构筑物震害及实例

1、工业建工业建(构构)筑物震害实例分析筑物震害实例分析李永录李永录中冶集团建筑研究总院中冶集团建筑研究总院 国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心内容概要内容概要 一、构筑物划分分类一、构筑物划分分类 二、构筑物典型震害二、构筑物典型震害 三、构筑物规范编制情况三、构筑物规范编制情况 四、设备抗震四、设备抗震 五、地上、地下管线抗震五、地上、地下管线抗震一、构筑物的划分分类一、构筑物的划分分类 在工业企业中主要关注的震损对象包括：在工业企业中主要关注的震损对象包括： （1） 建筑物建筑物 （2） 构筑物构筑物 （3） 设备设备 （4） 生命线工程生命线工程建

2、筑物建筑物 构筑物构筑物 设备的划分设备的划分建筑包括建筑物和构筑物二者没有严格区分 框架划归为建筑物、框排架划归为构筑物 建筑物：建筑物： 按功能分为民用建筑（居住、公共）、 是一般具备、包含或提供人类生产、居住功能的人工建造物。 特征： （1）进行生产 （工业建筑） （2）生活（住宅） （3）其他活动（影院娱乐 体育场馆 ） 构筑物构筑物 的工具书定义：亦称“准建筑物”。一般指人们不直接在其内进行生产和生活活动的人工建造物。如烟囱、水塔、堤坝、桥梁等 特征：特征： （1）和生产设备、设施配套使用，与设备连接紧密。 （2）开敞或自行封闭，不再另行围护封闭 （3）无人或人员少，人员不常在内活动

3、 设备设备 （1）以工厂制造型式整体完成，现场安装 （2）设备基础是指用以放置或支承机械、动力设备的基础。通常意义的与设备有关的土建部分针对以下两种： （1）专指设备基础（基础本身是一个结构如焦炉基础，本身是一个框架等） （2）包含设备及基础 （如球罐、油罐、石灰窑等）生命线工程 对社会生活、生产有重大影响的交通、通信、供水、排水、供电、供气、输油等工程系统二、构筑物典型震害二、构筑物典型震害工业建筑的发展三个阶段工业建筑的发展三个阶段第一阶段第一阶段 19491958年年 主要采用苏联标准，屋架、托架、吊车梁和柱子等结构构件大部分采用钢结构。 第二阶段第二阶段 从从1958年到上世纪七十年代

4、末年到上世纪七十年代末 钢材短缺，大量采用了钢筋混凝土结构。 采用大型屋面板，预制柱、吊车梁等 第三阶段，从上世纪八十年代今第三阶段，从上世纪八十年代今 以宝钢等企业为代表的引进国外技术的工程建设开始，主要工业厂房和建(构)筑物逐渐大量采用钢结构，高强度混凝土也得到推广应用，建筑技术逐渐与国际接轨。工业建(构)筑物的地震破坏特点1. 与设备、生产工艺联系紧密，震后固定资产损失大，甚至导致生产停顿2. 易产生有毒、有害、爆炸等次生灾害严重唐山地震构筑物破坏唐山地震构筑物破坏 时间：1976年7月28日 震级： 7.8级 震中烈度：11度 震源深度为16公里 死亡 24.2万人 伤16.4万人与汶

5、川地震一样，实际地震烈度超过设防与汶川地震一样，实际地震烈度超过设防 1976年7月28日唐山地震以前，根据当时的地震烈度区划，河北唐山地区属于6度区，而按照当时的抗震规范，6度区无须设防，所以，当时唐山市的建（构）筑物是不考虑地震设防的。而实际震中区烈度达到1011度。 震害情况：震害情况：极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基下沉，铁路弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比地面建筑较轻。 地震震害图片 俯瞰震后唐山俯瞰震后唐山 公共及民用建筑破坏后的唐山站 开滦煤矿工

6、人在井下抢险场地 地裂缝 工业建筑厂房破坏1 厂房破坏2塘沽新河造船厂船体车间墙倒顶塌唐山机车车辆厂铸钢车间遗址 唐山地震烟囱破坏水塔倒塌 汉沽天津旭日化工厂，高26米的水塔， 底座为砖结构，储水池为钢筋混凝土结构，向北20o东方向倒塌。 交通工程 丰南火车站。铁轨弯曲变形。 京山线蓟运河上行桥。西侧桥头钢轨、轨枕大幅度弯曲变形。 唐山市胜利桥为钢筋混凝土结构，墩断桥塌。 桥塌断1 桥塌断2 桥塌断3 桥墩倾斜 设施、设备 唐山电厂变电站，部分断路器齐根折断。 电力设施震害电力设施震害（1）电力变压器脱轨、位移、倾倒甚至短路起火、烧毁；杆上变压器掉下、摔坏。 （2）高、低压套管错位、漏油或由于

