土木工程概论-第三版- 课件 第5章 土木工程灾害与土木工程师的责任

土木工程概论IntroductiontoCivilEngineering土木工程专业入门第一课任课教师：05重于泰山的土木工程师责任GreatResponsibilityoftheCivilEngineer本章内容5.1

土木工程天敌--自然灾害

5.2

土木工程人祸--责任事故

5.3

土木工程约束--法规与规范

土木工程天敌--自然灾害5.1NaturalEnemyofCivilEngineering--NaturalDisaster本节主要内容5.1.1地震5.1.2火灾

5.1.3风灾

5.1.4地质灾害

引言：地震、海啸、火山、台风、冻害、滑坡、泥石流、洪水、森林火灾、农林病虫…土木工程最大的天灾就是自然灾害5.1土木工程天敌--自然灾害1970年，孟加拉国风暴，死难人数30万。5.1土木工程天敌--自然灾害1920年，中国海原地震与滑坡造成19万人死亡。5.1土木工程天敌--自然灾害1976年，唐山7.8级大地震，24万同胞遇难。开滦煤矿医院京山线铁轨弯曲变形5.1土木工程天敌--自然灾害唐山市青年宫唐山市区5.1土木工程天敌--自然灾害1998年，飓风“米奇”登陆美国中部，1.1万人丧生。百万人逃生！飓风后的城市5.1土木工程天敌--自然灾害2004年12月26日，印尼苏门答腊以北的印度洋海底发生9.3级地震，人类有记录的第二大地震。海啸超过10米，27万人罹难。5.1土木工程天敌--自然灾害2008年，汶川8.0级大地震，导致9万多人遇难或失踪。5.1土木工程天敌--自然灾害…………2010年，玉树7.1级地震，死亡失踪2000余人。5.1土木工程天敌--自然灾害地震（Earthquake）是由于地壳破坏引发的具有突发性的地面运动。地震是一种自然现象，是地下岩石发生破裂并释放弹性波传到地表所引起的振动。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害按照地震的不同成因，可以把地震划分为五类：1.构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用，当所受的地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动，岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。世界上85%－90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震；2.火山地震：由于火山爆发引起的地震；3.水库地震：由于水库蓄水、放水，破坏了地壳局部地区的压力平衡而引起库区发生地震4.陷落地震：由于地层陷落引起的地震

5.人工地震：由于核爆炸、开炮等人为活动。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害地震震级：地震震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。震级可以通过地震仪器的记录计算出来，震级越高，释放的能量也越多。我国使用的的震级标准是国际通用震级标准，叫“里氏震级”。视频：地震的形成5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害序号地震等级能量备注14.01千吨TNT小型原子弹25.032千吨TNT投放在日本长崎的原子弹36.010万吨TNT1994年美国内达华DoubleSpringFlat地震47.0320万吨TNT目前最大型的原子弹57.51600万吨TNT1992年美国加利福尼亚Landers地震68.010亿吨TNT1906年美国加利福尼亚旧金山地震2008.5.12四川汶川大地震78.551亿吨TNT1964年美国阿拉斯加安克雷奇耶稣受难日地震89.0320亿吨TNT2011年3月11日日本仙台大地震99.51600亿吨TNT智利1960年9.5级大地震1010.01万亿吨TNT美国加利福尼亚圣安德烈斯断层挤压地面（circlingEarth）5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害

震源、震源深度、震中、震中距震源深度震源震中震中距5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害地震分级标准：超微震：一般将小于1级的地震称为超微震，人们察觉不到；弱震：大于、等于1级，小于3级的称为弱震或微震。如果震源不是很浅，这种地震人们一般也不易觉察；有感地震：大于、等于3级，小于4.5级的称为有感地震。这种地震人们能够感觉到，但一般不会造成破坏中强震：大于、等于4.5级，小于6级的称为中强震。中强震是可造成破坏的地震；5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害强震：大于、等于6级，小于7级的称为强震，是可造成较大破坏的地震大地震：大于、等于7级的地震，其中8级以及8级以上的称为巨大地震，会造成严重的破坏。迄今为止，世界上记录到最大的地震为9.5级，是1960年发生在南美洲智利的9.5级地震；再次是2004年的印度洋9.3级大地震，第三是2011年日本“3.11”仙台大地震，9.0级。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害地震烈度与震级的区别：地震烈度：地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。一次地震只有一个震级，而烈度则各地不同。对同一个地震，不同的地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。小于三度：人无感受，只有仪器能记录到；

