测抗压强度平均值为5.85MPa,只达设计要求MU10砖应有强度的60%；实测砖的抗折强度平均值为 1.12MPa,只达MU10砖应有强度的50%。 厂家砖样检测结果是尺寸偏差不合格，抗压强度十 分离散（高的达21.8MPa，低得仅5.1MPa，标准差5.2MPa， 因而无法固定强度等级）。原位砌体抗压强度平均值0.59MPa，只达设计对砌体抗压强度要求（MU10 、M7.5）的15.7%。（2）基础墙砌体中的砂，应该用中砂或粗砂，实际使 用的是特细砂；经抽样检测含泥量高达31%（允许值为 5%）。现场判定所有砂浆强度等级在M0.4以下。 （3）基础墙在砌筑使用了很多半砖，形成大量通缝； 且外墙转角处均留直槎。室外散水一直未做，未能对基础 墙起保护作用。混凝土条形基础高度，设计规定350mm高， 实际只有250mm高。（4）1997年7月810日常山县遭洪灾，城区2/3被淹，本楼 所在地区汇水面积较大，楼房底层车库进水,基础墙长时间积 水浸泡（因地基土层中有隔水层，地面水难以下渗）。而本 楼基础墙外侧无散水，内侧既未回填土（设计要求回填土， 但施工单位却擅自取消回填土改为架空地面），又无抹灰粉 刷层，致使基础砌体直接受浸泡，导致强度大幅度降低。 （5）经对原设计文件检查、复核，承重砖砌体均能满足 规范规定的承受力要求，但由于架空层部分的承重砖砌体开 有洞口，使一些短墙肢成为薄弱部位。经验算实际承载力只 达到轴向力设计值的40%54%。因此，可以判定本楼房整体倒塌的直接原因有两个：一是基础墙质量十分低劣，砖砌体的抗压强度极低， 基础墙在轴心受压状态下失效；二是基础墙长期受积水浸泡， 强度大幅度下降；同时因一侧无回填土支撑，对基础墙的稳 定性和抗冲击能力也有影响。 本事故的间接原因是造价压得过低。当地当年该地区同 类建筑物的合理造价为330360元/m2,本工程只有219元/m2， 含水电为255.2元/m2。造成施工单位采用劣质材料。 显然，施工单位、建设单位的管理混乱，不按基建程序办事，现场技术人员和技工素质太差也是重要因素。结论及教训 分析得出以下是造成建筑整体倒塌的主要施工原因：1、 采用低劣的建筑材料和预制半成品； 2、 施工时自作主张变更设计，添增施加荷重，减小构件截 面尺寸； 3、 砌筑质量低劣；4、 砌筑后的构件截面尺寸、轴线、垂直度、表面平整度、 灰缝厚度等有较大偏差。 另外，使用期间的环境因素影响， 也值得注意。 工程案例2 石家庄某三层轻工业厂房底层砖柱严重开裂事故事故简况石家庄某三层轻工业厂房，砖混结构，预制楼板，现浇两跨钢 筋混凝土连续梁，内砖柱承重。该房屋主体结构完工时，几个底层砖柱发生严重的竖向裂缝，其中最严重的位于轴线，裂缝宽度处达8mm10mm，长 1.5m左右，说明砖柱已频临破坏。工程概况 该厂房，砖混结构，预制楼板，现浇两跨钢 筋混凝土连续梁，内砖柱承重。砖柱截面490mm490mm,采用 MU10砖、M10水泥混合砂浆砌筑。基础为三七灰土，上砌毛石， 砖墙基础底面1.3m宽，砖柱基础底面积为1.4m1.4m，地基承载力 为150kN/m2，该房屋主体结构完工时，几个底层砖柱发生严重的竖 向裂缝，其中最严重的位于轴线，裂缝宽度处达8mm10mm，长 1.5m左右，说明砖柱已频临破坏。发现裂缝后，随即对各层砖柱进 行加固，加固方案为四角外包角钢L756，角钢间用缀条连接。由 于没有处理好保证砖柱与角钢共同工作的措施，又末对砖柱承载力 进行复核，故此加固措施方案没有解决问题。