新型材料与结构体系在使用中的安全的安全风险性分析详解

1、新型材料与结构体系(tx)在使用中的安全的安全风险性分析武汉理工大学共二十四页一.新型材料在现代(xindi)建筑中的应用 新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料,主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水(fn shu)密封材料和装饰装修材料。 新型建筑材料及其制品工业是建立在技术进步、保护环境和资源综合利用基础上的新兴产业。 一般来说，新型建筑材料应具有以下特点：复合化、多功能化、节能化绿色化、轻质高强化、工业化生产。共二十四页 新型建筑材料的种类 1.新型墙体材料 新型墙体材料主要包括砖、块、板，如粘土空心砖、掺废料(filio)的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻

2、质板材、复合板材等。 2.新型保温隔热材料 新型保温隔热材料主要包括膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等。共二十四页 3.新型防水密封材料 我国新型防水密封材料发展较快, 目前拥有包括沥青油毡(含改沥青油毡) 、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品 4.新型装饰装修材料 我国建筑装饰装修材料的发展，虽然起步较晚，但起点(qdin)较高，主要生产能力量是80年代以后引进国外先进技术和装备基础上发展起来的。目前花色品种已达4000多种，已基本形成初具规模、产品门类较齐全的工业体系。共二十四页二.当代建筑工程的新结构(jigu)体系

3、进入二十一世纪以后，随着建筑造型、建筑设计和跨度的要求越来越高，对建筑结构的要求也更高，从而提高了一些新的结构体系。 1、钢一混凝土混合结构 钢一混凝土混合结构是我国目前在高层建筑(o cn jin zh)领域里应用较多的一种结构型式。钢结构和混凝土结构各有所长，前者具有重量轻、强度高、延性好、施工速度块、建筑物内部净空大等优点， 而后者刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好。综合利用这两种结构的优点为高层建筑(o cn jin zh)的发展开辟了一条新途径。共二十四页 典型(dinxng)钢一混凝土混合结构上海金茂大厦(dsh)上海金茂大厦剖面图共二十四页 2.索张拉结构(jigu) 索张拉

4、结构是指由柔性张拉索（或链杆，下同）及刚性撑杆组成的结构。这种结构体系通常由张拉索杆基本结构组件和支座（结构）组成，必要时需设置平衡重力性索和保证结构体系的稳定性索。其张拉索杆基本结构组件可以是平衡的或非自平衡的，后者的张拉索端部分的张力需由其支座（结构）平衡。 在结构体系中巧妙利用张拉构件，结合少数刚性受压构件，可构成受力合理的高效张拉结构体系，不仅承载力高、刚度大，且能使各种材料的强度均得到很好地发挥。共二十四页 浦东国际机场典型(dinxng)的所张拉结构体系共二十四页 3.索穹顶结构 索穹顶结构实际上是一种特殊的索膜结构，是近几年才发展起来的一种结构效率极高的张力集成体系，其外形类似于

5、穹顶，而主要的构件是钢索，由始终处于张力状态的索段构成穹顶，利用膜材作为屋面，因此被命名为索穹顶。 由于整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态，所以充分发挥了钢索的强度，只要能避免柔性结构可能发生的结构松驰，索穹顶结构便无弹性失稳之虞。所以，这种结构重量极轻，安装方便，可具有新颖的造型，经济合理(hl)，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。共二十四页 典型(dinxng)的索穹顶结构 穹顶直径320m， 周圈大于1000m， 有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根幅射状的钢索上,这些钢索通过间距25m的斜拉吊索与系索为桅杆所支撑，吊索与系索同时对

