建筑事故分析处理第二讲

建筑工程事故分析与处理第二讲砌体结构质量事故分析田砾2013.9本讲主要内容砌体结构震害实录成功的砌体结构砌体结构的特点砌体结构常见质量缺陷及事故原因砌体常见裂缝分析及预防砌体结构修复与加固第二讲砌体结构质量事故分析砌体结构震害实录1.砌体结构震害实录2008.5.12汶川地震部分震害图片----徐有邻老师第二讲砌体结构质量事故分析成功的砌体结构2.成功的砌体结构-金字塔约5000年前230万块巨石2.成功的砌体结构-长城初建于两千多年前的春秋战国时代现存长城遗迹主要为建于十四世纪的明长城2.成功的砌体结构白色云石砌筑1173年动工，5年建了4层半1272年复建，6年建了2层半1360-1370，建完了第8层，共55米2.成功的砌体结构-罗马万神殿公元120年—公元124年兴建万神庙穹顶直径43米的记录直到20世纪还未被打破。穹顶的圆眼（一直径为8.2米的采光圆孔）使阳光泻入万神庙。底层墙厚6m！穹顶底部6m，顶部1.5m！罗马万神殿万神殿穹顶内部及剖面图2.成功的砌体结构南京灵谷寺无梁殿明代(公元1368-1644年)建造，为砖砌穹窿结构。殿堂坐北朝南，前有月台，面阔五间，进深三间东西长53.8m，南北37.85m，高22m。中券跨径11.5m净高14m现为辛亥革命纪念馆2.成功的砌体结构-大雁塔1300多年历史初建时只有5层，高60米，仿西域式佛塔。后经多次修葺至今塔高64米，共7层，底边各长25米。大雁塔是中国楼阁式砖塔的优秀典型。塔身用青砖砌成，每层四面都有券砌拱门。2.成功的砌体结构-小雁塔始建于唐中宗景龙元年（公元707年）为密檐式方形砖构建筑，最初为15层，高约46m，南北各辟一门。经历数次大地震，居然三裂三合西安小雁塔原貌2.成功的砌体结构-小雁塔通体采用以黄泥为原料的炼砖砌筑，外壁选精砖叠砌，缝隙平均宽度仅2mm墙厚为3m。正方形平面，底边长11.38m，立于3m砌砖基座上。正方形基座边长为21.1m。因岁月侵袭，现在塔身高43.3m，共13层小雁塔现状2.成功的砌体结构-小雁塔1556年1月23日，这场造成83万人死亡的大地震号称嘉靖大地震（关中大地震），是目前世界上已知死亡人数最多的地震，现代科学家根据历史的记录，推断当时的地震强度为8至8.3级，烈度为12度。2.成功的砌体结构-小雁塔明史中记载：“（嘉靖）三十四年十二月壬寅，山西、陕西、河南同时地震，声如雷。渭南、华州、朝邑、三原、蒲州等处尤甚。或地裂泉涌，中有鱼物，或城郭房屋，陷入地中，或平地突成山阜，或一日数震，或累日震不止。河、渭大泛，华岳、终南山鸣，河清数日。官吏、军民压死八十三万有奇。2.成功的砌体结构-小雁塔小雁塔门楣刻石上有记叙：“明成化末，长安地震，塔自顶至足，中裂尺许，明澈如窗牖，行人往往见之。正德末，地再震，塔一夕如故，若有神比合之者。”嘉靖辛亥以先孺人艰辞官东省，居僧舍，僧湛馨言其事，余闻而异之，遂行。时菊月上旬也。--王鹤2.成功的砌体结构-小雁塔原因之一：基础好小雁塔基础示意图2.成功的砌体结构-小雁塔原因之二：合理的结构形式平面采用由下而上逐层递减的收分技术，即各层塔身宽度由下至上逐层减小，愈上愈促，秀丽玲珑，整体轮廓呈自然圆和卷刹曲线，立面高度同样递减，至第八层外檐层高为2.28m，第十五层仅0.7m。2.成功的砌体结构-小雁塔原因之三高质量的原材料清砖与唐砖的对比（左）外包的年代较近的砖已经损坏（右）2.成功的砌体结构-小雁塔原因之四：严格的施工技术和质量控制与管理体系手印砖和督造印章2.成功的砌体结构-赵州桥隋朝(公元581-618年)李春建造的河北赵县安济桥，全长50.82m，主孔跨度为37.4m，矢高7.23m。两端宽9.6m，中间9m，共用1000多块石块，每块重达1吨。距今约1400年，桥基仅下沉了5cm。期间经历了8次以上大地震的影响，仍完好无损。1991年被美国土木工程师学会(ASCE)选为第12个国际历史上土木工程里程碑。2.成功的砌体结构-赵州桥赵州桥雄姿2.