事故分析 （1）中间砖柱承载力按轴心受压只有93.2t，而该柱 所承受的荷载（算至 0.000的标高）却有119t，设计安 全系数=93.2/119=0.785。如考虑主体结构完工时楼面上 至多只有50kg/m2 的施工荷载，该柱实际承受荷载73.5t， 设计安全系数也只有K=93.2/73.5=1.27?2.3。考虑到施工 时砌体强度的不均匀性，该柱在恒载和施工荷载作用下 就会产生接近破坏的状态（若按1988年规范考虑，该柱 以材料标准强度算得的承载力为660.5kN，小于施工时 实际的作用力标准值721.0kN）。（2）柱基础底面积按计算需要9.74m2实际只有1.96m2 仅及设计需要的20.3%。主体结构完工时，基础未发生过 大沉降的原因：一是由于柱基受力尚未达到设计荷载； 二是由于实际地基承载力大于15t/m2；三是由于纵墙基础 底面积合理，沉降量小。他们对中间砖柱起卸载作用， 这也是中间砖柱虽计算承载力不足却没有立即倒塌的一个原因。事故处理本例事故原因是设计问题。复核时发现设计人 在基础柱截面承载力时少乘安全系数2.3。柱基础底面积 未经计算凭经验估计。考虑到砖柱已接近破坏，基础底 面压力比地基容许承载力大得多，原结构已无法加固， 不得不将原内砖柱承重方案改为砖墙承重方案。新添内 纵横墙及其基础，将大房间改为小房间。这样，楼面荷 载由梁直接传给新添墙及其基础。这个修改方案虽然解 决了结构问题，但在使用上却带来了很大损失。结论与教训 砖砌体构件因承载 力不足引起缺陷和倒塌的一般设计原因依其严重程度为： 1、作用效应遗忘乘安全系数或荷载系数； 2、遗漏某些应考虑的荷载项目； 3、取用错误的计算简图（支撑条件和计算跨度）； 4、选用的材料强度指标与实际材料不符； 5、计算结果有较大误差。 工程案例3 某仓库网架全部坍塌事故（钢结构）事故简况 网架工程2004年10月31日竣工，11月3日通过阶段验收，于12 日突然全部坍塌。工程概况 天津某仓库，平面尺寸为48m72m，屋盖采用了正放四角锥螺栓球节点网架，网格与高度均为3.0m， 支承在周边柱距6m的柱子上。 塌落时屋面的保温层及GRC板已全部施工完毕，找平层正在施工，屋盖实际荷载估计约2.1kN/m2 。事故分析 现场调查发现，除个别杆件外，网架连 GRC板全部塌落在地。因支座与柱顶预埋件为焊接，虽然支座已倾斜，但大部分没有坠落，并有部分上弦杆与腹杆与之相连，上弦跨中附近大直径压杆未出现压曲现象，下弦拉杆也未见被拉断。腹杆的损坏较普遍，杆件压曲，杆件与球的连接断裂。此外杆件与球连接部分的破坏随处可见，多数为螺栓弯曲。螺栓弯曲。 该网架内力计算采用非规范推荐的简化计算方法，该简化计算方法所适用的支承条件与本工程不符，与精确计算法相比，两种计算方法所得结果相差很大，个别杆件内力相差高 200%以上，按网架倒塌时的实际荷载计算，与支座相连的 周圈4根腹杆应力达-559.6N/mm2，超过其实际临界力。这些 杆件失稳压屈后，网架中其余杆件之间发生内力重分布，一些杆件内力增加很多，超过其承载力，最终导致网架由南至北全部坠落。 施工安装质量差也是造成网架整体塌落的原因。网架螺栓长度与封板厚度、套筒长度不匹配，导致螺栓可拧人深度不足；加工安装误差大，使螺栓与球出现假拧紧，网架坍塌前，支座上一腹杆松动，而该腹杆此时内力只有56.0kN，远远小于该杆的高强螺栓的极限承载力，从现场发现了一些螺栓从螺 孔中拔出的现象。另外，螺孔间夹角误差超标，使螺栓偏心受力，施工中支座处受拉腹杆断面受损，都使得网架安全储备降低，加速了网架的整体坍塌。事故处理