混凝土结构事故

6.4结构使用、改建不当引起的事故
❖ 【实例】百货大楼使用及改建不当引起倒塌
❖ 工程及事故概况：某市百货大楼，由两幢对称的大楼并排组成，地下 四层，地上五层，中间在三层处有一走廊将两楼连接起来，共计建筑 面积达7.4万m2。为钢筋混凝土柱、无梁楼盖。该大楼建于1989年， 从交付使用到倒塌已有四年多。在四年中曾多次改建。某日傍晚，百 货大楼正值营业高峰时间，大楼突然坍塌，地下室煤气管道破裂，引 起大火，如图6-16所示。事故发生后50多辆消防车呼啸到现场，1100 名救援人员和150名战士参加救助，动用了21架直升飞机，大批警察 封锁现场。救助工作持续20余天，最后统计，造成近450人死亡，近 千人受伤的特大事故。
0.9~1.0mm，长度达600mm，如图6-14 (a)所示。
屋架端部节点 (a)端部开裂情况；(b)端部加固示意图
6.3施工不当引起的事故
❖ 事故原因分析认为：复核计算显示总体强度设计可靠度足够，但局 部承压强度不足。混凝土受到局部压力时，在一定范围内，在横向产 生拉应力。构造要求承压锚板厚度应为14mm，实际上采用了8 mm的钢 板，起不到分散压力的作用，预应力孔道只需50，而施工时改为60, 削弱了承压面积，最主要的原因是端部横向配筋不足。按规范要求配 置螺旋筋为8长400mm，实际只配6长200mm 。
如孔洞较大时，可
表6-1混凝土修补用环权树脂为主剂的各种配合比表
用小豆石混凝土填实。对表面积较大的混凝土表面缺损， 可用喷射混凝土等方法。
6.2设计失误引起的事故
❖ 混凝土结构在设计方面引发事故的主要原因有以下几个方面： ❖ (1)因方案不妥而引起的事故。 ❖ (2)设计计算失误。 ❖ (3)对突发事故缺少二次防御能力，我国有关规范规定当有偶然的突
6.3施工不当引起的事故
❖ 【实例】屋架张拉锚固端部产生顺筋裂缝 ❖ 工程及事故概况：某单层双跨厂房采用21m和24m预应力梯形屋架，现
场预制后张拉预应力，预应力筋为4束，冷拉N级钢丝，共92棍。张拉 完毕后检查发现相当一部分屋架在屋架端部节点产生宽度为0. 05 ~0. 35mm的裂缝，顺预应力筋方向，长500mm左右，其中有4棍屋架缝宽达
图6-3复合框架裂缝示意图
6.2设计失误引起的事故
❖ 事故分析认为，造成这次事故的主要原因是选型不当，框架受力不明 确。按框架计算，构件横梁杆件主要受弯曲作用，但本楼框架两侧加 了两个斜向杆，斜杆将对横梁产生不利的拉伸作用。在具体计算时， 因无类似的结构计算程序可供选用，简单地将中间竖杆作为横向杆的 支座，横梁按三跨连续梁计算，实际上由于节点处理不当和竖杆刚性 不够，而有较大的弹性变形，斜杆向外的扩展作用明.显。按刚性支 承的连续梁计算并选择截面本来就偏小，弯矩分布也与实际结构受力 不符。加上不利的两端拉伸作用，下弦横梁就出现严重的裂缝。
❖ (1)设计承载力不足； ❖ (2)细部构造处理不当； ❖ (3)泵送混凝土过量增用水泥及
加水； ❖ (4)浇筑顺序失误； ❖ (5)使用超载； ❖ (6)反复荷载作用引起疲劳；
图6-1常见的裂缝形态 (a) 因受力过大、应力集中等引起的裂缝； (b)因温度变化引起的裂缝；(c) 因混凝土收缩 产生的裂缝；(d) 因预拉应力引起的裂缝； (e)因火灾产生的裂缝；(f)因钢筋锈蚀引起的 裂缝；(g)因骨料杂质、水泥性能不良等引起的裂缝；
6.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷
❖ 6.1.3裂缝及表层破损的修补
❖ 当裂缝及表层缺损对承载力无影响或影响很小是，可以修 补。其主要目的是使建筑外观完好，并防止风化、腐蚀、 钢筋锈蚀及缺损的进一步发展，提高建筑的耐久性。常用 的修补方法有以下几种：
❖ 1.抹面层
❖ 2.填缝法
❖ 3.灌浆法
❖ 还有其他修补方法。 图6-2凿槽填充法修补裂缝 1一环氧涂料；2一环氧砂浆(或聚合物砂浆等)；3一防水油膏；4一水泥浆；5一防锈涂料