成功的砌体结构-赵州桥赵州桥则是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成，拱厚皆为1.03m，每券各自独立。一道拱券的石块损坏了，只要嵌入新石，局部修整就行了，而不必对整个桥进行调整。2.成功的砌体结构-赵州桥每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的方法，使各拱券向里倾斜，相互挤靠，以防止拱石向外倾倒。桥宽上也有“收分”，桥两端最宽9.6m，到桥顶逐渐收缩到9m，以加强大桥的稳定性。主券上沿桥宽方向设置了5个铁拉杆，穿过28道拱券，每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外，以夹住28道拱券，增强其横向联系。2.成功的砌体结构-赵州桥在4个小拱上也各有一根铁拉杆。在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层；在护拱石的两侧设有勾石6块，勾住主拱石使其连接牢固。在相邻拱石间都穿有“腰铁”，以便把拱石紧紧地连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹，以增大摩擦力，加强各券横向联系第二讲砌体结构质量事故分析砌体结构的特点3.砌体结构的特点材料的复合性和低强度；结构的空间性和多功能；构件的受压性和大截面；砌筑的手工性和现场制作。3.1砌体种类石砌体砖砌体砌块砌体配筋砌体等等Monadnockbuilding16层，底层墙厚2米，1891年建成，芝加哥3.2砌体块材性能(1)强度指抗压强度和抗折强度。(2)吸水率和饱和系数(3)质地指原材料中含可溶性盐类(如硫酸钠等)和石灰石等杂质的程度。(4)抗风化性能指在干湿、温度、冻融变化等物理因素下，材料保持原有性能的能力。(5)外观质量指尺寸偏差、弯曲度、缺棱掉角等。3.3砂浆性能由胶凝材料(水泥、石灰、粘土)、细骨料和水按适当比例配制而成的材料。(1)强度指砂浆立方体(70.7mm)的抗压强度。(2)变形指砂浆受压后的竖横向变形性能。(3)和易性指砂浆均匀铺砌在粗糙砖石或砌块基面上的容易程度，包括两方面：①流动性(也称稠度)，用砂浆稠度仪测定的沉入度(mm)表示；②保水性，是新拌砂浆保持水分的能力，用分层度仪测定的分层度(mm)表示。3.4砌体性能抗压强度抗剪强度抗拉强度抗弯强度3.4砌体性能高厚比（保证稳定性）局压3.5影响砌体结构性能的因素材料性能整体方案施工技术构造措施外界条件第二讲砌体结构质量事故分析砌体结构常见质量缺陷及事故原因4.砌体结构常见质量缺陷及事故原因因砌体抗压承载力不足引起的缺陷和事故；因砌体构件高厚比过大引起的缺陷和事故；因砌体构件支撑处构造不当引起的事故；因温度变形引起的缺陷；因地基不均匀沉降引起的缺陷；因地基土冻胀引起的缺陷；因地震作用引起的破坏和倒塌。4.1砌体强度不足-某包装车间坍塌单跨单层轻轨吊车车间，纵向12跨，扩建成L形，扩建部分12m跨度钢砼双铰拱屋架、屋架间距4.5m，承重墙370，带240mm*300mm砖垛，MU7.5砖，M5.0砂浆，吊车梁置于砖垛上屋面荷载：20厚水泥砂浆找平层，100厚水泥焦渣保温层，4.5m*1.5m槽型板，二毡三油防水加小豆石，屋架置于托墙上，托墙梁240mm*450mm扩建中倒塌，4人死亡4.1砌体强度不足-某包装车间坍塌4.1事故原因分析托墙梁和吊车梁未设计成整体，屋面荷载及上段墙体只压在240*300砖垛上，设计人员未进行局压验算，事后复核，局压强度严重不足扩大部分无山墙，应按弹性方案设计，设计人员错误地按刚性方案设计纵向力有偏心，加上当天风荷载（7级风并下雨）使墙体产生附加弯矩…4.2某教学楼增层扩建坍塌事故2003年7月24日7时40分，黑龙江省北安市和平小学教学楼加高接建工程发生楼体坍塌事故，直接经济损失220余万元。建于1987年，1988年11月建成投入使用。