三度：夜深人静时人有感受；

四～五度：睡觉的人惊醒，吊灯摆动；

六度：器皿倾倒、房屋轻微损坏；

六～七度：房屋破坏，地面裂缝；

八～九度：房倒屋塌，地面破坏严重；

十～十二度：毁灭性的破坏。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害Ⅰ度无感，仅仪器能记录到

Ⅱ度个别敏感的人在完全静止中有感；

Ⅲ度室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动

Ⅳ度室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响

Ⅴ度室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹

Ⅵ度人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡；

Ⅶ度房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水；

Ⅷ度房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂；

Ⅸ度房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲；

Ⅹ度房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸；

Ⅺ度房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化；

ⅩⅡ度一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭。建筑物构筑物烈度设防范围5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害颜色越红，地震烈度越大。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害世界发生的地震主要集中在两个地带:阿尔卑斯-喜马拉雅地震带环太平洋地震带我国正好处于两大地震带之间20世纪以来重大地震分布图5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害汶川8.0级大地震5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害1949-2000年我国强震震中分部

1556年1月23日24时左右，明代嘉靖三十四年十月十二日夜，陕西省华县附近，北纬34.5度，东经109.7度，发生8.0级以上地震。

全国101个县有震灾记载，面积达28万平方公里。有感范围达15个省(区),200多个县，震撼了大半个中国。

这次地震之后又引起了饥荒和癌疫造成了空前巨大的人员伤亡，共死亡83万人，是世界上人员死亡最多的一次大地震。5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害土木工程防震、抗震的原则：“预防为主”包括加强地震的观测和强震预报工作对土木工程设施进行抗震设防抗震设防的原则：“小震不坏，中震可修，大震不倒”5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害传统：增加结构自身强度、变形能力来抗震。抗震设计方法：现代：减震控制是目前防灾减灾积极有效的方法。其主要采用：①隔震②耗能③施加外力④调整结构动力特性5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害北京通用国际中心：全钢结构在全国首家采用国际领先的“防屈曲耗能”斜支撑技术在地震来临之时，斜支撑可以首先受力而缓解地震力，从而尽可能地保护梁、柱等重要部位不受损坏

5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害“5.12”大地震虽然已经过去，但那是民族的悲剧，每一个中国人都不应该忘记。土木工程专业的大学生，肩负人民的生命与国家财产的安全，责任重于泰山，任重而道远！5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害逝者安详永远怀念遇难同胞谁都不会忘记的那只手来不及撤离，应就近避震，震后再迅速撤离到安全地方。科学避震不要拥挤在楼梯、过道上

不要盲目破窗跳楼！5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害科学避震5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害动画：科学逃避地震5.1.1地震5.1土木工程天敌--自然灾害科学避震火灾（Fire）是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火灾是一个燃烧过程，要经过“发生、蔓延和充分燃烧”几个阶段。火灾的严重程度，主要取决于火持续时间和稳定。5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害等级人员伤亡、经济损失特别重大火灾30人以上死亡，或者100人以上重伤，或者1亿元以上直接财产损失；重大火灾10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万以上1亿元以下直接财产损失；较大火灾3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万以上5千万以下直接财产损失；一般火灾3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万以下直接财产损失；火灾等级分类5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害不同工程材料有着不同的耐火性能。材料耐火温度（℃）及特征岩石600~900，热裂粘土砖800~900，遇水剥落混凝土550~700，热裂钢筋混凝土300~400，钢筋与混凝土粘着力破坏钢材300~400，强度下降600，丧失承载力木材240~270，可点着火400，自燃5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害【案例】1994年新疆克拉玛依友谊馆因电气烤燃幕布引起大火，造成323人死亡，130人伤残，且多为优秀中小学生，此次恶性大火轰动全国。友谊馆火灾现场5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害【案例】2008年11月14日，上海商学院602室宿，由于学生使用“热得快”电器故障，并引燃周围可燃物所致。由于学生选用了不正确的灭火方法与逃生方式，4名女生跳楼身亡。5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害生命可贵，我们不该如此草率视频：上海商学院火灾启示录1视频：上海商学院火灾启示录25.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害遇事要冷静，要动脑筋，要有常识，要热爱生命，当上帝关上一扇门时，一定打开了另外一扇窗，凡事莫过如此，……5.1.2火灾5.1土木工程天敌--自然灾害风灾（Disasterbywindstorm）主要来自台风、龙卷风和暴风的动力作用。2000年夏“杰拉华”台风卫星照片龙卷风照片