7、母线硬性连接被拉坏。 （3）大容量变压器的悬臂式散热器脱落或连接处断裂。 （4）潜油泵与基础台相撞，造成管道断裂漏油。 （5）高压设备抗震能力不足，浮子式瓦斯继电器误动作引起误操作，造成生产的混乱。 仪器仪表的震害仪器仪表的震害 天津电气传动研究所的计算机系统震时损坏，天津大学东德蔡司台式万能光学仪器，万能测长机、地震时发生扭转损坏；南开大学紫外光度计，震后灵敏度由4.5格降为3格，不能继续使用，天津碱厂动圈式仪表，震后指示误差高达50%，无法保证精度，不能使用；电子天平，对振动比较敏感，震害也比较多。因楼面上或平台上的设备和仪表动力放大系数为1.5 -2.5倍，因此，这些设备更易发生地震破坏

8、 地震烈度超过设防 人员与经济损失惨重 震害与5.12四川地震有许多相似之处 1996年包头地震年包头地震时间：1996年5月3日地点：内蒙包头震级：6.4 震源深度：20KM震中烈度: 8度（未超过设防烈度8度）死亡：26人 受伤：400人 ， 其中重伤：60人 包头市处于地震的7度区范围之内（设防8度），这次地震是继1976年唐山在地震后，又一次发生在百万人口以上城市的强烈地震，在这次地震中对工业建（构）筑物的抗震能力进行了一次实体检验包钢 50年代开始建设工业厂房和民用建筑都没有抗震设防1978年起，全面加固，加固面积172万多平方米，建（构）筑物，大多都完成了加固。加固成功实例加固成功

9、实例 包钢4号转运站，原设计6度，后按8度进行加固，上部重量3000吨，且有扭转作用，地震后，仅产生轻微裂缝。体现了体现了小震不坏、中震可修、大震不倒的原则5月3日（包头）后的临时救援现场电杆倾斜（包头）电瓷瓶碎落（包头）砖烟囱破坏（包头）转运站局部开裂铁路水库堤坝开裂破坏（包头）计算机甩落 工业厂房：工业厂房： 厂房破坏数量较少，震害较轻。工业构筑物：工业构筑物： 烟囱、水塔、料仓、高炉、运转站等共调查133座（个），有一半遭到不同程度的破坏.生命线工程生命线工程： 供电、供水、供气、交通和通讯设施均有不同程度的破坏。 企业损失巨大。地震使包头市1200多家企业不同程度的受到损害，特别是大中

10、型企业受损更为严重。其中工业设备受损6029台，工业厂房受损面积达471万平方米丽江地震丽江地震1996年2月3日震级：7.0级死亡：309人 受伤：16912 其中重伤4070人房屋倒塌35万多间，损坏60.9万多间，丽江丽江林业机械厂水塔底部震裂丽江水泥厂直径3米,长88米的回转窑筒体位移30公分丽江中义酒厂烟囱震断 鹤庆县新庄水电站直径1.4米进水铁管震裂漏水 丽江地震设防烈度丽江地震设防烈度 1976年唐山地震后，丽江划定9度设防。 1996年丽江7级地震，震中烈度9度， 国家标准GB18306-2001中国地震动参数区划图重新确定了设防级别8度，设计基本地震加速度值为 0.30g：5

11、.12汶川地震汶川地震时间：2008.5.12地点：四川汶川震级：8.0死亡：7万人受伤：37万人失踪：2万人5.12甘肃陇南电塔破坏变压器移位（5.12）变压器甩落（5.12四川）烟囱顶部塌落（5.12四川）向峨乡烟囱破坏输电塔倒塌（5.12四川）断路器等电力设施破坏（5.12）断路器等电力设施破坏断路器等电力设施破坏桥梁坍塌桥基端部破坏绵竹震后砖水塔开裂某厂区地下管道断裂某厂区地下管道断裂管道设施砸坏某企业厂房垮塌1江油某企业厂房垮塌2大邑县某厂房围护墙塌落高跨墙甩落砸塌屋面东汽框排架柱平台标高折断屋架预埋件断开导致屋架塌落塌落现场屋面板未三点焊接而塌落预埋件没有焊接痕迹顶部围护墙体甩落支