该楼为四层(一楼改为商业用房)，局部五层砖混结构（临街）4.2某教学楼增层扩建坍塌事故7.1开始接层施工，7.7砌筑和混凝土工程结束7.24日6时，南侧外墙有14人施工，楼内有4人。7时40分，巡视员发现，原结构二层邻街南侧第2个墙垛突然出现多条竖向裂缝。因为未预见事件的严重性，所以没有采取所有人员全面撤离危险区域的应急措施。当巡视员给设计负责人打电话时，墙垛破坏，楼体大面积坍塌，现场施工人员18人和一楼营业门市房内4人，共计22人被埋人坍塌的瓦砾中，造成16人死亡、1人重伤、5人轻伤。4.2原因分析原建筑拆除木窗，更换塑钢窗时，造成窗间墙截面减少；原建筑墙体砂浆强度及砖砌体强度不能满足设计要求；新接楼层后使荷载加大，导致楼体坍塌设计单位越级设计，没按图纸审查中心提出的审查意见进行落实；没按设计规范要求对基础、承重结构进行认真验算4.2原因分析楼层接建工程中，没有组织有关专业技术机构对原建筑的整体结构、基础和承重结构的承载能力进行勘察，做出技术鉴定。4.2原因分析工长无证上岗，不懂建筑结构，当承重结构已遭到严重破坏发生竖向裂缝时，没有采取全面紧急撤离措施，是指挥施工的严重失误。其他原因：监理没有资质，施工管理混乱、建设单位非法发包………4.3某大学教学楼垮塌事故某大学教学楼，砖墙承重混合结构，楼盖为80mm现浇砼，平面分五段，设沉降缝主体完工后，进入装修阶段时，突然大楼乙段坍塌，当场压死10余人。首层砌体MU10砖，M10砂浆，局部配筋4.3可能原因地基不均匀沉降跨度大、隔墙少墙体失稳砌筑质量差，强度不足计算有误：计算时按简支梁，实际因大梁与梁垫整浇，有约束弯矩4.3原因分析首先从沉降资料和倒塌后开挖排除了沉降从对称的丁段发现：大梁梁垫下存在垂直的细微劈裂裂缝，主楼窗间墙下存在底层至四层的斜裂缝倒塌废墟发现窗间墙夹芯砌体内混凝土严重脱水、质地疏松，难以组合工作4.3缩尺试验4.3试验结果表明：与框架结构类似墙体位移上下两层方向相反墙体弯矩有反弯点根据（c）图计算弯矩值与按框架计算误差仅6%挠度曲线显示与框架结果更接近（跨中挠度比简支梁小很多）在大梁上测出反弯点4.3经验教训一般梁支承于墙上可按简支计算，但超过10米的空旷房屋要慎重，按简支计算则应有相应构造保证梁端微小转动（梁垫不能刚接）空旷房屋按简支计算后，可按框架复核，尤其是墙体对约束弯矩的抗力尽量避免砖砌体包混凝土这类夹芯组合砖柱或砖墙，振捣不充分、混凝土脱水等、混凝土质量难以保证和检查…4.4某四层内框架砌体遮阳板垮塌370外墙MU7.5砖，M5砂浆、400*400，C25混凝土内柱承重外墙首层窗上设通常遮阳板，浇筑22m后遮阳板及全部一层窗间墙倒塌，倒塌线沿脚手孔走向，支撑遮阳板的吊架斜杆压曲变形4.4某四层内框架砌体遮阳板垮塌4.4支模简图4.4原因分析-支模不当计算书经复核无误，符合规范要求但实际施工中窗间墙所受荷载与计算不一致支模造成的倾覆力矩过大，同时，实测砂浆强度仅为M0.4（未完全硬化）致使墙体倒塌建议模板直接支撑于地面，置于墙体时则要考虑脚手孔眼对墙体的削弱以及倾覆力矩的影响。4.5挑檐、阳台事故配筋不当支撑不当倾覆力矩过大4.5挑檐、阳台配筋不当4.5悬臂构件过早拆模或暴雨导致倾覆力矩过大或野蛮装修拆除压重构件压重未上过早拆模4.6浙江常山棉纺厂宿舍整体倒塌事故4.6工程概况金城房地产发展有限公司(三级资质)开发县建筑安装总公司设计事务所(丁级)设计县第二建筑工程公司(三级资质)承建计划造价280元/m2，合同造价255元/m2(含水电安装)。该楼原设计面积2326m2，实际2476m2，五层半砖砌体承重结构，预应力圆孔板楼屋面，底部为层高2.15m的储藏室，上部五层为住宅，共三个单元30套住房。常住人口105人。4.6事故概况7月12日上午9:30左右，常山县城南小区第51幢住宅楼中间偏东处上部出现裂缝，紧接着裂缝迅速扩大，相互向中间倾倒，在数秒钟内全部倒塌，压在废墟中的39人仅3人生还。直接经济损失达860万元。4.6事