5.1.3风灾5.1土木工程天敌--自然灾害龙卷风袭击后的村镇台风对桥梁的毁坏

5.1.3风灾5.1土木工程天敌--自然灾害较大风力等级表风力等级名称风速(m/s)陆地物象自由海面浪高(m)6强风10.8-13.8树枝摇动，电线有声，举伞困难3.07疾风13.9-17.1步行困难，大树摇动4.08大风17.2-20.7折毁树枝，前行感觉阻力很大5.59烈风20.8-24.4屋顶受损，瓦片吹飞7.010狂风24.5-28.4拔起树木，摧毁房屋9.011暴风28.5-32.6损毁普遍，房屋吹走11.512台风或飓风32.7-36.9陆上极少，造成巨大灾害14.05.1.3风灾5.1土木工程天敌--自然灾害美国“卡特里娜”飓风影像资料高空近距离拍摄台风风眼电影片段：18级超级台风实拍美国龙卷风来袭瞬间天地变色如末日风灾视频5.1.3风灾5.1土木工程天敌--自然灾害地质灾害：指由于自然的变异或者人为的作用而导致地质环境或地质体发生变化，其产生的后果给人类社会造成严重的危害。常见的地质灾害：滑坡、泥石流、土壤液化等。

5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害滑坡：斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象。主要诱发因素：暴雨、地震及人为因素。防治原则：及早发现，预防为主；查明情况，综合治理；力求根治，不留后患。视频：都江堰至映秀段公路特大山体滑坡5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害泥石流是山区沟谷中，由暴雨、水雪融水等水源激发的，含有大量的泥砂、石块的特殊洪流。泥石流的形成条件：(1)有陡峭便于集水的适当地形(2)上游堆积有丰富的松散固体物质(3)短期内有突然性的大量流水来源泥石流的特点：具有季节性、周期性、突发性和破坏性强的特点。5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害如2010年8月7日晚至8日凌晨，甘肃省舟曲县发生强降雨引发特大泥石流灾害，致使1463人死亡或失踪，直接经济损失达8亿元。5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害泥石流灾害前后舟曲县对比航拍图视频：实拍山洪泥石流倾泻而下恐怖场景5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害减轻或避防泥石流的工程措施：

跨越工程：指修建桥梁、涵洞，从泥石流沟的上方跨越通过，让泥石流在其下方排泄，用以避防泥石流。这是铁道和公路交通部门为了保障交通安全常用的措施。涵洞桥梁5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害穿过工程：指修隧道、明洞或渡槽，从泥石流的下方通过，而让泥石流从其上方排泄。隧道渡槽5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害防护工程：指对泥石流地区的桥梁、隧道、路基等主要工程措施，作一定的防护构筑物，用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等的危害。主要防护工程：护坡、挡墙、顺坝和丁坝等。

护坡5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害排导工程：其作用是改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的排泄能力，使泥石流按设计意图顺利排泄。包括导流堤、导流渠、急流槽、束流堤等。导流渠5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害拦挡工程：指控制泥石流的固体物质，削弱泥石流的流量和能量，以减少泥石流对下游建筑工程的冲刷、撞击和淤埋等危害。主要措施有：拦渣坝、储淤场、支挡工程等。拦渣坝5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害土壤液化：是指含水率较高、沙土含量较大的土壤在遭受地震时发生的一种土壤喷沙冒水现象。发生原理：是在地震作用下土壤中的孔隙水达到了饱和状态，从而使土壤抗剪强度降为零。