❖ 由于本楼为大开间教室，使用人数集中，安全度要求高一些，而结构 在未使用时就严重开裂，显然不宜使用，研究后决定加固。加固方案 不考虑原结构承载力，而是采用与原结构平行的钢桁架代替上部结构， 基础及柱子也作相应加固，虽然加固及时未造成.人员伤亡，但加固 费用大，经济损失严重。
6.2设计失误引起的事故
❖ 在要求铰接的条件较高时，可改进节点做法，如图6-6(b)所示。 这两种节点做法更接近理想铰接的形式，构造也较简单，施工也很方
便。梁柱间的间隙可视具体情况及梁、柱尺寸的大小而定。
6.3施工不当引起的事故
❖ 钢筋混凝土工程使用的材料多种多样，施工工序多，工期长，其中 任何一个环节出了问题就可能引起质量事故。从已有质量事故的统计 来看，施工管理不善、施工质量不高引起的事故率是比较高的。从施 工管理方面分析，引起事故的原因是多方面的。
❖ 尽管此楼设计不足，施工质量差，使用改建又极不妥当，但发生 事故仍有一些先兆，说明结构还有一定的延性。如能及时组织人员疏 散，还有可能避免大量人员伤亡。
6.5混凝土构件的加固方法
❖ 钢筋混凝土结构是建筑工程中大量应用的结构类型。由于各种因素 的影响，会产生种种质量缺陷或损坏，而对于每一项须加固的工程对 象来说，又都有其不同的要求。具体选择哪种加固技术，应按彼此适 应的原则作决定。下面介绍几种常用的加固方法。
构裂缝的计算理论是不完善的，很多防裂、限制裂缝开展靠构造措施 保证，其中有很多问题还待深入研究。 ❖ 3.施工方面 混凝土结构施工工序多，制作工期较长，其中某一环节 出了差错都可能导致开裂事故， ❖ 4.环境和使用方面 ❖ 5.其他各种原因 如火灾，地震作用，燃气爆炸，撞击作用等。
6.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷
设计先施工，未勘测先设计，什么都抢工期，不讲质量。
6.3施工不当引起的事故
❖ 2.施工管理和技术方面的原因 ❖ （1）模板问题 ❖ （2）钢筋问题 ❖ （3）混凝土施工问题 ❖ 混凝土在钢筋混凝土结构中主要承受受力，施工质量出现问题的后
果严重，比较常见的主要有： ❖ 1)配制混凝土配合比不准，或不按配合比设计配料。 ❖ 2)捣固不实。 ❖ 3)浇筑顺序不当，有些混凝土结构在浇筑过程中容易使模板产生不
❖ 从倒塌的现场看，混凝土质量不是很高，而且一塌到底。事故发 生后，组成了专门委员会，对事故责任者予以拘捕，追究法律责任。
6.4结构使用、改建不当引起的事故
图 某市百货大楼的倒塌现场
6.4结构使用、改建不当引起的事故
❖ 原因分析认为，造成事故原因是多方面的。首先从设计上看，安全 度留得不够。每根柱子设计要求承载力应达4.5 t(相当于45kN)左右， 实际复核其承载力没有安全裕度。原设计为由梁柱组成框架结构与现 浇钢筋混凝土楼板。为提高土地利用系数，施工时将地上四层改为地 上五层，并将有梁楼盖体系改为无梁楼盖，以争取室内有较大的空间。 改为无梁楼盖时，虽然增加了板厚，但整体刚性不如有梁体系，且柱 头冲切强度比设计要求的强度还略低一点。这为事故发生种下了祸根。
土木工程事故分析与处理
混凝土结构事故
主要内容
一 混凝土结构的裂缝及表层缺
陷源自文库
二 设计失误引起的事故
三 施工不当引起的事故
四 结构使用、改建不当引起
的事故
五 混凝土构件的加固方法
6.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷
❖ 6.1.1混凝土结构的裂缝及原因分析
❖ 1.材料方面 混凝土材料来源广阔，成分复杂，很难保证稳定的性能。 ❖ 2.设计方面 由于设计者的失误，常会计算错误，同时，混凝土结
❖ 1.建筑业管理方面的原因 ❖ (1)不按图施工，甚至无图施工。 ❖ (2)施工人员少用一些材料，故意偷工减料。 ❖ (3)建筑市场不规范。 ❖ (4)进建筑材料质量把关不严。 ❖ (5)不遵守操作规程，质检人员检查不力，马虎签章，留下隐患。 ❖ (6)不按基本建设程序办事，未经有关部门批准，擅自开工，往往无
发性事件发生时，允许有结构的局部破坏，但应保持在一段时间内不 发生连续倒塌，能保持结构的整体稳定性。 ❖ (4)对于结构构造细节处置不当。 ❖ (5)与其他工种(如建筑、水、暖、电等)配合不好，有些变动不协调， 造成设计错误。
