自从钢筋混凝土结构在建筑中广泛使用至今,国内外发生过大量的质量事故,造成了巨大的人员伤亡及经济损失。
案例1xx公司综合楼底层为框架结构,层高为5.4m,2-5层为砖混结构,用作2个单元的多层宿舍,层高均为3.0m。在综合楼投入使用后,陆续发现墙体及2层楼盖框架梁出现裂缝。
案例2xx彩虹桥为中承式钢管混凝土提篮拱桥,桥长140米,主拱净跨120米,桥面总宽6米,净宽5.5米。该桥在未向有关部门申请立项的情况下,施工中将原设计沉井基础改为扩大基础,基础均嵌入基石中。主拱钢管由xx通用机械厂劳动服务部加工成8米长的标准节段,全拱钢管在标准节段没有任何质量保证资料且未经验收的情况下焊接拼装合拢。钢管拱成型后管内分段用混凝土填注。某日30余名群众正行走于彩虹桥上,另有22名武警战士进行训练,由西向东列队跑步至桥上约三分之二处时,整座大桥突然垮塌,桥上群众和武警战士全部坠人河中。
案例3xx重型机器厂计量处四楼会议室屋盖突然塌落,造成42人死亡、46人重伤,133人轻伤,直接经济损失300万元。该厂在原建的计量办公楼三层楼上接层,扩建成四层。会议室位于接层部分的东侧,长21.85米,宽14.9米,面积为325.6平方米,整体建筑为混合结构,现浇圈梁,轻型屋架,钢筋混凝土空心预制板屋面,室内水泥地面。
案例4xx省某车站已建成三座灯桥,每座灯桥8个孔,灯桥跨越铁路,桥下可停火车和其他车辆。桥面横梁为V型折板,是主要承重构件。V型折板上铺板仅起横向支撑作用,也起传递上部荷载的作用。折板与盖板以分布筋连接,架设拼装后灌注混凝土而连成整体。某日有一辆列车从灯桥下通过时,最东端的一孔灯桥折板横梁突然从一端塌落,并砸断了第二根立柱,从而连带第二孔横梁塌落,幸好该孔有一货车车厢停放,大梁砸到车厢上后就阻住了,仅引起第三柱的倾斜而未引起更多的连续倒塌。
1、工程事故原因统计分析
事故案例分析说明,建筑倒塌事故原因基本可归纳一下几类:
1.1设计原因(如案例1)
(1)勘查失误。工程地质勘察失误,不能反映实际情况或未查明不良地层特征,致使地基基础设计时采用不正确方案。导致结构失稳、上部结构开裂甚至倒塌。
(2)设计计算方案失误。因任务急、时间紧、计算和绘图错误而未认真校对;荷载漏算或少算;所涉及问题比较复杂,而作了不妥当的简化;有的甚至认为原有设计有安全储备而任意减小断面,少配钢筋或降低材料强度等级;设计时所取可靠度偏低等等。基础置于持力层的承载力相差很大的两种或多种土层上而未妥善处理;如房屋长度过长而未按规定设置伸缩缝等方案不妥的情况。
(3)对于结构构造细节处置不当。有些设计人员重计算、轻构造,认为构造处理不是很重要的,因而没有精心设计。如大梁下未设置梁垫;预埋件设置不当;钢筋锚固长度不够,节点设计不合理等等
1.2施工原因(如案例2)
(1)钢筋混凝土材料质量低劣。工程材料质量低劣,进场前未按要求检验,致使不合格材料流人工地,如钢筋、水泥、石子质量不合格,混凝土和砂浆配合比不当等。
(2)违反设计与规范。不按图纸施工,对特殊构造未按要求制订专项施工方案。临时设施或维护设施等不按要求搭设。违反相关设计或质量验收规范。
(3)管理混乱。现场管理与施工组织混乱,违章作业,质量安全监督检查不到位。许多现场管理人员质量意识淡薄,对已出现的事故征兆未加以重视,不及时采取有效措施,从而导致惨剧发生。
1.3使用、改建不当的原因(如案例3)
(1)使用中任意加大荷载。如原设计为静力车间,后安装动力机械,设备振动过大引起房屋过大变形;民用住宅改为办公用房,安装了原设计未考虑的大型设备,荷载过大引起楼板断裂;民用住宅阳台堆放过重过多杂物(如煤饼)引起阳台开裂甚至倒翻等等。
(2)加层不当。近来,因经济发展,旧房加层较为普遍,甚至已成立了房屋增层加固委员会,业务兴旺。但有些单位自行加固,未对原有房屋进行认真验算,就盲目往上加层,由此造成的事故在全国许多省市都发生过。
(3)维修改造不当。有的使用单位任意在结构上开洞,为了扩大使用面积和得到大空间而任意拆除柱、墙,导致承重体系破坏,引发事故。有些房屋本为轻型屋面,但使用者为了保温、隔热,新增保温、防水层,结果使屋架变形过大,严重者造成屋塌房毁。
(4)改变使用功能。违反设计使用功能,增大使用荷载,超出原有设计承载力,或在使用过程中对工作环境的变化未加以注意,没有考虑附加荷载,最终导致破坏。
1.4预应力缺陷事故(如案例4)
(1)预应力筋不合格。钢筋表面锈蚀,钢筋表面出现黄色浮锈,严重的转为红色,日久变成褐色,甚至因为钢筋出厂时检验疏忽造成钢筋强度不足,以致整批材料报废;钢筋冷弯性能不良,钢筋含碳量过高,或其他化学成分含量不合适,或钢筋轧制有缺陷;冷拉钢筋伸长率不合格,钢筋原材料含碳量过高;下料长度不准、穿筋时发生交叉、钢筋镦头不合格等。
(2)锚具不合格。预应力筋滑脱,主要发生于以夹片式锚具锚固钢筋或钢绞线的场合,预应力筋锚固后从夹片中滑脱,使锚具丧失锚固能力;螺杆与锚环结合尺寸过小,螺杆与锚环结合部分过短,当张拉到一定吨位时,螺杆与锚环突然脱开,锚环打至扩大孔与一般孔道交接处,该处被打碎,或千斤顶随螺杆掉落;还有螺丝端杆断裂、螺丝端杆变形、锚环开裂。
(3)张拉过程事故。张拉应力失控,钢筋伸长值不符合规定,张拉应力导致泥凝土构件开裂或破坏;混凝土强度不足;张拉端局部混凝土不密实;放张时钢筋(丝)滑移;钢丝表面污染;混凝土不密实,强度低;先张法放张时间过早,放张工艺不当。
2、结论
钢筋混凝土结构在广泛应用的同时,其事故也引起了普遍关注。通过事故案例分析,获得以下基本结论:现有建筑倒塌事故原因,除设计、施工错误、使用不当等原因外,建筑结构体系不合理是导致建筑工程跨塌事故发生的主要原因之一。
分析结果可为工程风险管理提供数据支持,同时也有助于工程界对钢筋混凝土结构事故有一个全面的了解,从而在实际工程中可以更加有效地监督管理,以减少事故的发生。