12、撑屈曲及焊缝脱开 冷却塔：在大邑县的两个钢筋混凝土双曲线冷却塔，未发现明显破坏。历次震害调查也表明，冷却塔的结构型式具有较好的抗震性能，唐山地震中10度区震害也都是地基变形引起的整体倾斜和附属构件连接破坏等。很多震害是历史的重复构筑物、设备抗震重视不够有些规范标准相对滞后三、构筑物规范编制情况三、构筑物规范编制情况国标国标构筑物抗震设计规范构筑物抗震设计规范修编简介修编简介国标国标构筑物抗震设计规范构筑物抗震设计规范 主编单位：中冶集团建筑研究总院2004年7月，召开第一次工作会议2007年12月召开规范评审会目前 做报批修改 新规范的修订思路和主要改进新规范的修订思路和主要改进 1.构筑物抗

13、震设计规范于1993年发布实施以来，与国家标准中国地震动参数区划图、建筑结构可靠度设计统一标准、建筑地基基础设计规范、钢结构设计规范、混凝土结构设计规范、建筑抗震设计规范、 建筑抗震设防分类标准等相关国标协调一致。2. 对于某些已列入现行国家标准且包含有抗震设计内容的构筑物，原则上本规范不再列入室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范（GB50032-2003） -水塔烟囱设计规范 （GB50051-2002）-烟囱3. 本次修订增补挡土墙和索道两类构筑物。4. 适当增补钢结构构筑物的内容，如钢框排架结构、水塔（高位水箱）、钢结构运输机通廓、钢结构悬锅炉构架等。 5. 根据设计单位的建议，适当增

14、加某些构筑物的地基与基础的抗震验算内容，如常压立式圆筒形储罐内环墙基础或外环墙基础及其地基的抗震验算方法，以及底部架空的常压立式圆形储罐的基座抗震设计等。1 总则2 术语和符号3 抗震设计的基本要求4 场地、地基和基础5 地震作用和结构抗震验算6 钢筋混凝土框排架结构7 钢框排架结构8 锅炉钢结构9 贮仓10 井架11 井塔12 双曲线冷却塔13 电视塔14 石油化工塔型设备基础15 焦炉基础16 运输机通廊(栈桥)17 管道支架18 浓缩池、沉淀池19 常压立式圆筒形储罐基础20 球形储罐基础21 卧式圆筒形储罐基础22 高炉系统结构23 尾矿坝24 索道支架25 挡土结构 构筑物抗震设计规

15、范规范尚未报批，欢迎对本规范提出意见和建议 联系方式： 100088 北京海淀区西土城路33号构筑抗震规范编制组13901229220 工业构筑物抗震鉴定标准(GBJ117-88)修订2008年工程建设标准规范制订、修订计划（第二批）已使用 20年进度计划： 2009.12 完成报批稿目前刚开始修订工作。欢迎参与编制、提出意见和建议四、设备抗震四、设备抗震标准标准 (1) 石油化工设备抗震鉴定标准 （SH3001-92） (2) 冶金工业设备抗震鉴定标准 （YB/T9260-98）工业设备划分为三类：工业设备划分为三类：（1）工艺类（炉、窑、塔、罐等）（2）电器类（

16、变压器、蓄电池、电抗器等）（3）仪器仪表计算机类工业设备抗震鉴定方法工业设备抗震鉴定方法 通过对已有设备震害资料及研究成果的分析, 对设备种类进行合理划分, 并提出震害等级划分标准, 以结构变形与震害对应为基准点, 应用概率分析及模糊理论给出设备单体的震害预测结果。设备震害预测及鉴定主要内容设备震害预测及鉴定主要内容根据设备的不同特点进行合理的分类主要从设备连接这一失效模式出发, 同时考虑地震作用的概率特性及结构材料强度的随机性 提出设备地震破坏的经济损失估算。 出设备系统震害评定标准 明确子系统、单元、元件及其相互关系，给出系统的分析框图设备抗震方法的具体应用步骤设备抗震方法的具体应用步骤

17、收集相应的技术资料 组织有关专家现场进行设备筛选工作 按照前述预测理论和方法进行业内预测分析工作 根据预测结果按照鉴定标准进行相关的鉴定及加固设计冶金工业设备抗震鉴定标准冶金工业设备抗震鉴定标准（YB/T9260-98）总则术语符号基本规定场地、地基和基础地震作用和抗震验算电气设备地下管道架空管道储罐精密仪器仪表和自动化控制装置矿山设备烧结设备炼焦设备炼铁设备铁合金设备轧钢设备热工设备机修设备计算机及附属设备耐火工业炉窑通信设备氧气站制氧设备化工设备五、地上、地下管线抗震五、地上、地下管线抗震目的及意义目的及意义地上、地下管线是城市和企业基础设施的重要组成部分，被称为“生命线”。 工业企业常具

