1、混凝土结构事故混凝土结构事故主主 要要 内内 容容 混凝土结构的裂缝及表层缺混凝土结构的裂缝及表层缺陷陷 一设计失误引起的事故设计失误引起的事故二施工不当引起的事故施工不当引起的事故三结构使用、改建不当引起结构使用、改建不当引起的事故的事故四混凝土构件的加固方法混凝土构件的加固方法五6.16.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷混凝土结构的裂缝及表层缺陷v 6.1.1混凝土结构的裂缝及原因分析 v 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。v 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
2、题还待深入研究。v 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，v 4.环境和使用方面v 5.其他各种原因 如火灾，地震作用，燃气爆炸，撞击作用等。6.16.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷混凝土结构的裂缝及表层缺陷v(1)设计承载力不足；v(2)细部构造处理不当；v(3)泵送混凝土过量增用水泥及 加水；v(4)浇筑顺序失误；v(5)使用超载；v(6)反复荷载作用引起疲劳；图图6-1常见的裂缝形态常见的裂缝形态(a)因受力过大、应力集中等引起的裂缝；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；因温度变化引起的裂缝；(c c)因混凝土收
3、缩因混凝土收缩产生的裂缝；产生的裂缝；(d)因预拉因预拉应力引起的裂缝应力引起的裂缝；(e e)因火灾产生的裂缝；因火灾产生的裂缝；(f f)因钢筋锈蚀引起的因钢筋锈蚀引起的裂缝；裂缝；(g g)因骨料杂质、水泥性能不良等引起的裂缝；因骨料杂质、水泥性能不良等引起的裂缝；6.16.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷混凝土结构的裂缝及表层缺陷v 6.1.2混凝土结构的表层缺损v 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：v(1)蜂窝：v(2)麻面：v(
4、3)露筋：v(4)缺棱掉角：v (5)表层酥松：6.16.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷混凝土结构的裂缝及表层缺陷v 6.1.3裂缝及表层破损的修补v 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：v 1.抹面层v 2.填缝法v 3.灌浆法v 还有其他修补方法。如孔洞较大时，可 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。图图6-2凿槽填充法修补裂缝凿槽填充法修补裂缝1一环氧涂料；一环氧涂料；2一环氧砂浆一环氧砂浆(或聚合物砂浆等或聚合物砂浆等
5、)；3一防水油膏；一防水油膏；4一水泥浆；一水泥浆；5一防锈涂料一防锈涂料 表表6-1混凝土修补用环权树脂为主剂的各种配合比表混凝土修补用环权树脂为主剂的各种配合比表 6.26.2设计失误引起的事故设计失误引起的事故v 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：v(1)因方案不妥而引起的事故。v(2)设计计算失误。v(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。v(4)对于结构构造细节处置不当。v(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
6、错误。6.26.2设计失误引起的事故设计失误引起的事故v【实例6-1】某复合框架因选型不当而引起裂缝事故v 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。图图6-3复合框架裂缝复合框架裂缝示意图示意图6.26.2设计失
7、误引起的事故设计失误引起的事故v 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。v 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
8、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。6.26.2设计失误引起的事故设计失误引起的事故v【实例6-2】现浇梁柱铰接处理不妥引起裂缝、破损v 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。图图6-6节点构造节点构造(a)常规做法；常规做法；(b)改进做法改进做法6.26.2设计失误引起的事故设计失误引起的事故v 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“
9、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。v 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。6.36.3施工不当引起的事故施工不当引起的事故v 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
10、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。v 1.建筑业管理方面的原因v(1)不按图施工，甚至无图施工。v(2)施工人员少用一些材料，故意偷工减料。v(3)建筑市场不规范。v(4)进建筑材料质量把关不严。v(5)不遵守操作规程，质检人员检查不力，马虎签章，留下隐患。v(6)不按基本建设程序办事，未经有关部门批准，擅自开工，往往无设计先施工，未勘测先设计，什么都抢工期，不讲质量。6.36.3施工不当引起的事故施工不当引起的事故v 2.施工管理和技术方面的原因v（1）模板问题v（2）钢筋问题v（3）混凝土施工问题v 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
11、较常见的主要有：v 1)配制混凝土配合比不准，或不按配合比设计配料。v 2)捣固不实。v 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利变形，要按规定顺序浇筑。v 4)养护问题。6.36.3施工不当引起的事故施工不当引起的事故v 3.预应力施工问题v 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：v（1）预应力筋事故特征：强度不足、钢筋冷弯性能不良等；v（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；v（3）构件制作质量事故特征：先张钢丝滑动、先
12、张构件翘曲、先张构件刚度差等；v（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；v（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。6.36.3施工不当引起的事故施工不当引起的事故v【实例】屋架张拉锚固端部产生顺筋裂缝v 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0.91.0m
13、m，长度达600mm，如图6-14(a)所示。屋架端部节点屋架端部节点(a)端部开裂情况；端部开裂情况；(b)端部加固示意图端部加固示意图6.36.3施工不当引起的事故施工不当引起的事故v 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。v 作为加固措施，在屋架端部采用外贴钢夹板；用螺栓
14、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。6.46.4结构使用、改建不当引起的事故结构使用、改建不当引起的事故v 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：v(1)使用中任意加大荷载。v(2)工业厂房屋面积灰过厚。v(3)加层不当。v(4)维修改造不当。6.46.4结构使用、改建不当引起的事故结构使用、改建不当引起的事故v【实例】百货大楼使用及改建不当引起倒塌v 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
15、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。v 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。6.46.4结构使用、改建不当引起的事故结构使用、改建不当引起的事故图图 某市百货大楼的倒塌现场某市百货大
16、楼的倒塌现场6.46.4结构使用、改建不当引起的事故结构使用、改建不当引起的事故v 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。6.46.4结构使用、改建不当引起的事故结构使用、改建不当引起的事故v 从施工来讲
17、。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。v 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。v 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
18、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。6.56.5混凝土构件的加固方法混凝土构件的加固方法v 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。v 1.增大截面加固法v 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。v 2.改变受力体系加固法v 改变受力体系加固法是彻底改变结构内力的计算图形，即在梁的跨中增设支点、增设托梁(架)或将多跨简支梁变
19、为连续梁等方法。v 3.粘贴钢板法v 粘贴钢板加固法，是指用胶粘剂将钢板粘贴在构件外部以增加构件承载力的一种加固方法。6.56.5混凝土构件的加固方法混凝土构件的加固方法v 4.锚结钢板法v 锚结钢板法是将钢板甚至其他钢件(如槽钢、角钢等)锚结于混凝土构件上，以达到加固补强的目的。v 5.焊接钢筋或钢板法v 焊接钢筋或钢板法是将钢板或钢筋、型钢焊接于原构件的主筋上，适用于整体构件的加固。v 6.碳纤维布加固法v 碳纤维布加固法是是一项新型、高效的结构加固修补技术，即利用浸渍树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，与混凝土一起共同工作，达到对混凝土结构构件的加固补强。v 7.预应力加固法v 预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆（主要包括水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种）或撑杆对结构进行加固的方法。6.56.5混凝土构件的加固方法混凝土构件的加固方法v 8.其他加固方法v 除上述常用加固方法外，还有加强整体刚度法、增补受拉钢筋加固法、玻璃钢板加固法、增加受力构件、喷射混凝土加固法等。