工程危害：基础发生不均匀沉降，引起上部结构的不稳定。液化土壤还会挟裹埋地管线使其发生大变形，将管线接头拔出或造成管线断裂。5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害地基不均匀沉降导致房屋倒塌山体滑坡致延长石油管输破坏5.1.4地质灾害5.1土木工程天敌--自然灾害土木工程人祸--责任事故5.2Man-madeDisastersinCivilEngineering--LiabilityAccidents韩国三丰百货大楼倒塌事故韩国三丰百货大楼修建于1989年，地上5层地下4层，位于韩国首都首尔繁华街区最贵的地段，1990年开始营业。

5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故事故过程：1995年6月29日下午6点05分，大楼从第5层开始摇晃倒塌，短短20秒内，百货大楼地上5层接连塌陷进地下4层内，整个大楼顷刻间灰飞烟灭，共造成502人死亡，937人受伤；是世界上人为引起的最大土木工程伤亡事故。

1995年韩国三丰百货瞬间倒塌事故5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故1995年12月27日，韩国首尔地方法院根据业务过失致死罪判处三丰集团会长李鐏有期徒刑10年6个月，同时相关22人被判有罪。大楼倒塌前3个月已有明显征兆，但并未引起三丰集团管理层的重视，最终酿成惨祸。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故事故主要原因：第一：设计变更。最初的设计为4层办公楼，后改为5层百货大楼；第二：荷载超标。新增第5层原计划是作为滑冰场使用，后改为餐厅，因安装地下暖气管道需要加厚楼板，增加了楼板的重量；第三：施工偷工减料。大楼框架柱直径设计尺寸为80cm,实际测量只有60cm左右，部分框架柱的主要受力钢筋设计为16根，实际只有8根。

5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故宜宾南门大桥塌落事故宜宾金沙江南门大桥建成于1990年6月，连接宜宾主城区和南岸区。结构形式：240米中承式混凝土拱桥，全桥共有17片横梁，柔性吊杆与混凝土主拱相连。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故

事故过程：2001年11月7日凌晨4点30分左右。南北岸共4对8根柔性吊杆与横梁连接处突然断裂，4片横梁及梁上桥面板坠入江中，共造成3人死亡3人受伤。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故事故主要原因：第一：桥梁设计时预估车辆日通量为7700辆，在桥梁断裂前桥上车辆日通量已达40000余辆，远超设计预期