18、有管线种类多、密度大、易腐蚀等特点 地震后管道常会发生泄露和破坏，影响人民生活 ，威胁人身安全 ，后果极其严重。2006年年1月月3日，北京东三环京广桥附近路面塌陷出一个宽日，北京东三环京广桥附近路面塌陷出一个宽5米左右、长米左右、长20米左右的大坑。当日凌晨时许，北京东三环米左右的大坑。当日凌晨时许，北京东三环京广桥东南角辅路污水管发生漏水事故，造成路面塌陷，污京广桥东南角辅路污水管发生漏水事故，造成路面塌陷，污水灌入地铁水灌入地铁10号线号线2008-10-17 北京长安街西单路口塌陷地上管线抗震工作步骤地上管线抗震工作步骤资料收集 组织有关专家现场进行普查工作 重点鉴定 设计及加固处理

19、地上管线抗震应注意的问题地上管线抗震应注意的问题管道和支架同时考虑，因其相互之间密不可分 支架的设计加固要统筹规划，具有前瞻性，考虑后期管道的增加余量 防止甩落、减少次生灾害。地下管线抗震鉴定加固地下管线抗震鉴定加固2004年财政部支持由“中冶集团建筑研究总院”和“中国京冶工程技术有限公司”等单位组织进行综合施工技术研究 工业企业地下管线非开挖修复施工技术工业企业地下管线非开挖修复施工技术基本内容基本内容建立管网数据库图档信息管理系统 管线检测与鉴定评估 地下管道非开挖原位更换及修复技术 根据国内根据外经验, 投产1520年的管道逐步进入事故高发期。统筹考虑，变抢修为对可能出现危险的管线进行有

20、计划的检修，而实现这一转变的关键环节在于管线腐蚀的检测。地下管线的探测定位技术GIS 信息管理系统地下管线腐蚀层检测技术地下水管线测漏技术地下管道非开挖修复技术有关标准有关标准钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准（SY/T0087-95） 钢 质 管 道 管 体 腐 蚀 损 伤 评 价 方 法 （SY/T6151-1995）工业金属管道工程质量检验评定标准（GB50184-93）管道防腐层检漏实验方法标准（SY0063-92）埋地钢质管道石油沥青防腐层施工及验收规范（SYJ4020-88）埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准（SYJ28-87）工业管道维护检修规程（SHS01005-92） 管

21、线定位管线定位 探测金属管线：探测金属管线：采用磁偶极感应法或电偶极感应法，探查电力电缆采用50HZ被动源法，探测磁性管道采用磁测法。 探测非金属管线探测非金属管线：采用电磁波（地质雷达）法和示踪电磁法，亦可采用电磁感应法、电阻率法等其他物探方法。管道内窥雷达北京百万庄大街探测一处北京百万庄大街探测一处PVC材料的煤气管线，左部的红色圆圈标材料的煤气管线，左部的红色圆圈标记出的是一污水管，中部的红色圆圈标记出的是一自来水管，右部记出的是一污水管，中部的红色圆圈标记出的是一自来水管，右部的红色圆圈为的红色圆圈为PVC材料的煤气管，抛物线波形的两叶较短，但由于材料的煤气管，抛物线波形的两叶较短，但

22、由于PVC管内是气体，因此反射较强烈，抛物线波形的黑白相间比较明管内是气体，因此反射较强烈，抛物线波形的黑白相间比较明显。显。管网信息系统管网信息系统 管网信息系统是利用地理信息系统（GIS）技术和其它专业技术，采集、管理、更新、综合分析与处理管线数据信息的计算机软件系统。它可以实现资源共享，动态更新，提高检索速度，提高管理水平，使管线的数据信息在运行中达到一个直观的、可控制的状态管线腐蚀检测管线腐蚀检测常用的管道腐蚀检测方法 （1）漏磁检测法（探测出因管壁减薄或腐蚀缺陷造成的任何漏磁现象） （2）超声波检测法（根据超声波的反射情况确定管道内、外壁腐蚀的位置及其大小） （3）涡流检测法 （4）