6、桅杆起稳定作用(zuyng)。另外还设有四圈索桁架将钢索联成网状。共二十四页 4.膜结构 膜结构是张力结构体系的一种。它以具有优良性能的柔软物为膜材，由膜内的空气压力支承膜面（充气式膜结构或气承式膜结构），或利用钢索或刚性支承结构向膜内预施加张力张力膜结构），从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。 膜结构采用的薄膜材料，大多采用涂层织物薄膜，分为两部分，内部为基材织物，主要决定膜材的力学性质，提供材料的抗拉强度、抗撕裂强度等；外层为涂层，主要解决膜材的物理性质，提供材料的耐火性及防水、自洁性等。 膜结构具有如下特点：造型(zoxng)活泼优美，富有时代气息；自重轻，适合大跨度的建筑，

7、充分利用自然光， 减少能源消耗； 价格相对低廉，施工速度快；结构抗震性能好。共二十四页 典型(dinxng)的膜结构体系上海八万人体育场挑棚结构(jigu)上海八万人体育场的看台挑篷采用钢骨架支承的膜结构。是我国首次在大型建筑上采用膜结构。共二十四页 5.高效预应力结构体系 高效预应力结构是指用高强度材料、现代设计方法和先进的施工工艺建筑起来的预应力结构，是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。 与传统预应力结构相比，高效预应力结构具有以下一些特点： （1）广泛采用高强度材料 （2）按照(nzho)现代设计理论设计，如抗震设计理论、延性设计理论等，通过合理确定结构预应力

8、度和截面配筋指数，大大改善了高效预应力结构的抗震性能、正常使用性能等。 （3）先进施工工艺的开发。. （4）适用范围广。高效预应力结构适用于大跨和超大跨度、重载以及使用性能高的结构。高层结构转换层、钢结构、基础、路面等结构领域。共二十四页 典型的高效预应力结构(jigu)体系北京西站主站房，该预应力钢桁架(hngji)跨度45m桁架上承40m高的中式门楼，门楼总重5400余吨.共二十四页 三.新型结构体系在使用中的安全风险 大型钢结构工程由于结构型式新颖复杂或规模宏大，在设计阶段存在诸如计算理论不成熟的风险； 在施工阶段，施工过程往往会对结构的最终(zu zhn)设计目的是（位移和内力）影响较

9、大，存在巨大风险； 在使用过程中，这些工程往往是一个城市的重要或标志性建筑，一旦发生事故，极易造成重大人员伤亡和财产损失，而且社会影响十分恶劣，故使用过程中也存在较大风险。 所以，通过对大型钢结构工程建设和使用过程中的风险研究，提出相应的风险控制措施，使其风险将为最低，意义重大。共二十四页大跨度预应力钢结构典型(dinxng)事故 事故1：某大跨度轻钢结构厂房施工中整体倒塌 事故类型：整体倒塌 事故原因分析： 1、钢柱与混凝土基础固定的施工质量不合格； 2、缆风绳的设置没有严格按照规格(gug)来定； 3、施工顺序没有严格按照规范规定。共二十四页大跨度(kud)钢结构厂房大跨度(kud)轻钢结

10、构厂房施工中整体倒塌共二十四页大跨度轻钢结构厂房(chngfng)施工中整体倒塌共二十四页 事故 2：上海市某钢结构工程施工尺寸(ch cun)偏差过大共二十四页 事故类型：施工尺寸偏差过大 事故原因(yunyn)分析：缺少熟练的技术工人和高素质的管理人员 施工(sh gng)尺寸偏差过大共二十四页施工尺寸(ch cun)偏差过大共二十四页事故 4：上海某大跨度工程裂纹(li wn)施工事故类型：节点(ji din)裂纹事故原因分析： 制作质量差共二十四页 节点(ji din)裂纹共二十四页内容摘要新型材料与结构体系在使用中的安全的安全风险性分析。新型材料与结构体系在使用中的安全的安全风险性分析。综合利用这两种结构的优点为高层建筑的发展开辟了一条新途径。索张拉结构是指由柔性张拉索（或链杆，下同）及刚性撑杆组成的结构。其张拉索杆基本结构组件可以是平衡的或非自平衡的，后者的张拉索端部分的张力需由其支座