；第二：吊杆与横梁连接处防腐蚀构造细节处理不当，导致整个吊杆防腐失败；第三：大桥在使用过程中，保养维护不够导致吊杆的腐蚀加剧，加之管理部门没有对桥梁作定期检修，没能及时发现吊杆中存在的隐患，最终酿致惨剧发生。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故维修后的宜宾南门大桥新姿5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故江西丰城发电厂事故2016年11月24日7点左右,丰城电厂三期工程7号冷却塔施工平台发生坍塌,施工人员、设备和脚手架从高空坠落国务院江西丰城发电厂“11·24”冷却塔施工平台坍塌特别重大事故调查组于2016年11月26日成立,并在江西省丰城市召开第一次全体会议,随即开展工作。经调查组核实确认,此次事故造成73人死亡、2人受伤,直接经济损失10197.2万元。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故事故现场5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故【3D还原合集】2016年江西丰城发电厂施工平台坍塌特大事故事故原因：事故的直接原因是施工单位违规拆除第50节模板,致使混凝土不足以承受上部荷载,造成第50节及以上筒壁混凝土和模架体系连续倾塌坠落。施工存在的问题还有施工单位为赶进度减少混凝土养护时间;在气温骤降的情况下,没有采取相应的技术措施加快混凝土强度发展速度;筒壁工程施工方案存在严重缺陷,未制定针对性的拆模作业管理控制措施。事故处理：47名责任人员被给予党纪政纪处分、诫勉谈话、通报、批评教育。31名责任人承担刑事责任。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故墨西哥地铁轨道桥坍塌事故2021年5月3日,墨西哥首都墨西哥城奥利沃斯郊区一段高架铁路坍塌,导致一列地铁列车脱轨。该事故已造成至少25人死亡、70多人受伤。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故事故原因：导致这次事故发生的直接原因是施工质量存在问题,由于在2010年建造时没有使用足够量的钢筋箍筋,支撑铁轨的一个桥墩底座已经开裂,脱落了一层混凝土。间接原因是2017年墨西哥大地震后,地铁线路的结构就出现了裂缝,当时仅对桥墩和横梁进行了简单的修补,对发现的问题没有进行彻底解决,从而导致了这次事故的发生。5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故住房和城乡建设部：2020年，全国房屋建筑与市政工程共发生安全生产事故689起、死亡794人形势依然严峻。警示：百年大计，质量第一，安全第一。视频：重大火灾警示录(22分钟)5.2.1典型土木工程事故5.2土木工程人祸—责任事故5.2.2土木工程责任事故分级与处理5.2土木工程人祸—责任事故我国现阶段正处于大兴土木的快速发展时期,令人担忧的是土木工程质量安全事故频频发生,根据我国住房和城乡建设部公布的数据显示,从2015年到2019年事故次数和死亡人数呈上升趋势(图5-22),2020年全国建筑业事故次数和死亡人数与2019年相比均有所下降,但每年仍有数百人死于各种工程事故,生产安全形势依然严峻！2011—2020年我国建筑业事故发生统计图5.2.2土木工程责任事故分级与处理5.2土木工程人祸—责任事故级别代表颜色分级标准特别重大事故(Ⅰ级)红色(1)房屋建筑工程新建、扩建、改建活动中,发生一次死亡30人以上,或重伤100人以上,或一次造成直接经济损失1亿元以上的事故或事故险情;(2)已建成房屋建筑因工程质量原因发生坍塌,造成一次死亡30人以上,或重伤100人以上,或一次造成直接经济损失1亿元以上的事故或事故险情重大事故(Ⅱ级)橙色(1)房屋建筑工程新建、扩建、改建活动中,发生一次死亡10人以上30人以下,或重伤50人以上100人以下,或一次造成直接经济损失5000万元以上1亿元以下的事故或事故险情;(2)已建成房屋建筑因工程质量原因发生坍塌,造成一次死亡10人以上30人以下,或重伤50人以上100人以下,或一次造成直接经济损失5000万元以上1亿元以下的事故或事故险情较大事故(Ⅲ级)黄色(1)房屋建筑工程新建、扩建、改建活动中,发生一次死亡3人以上10人以下,或重伤10人以上50人以下,或一次造成直接经济损失1000万元以上5000万元以下的事故或事故险情;(2)已建成房屋建筑因工程质量原因发生坍塌,造成一次死亡3人以上10人以下,或重伤10人以上50人以下,或一次造成直接经济损失1000万元以上5000万元以下的事故或事故险情一般事故(Ⅳ级)蓝色(1)房屋建筑工程新建、扩建、改建活动中,发生一次死亡3人以下,或重伤10人以下,或一次造成直接经济损失100万元以上1000万元以下的事故或事故险情;(2)已建成房屋建筑因工程质量原因发生坍塌,造成一次死亡3人以下,或重伤10人以下,或一次造成直接经济损失100万元以上1000万元以下的事故或事故险情5.2.2土木工程责任事故分级与处理5.2土木工程人祸—责任事故建筑工程的复杂性导致重大建筑安全事故一旦发生,将会造成大量人员伤亡以及经济损失。为预防建筑工程事故的发生,除了对从业人员的日常安全责任教育,更需要系统的从工程安全理论着手,对重大项目进行安全分析,辨别和分析系统存在的风险因素,明确其对系统安全性的影响量,及其发展成事故的可能性,进而避免事故的发生。

确定风险评价对象危险源辨识风险评价不可容许风险可容许风险一般事故隐患重大事故隐患立刻下发《隐患整改通知》限期整改《重大事故隐患治理方案》制定控制措施，必要时编制应急预案土木工程约束--法规与规范5.3CivilEngineeringConstraints-RegulationsandNorms5.3.1建设法规5.3土木工程约束—法规与规范建设法规是我国法律系统中一个重要的分支。所谓“法”,字典里的解释是由国家制定或认可,以强制力保证其实施的行为规范的总称。目前,根据《中华人民共和国立法法》有关立法权限的规定,我国建设法规体系由建设法律、建设行政法规、建设部门规章、地方性建设法规和地方性建设规章五个层次组成