6.2设计失误引起的事故
❖ 【实例6-1】某复合框架因选型不当而引起裂缝事故 ❖ 工程与事故概况：某学校综合教学楼共二层，底层和二层均为阶
梯教室，顶层设计为上人屋面，可作为文化活动场。主体结构采用三 跨，共计14.4 m宽的复合框架结构，如图6-3所示。屋面为120 mm浇 钢筋混凝土梁板结构，双层防水并做水磨石顶面。楼面为现浇钢筋混 凝土大梁，铺设80mm的钢筋混凝土平板，水磨石地面，下为轻钢龙骨、 吸音石膏吊顶。在施工过程中拆除框架模板时发现复合框架有多处裂 缝，并恶化很快，因对结构安全造成危害，被迫停工检测。
利变形，要按规定顺序浇筑。 ❖ 4)养护问题。
6.3施工不当引起的事故
❖ 3.预应力施工问题 ❖ 预应力混凝土工程常见的质量事故有：预应力筋和锚夹具事故；预应
力构件裂缝、变形事故；预应力筋张拉事故和构件制作质量事故。具 体如下： ❖ （1）预应力筋事故特征：强度不足、钢筋冷弯性能不良等； ❖ （2）预应力筋用锚夹具质量事故特征：螺丝端杆断裂、螺丝端杆变 形、钢丝（筋）束墩头强度低、锚环断裂等； ❖ （3）构件制作质量事故特征：先张钢丝滑动、先张构件翘曲、先张 构件刚度差等； ❖ （4）预应力钢筋张拉质量事故特征：张拉应力失控、钢筋伸长值不 符合规定、张拉应力导致混凝土构件开裂或破坏等； ❖ （5）预应力构件裂缝变形质量事故特征：锚固区裂缝、端面裂缝、 支座竖向裂缝、屋架上弦裂缝等。
❖ 1.增大截面加固法 ❖ 增大截面加固法，是指在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土
并补加相应的钢筋，以提高原构件承载能力的方法。 ❖ 2. 改变受力体系加固法 ❖ 改变受力体系加固法是彻底改变结构内力的计算图形，即在梁的跨中
6.4结构使用、改建不当引起的事故
❖ 从施工来讲。从倒塌现场检测情况看，混凝土中水泥用量偏小，强度 达不到设计强度，当时建筑材料紧俏，施工单位偷工减料，这把本来 设计安全度不足的结构更加推向了危险的边缘。
❖ 从使用过程看，原设计楼面荷载为200kg/m2 (2kN/m2 )，实际上 由于货物堆积，柜台布置过密，加上增加了不少附属设备，购物人群 拥挤，致使实际使用荷载已近4kN/m2。为了整层建筑的供水，空调要 求，在楼顶又增加了两个冷却水塔，每个重6.7t(约67kN)致使结构荷 载一超再超。在最后一次改建装修中在柱头焊接附件，使柱子承载力 进一步削弱，终于造成了惨剧。
❖ 作为加固措施，在屋架端部采用外贴钢夹板；用螺栓套箍拧紧，如图 6-14 (b)所示。加固后还进行了荷载检验，达到设计荷载的1.6倍， 无异常现象。
6.4结构使用、改建不当引起的事故
❖ 结构由于使用不当或任意改建而引起的事故也经常发生。主要的原 因有以下几种：
❖ (1)使用中任意加大荷载。 ❖ (2)工业厂房屋面积灰过厚。 ❖ (3)加层不当。 ❖ (4)维修改造不当。
6.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷
❖ 6.1.2混凝土结构的表层缺损
❖ 混凝土的表层缺损是一项常见通病。在施工或使用过程中产生的表 层缺损有蜂窝、麻面、小孔洞、缺棱掉角、露筋、表皮酥松等。这些 缺损影响观瞻，使人产生不安全感。现将常见的一些混凝土表层缺损 的原因分析如下：
❖ (1)蜂窝： ❖ (2)麻面： ❖ (3)露筋： ❖ (4)缺棱掉角： ❖ (5)表层酥松：
❖ 【实例6-2】现浇梁柱铰接处理不妥引起裂缝、破 损
❖ 工程及事故概况：某厂房横梁与柱铰接。处理 如图6-6(a)所示，符合通常做法。但投入使用后， 在铰接点附近发生裂缝与局部破坏。
图6-6节点构造 (a)常规做法； (b)改进做法
6.2设计失误引起的事故
❖ 事故原因分析认为，钢筋X形原意是只能承受水平力而不能承受弯矩， 从而实现“铰”的功能。但实际上，这种做法有相当程度的嵌固作用。 当两边柱子有不均匀沉降时，节点处梁端产生一角变位，使锚筋受拉， 梁端面与柱混凝土接触面受压一而形成抵抗力矩。若这种弯矩过大， 则会使节点处开裂，甚至局部破坏。