23、摄像和录像检测法等。防腐保护措施防腐保护措施外防腐层加阴极保护方式联合防腐是目前常用并且行之有效的一种防腐措施。阴级保护可将管道寿命延长一倍或几倍，而阴级保护投资只占管道总投资的3%5%，建设中的新管道需要施加阴级保护，已投产运行一段时间的旧管道追加阴级保护也具有实际意义。阴级保护分为外加电流的阴级保护和牺牲阳级保护管线测漏技术管线测漏可以分为有声测漏和分区测漏， 有声测漏（即声波测漏法）根据其原理又可分为噪声测漏和声纳测漏。检测仪器：听诊器、音响探知器、泄漏检测器、相关仪（1）噪声测漏：从泄漏处流出的水在土壤中以不同的方向扩散到地面会产生噪声波，这种噪声波会通过管道自身以及所有与管道相连的部

24、件传播。所以，通过地面扩音器就可辨别出漏水声，从而达到确定漏点的目的。（2）声纳测漏：也叫相关测漏。相关仪通过两个传感器的不同时间来计算泄漏点和一个检测点之间的距离，并显示数据和图形。由泄漏点漏出的水产生的噪声沿管道和水柱从泄漏点向远处传播，装在管道上或管头上的传感器捕捉到这一漏水声，并把它转化为电信号。泄漏噪声视传播距离的远近先后到达两个不同点的传感器，相关仪通过测量到达两点的时间差来确定漏水点的位置。（3）分区测漏：又称为最小流量法。对漏水声较大的管线可以用上述两种方法进行测漏，但是当漏水点大到一定程度时，漏水声反到会变小，这就要采取分区测漏法，它的原理是通过计量管道流量及压力来判别有无漏

25、水点存在。该法主要用于系统测试，可进行管网状况分析，并可迅速排除大的漏水点。 其他辅助方法，如钻探法、水质检验法、利用氮氧气体进行追踪法、管内调查法、大地湿度检测器法、红外线照相法、地质雷达法。 管内调查法：这种方法将麦克风、摄像机送入管道进行聆听视察。此法不仅可以用来检漏，还可获得其它管线缺陷的信息。管道内部腐蚀情况 阀门井内部分有水时的情况 重点部位开挖检测重点部位开挖检测坑探点的确定 管道土壤及环境检测 管道外防腐层和外腐蚀的检测 管道内腐蚀检测 管道焊缝腐蚀检测 土壤参数测定土壤参数测定（1) 土壤电阻率 （2) 土壤中金属腐蚀电位 （3) 土壤电位梯度 （4) 土壤氧化还原电位 （5

26、) 土壤酸碱度 （6) 土壤含水量（7) 土壤密度 （8) 土壤总孔隙度 金属管道金属管道水泥管道内部状况室内试验和分析室内试验和分析水质取样实验和分析 土壤取样实验和分析 材质取样实验和分析 管道腐蚀产物取样实验和分析 管道腐蚀分析管道管体腐蚀损伤评价 腐蚀类别评定结论处理意见一腐蚀程度轻，完全可以继续使用留用二腐蚀程度不严重，能维持正常运行修理三腐蚀程度较严重，需降压运行或予以修理修理四腐蚀程度严重，尽快降压和修理修理五腐蚀程度很严重，应尽快更换更换仿真计算分析仿真计算分析 模型选取 荷载作用 强度验算 抗震及综合计算分析 三通和弯头的应力集中三通和弯头的应力集中计算中，对300mm，K=

27、2.0对于300mm500mm，K=3.0管道的评价和综合分析管道的评价和综合分析环境腐蚀性评价 金属腐蚀性评价 防腐层保护效果评价 药剂保护效果评价 寿命预测 管道管体腐蚀损伤评价 综合分析 地震作用是引起管网失效的另一重要原因，由于其危险性、突然性以及救灾对各类管线（包括水、电、气、通讯等）运行的强烈依赖，某种意义上说，管线抗震能力是管线安全运行的关键。在现场检测的基础上，对管线进行抗震分析。对抗震不足的管道进行更换、开挖或非开挖加固修复。 传统的地下管线施工方法是“挖槽埋管”的“拉链式”修复方法。这种方法的主要缺点是对地上交通的影响大，同时给企业的正常生产带来诸多不便。另外，开挖施工使道路质量变差，污染环境。当管线埋设较深、管径较大时，开挖施工极不经济。而当管线从建（构）筑物、设备底部穿过时,非开挖施工是唯一经济可行的施工方法。开挖施工开挖施工 2005年月日起施行的北京市城市地下管线管理办法中规定，新建、改建、扩建后交付使用未满年或者大修竣工后未满年的城市道路，不得挖掘。而上海市也有规定，市区主要交通干道及平方公里范围内的道路与地下管线工程，应严格控制开