混凝土结构工程事故分析与处理ppt课件.ppt

2022/11/12,土木建筑学院岳建伟,河南大学,工程事故分析与处理,2,2022/11/12,第四章 混凝土结构工程事故分析与处理,混凝土工程质量控制要点,1,材料不合格造成的工程事故,2,设计原因造成的工程事故,3,施工违规造成的而工程事故,4,使用及改建造成的工程事故,5,环境因素引起的工程事故,6,3,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,1.1组成混凝土材料的质量控制,l ）水泥 水泥的相对密度、强度、细度、凝结时间、安定性等品质必须符合国家有关标准, 而安定性与水泥中的游离CaO、MgO、SO2和含碱量 Na2O、 K2O等有关。 应对出厂合格证和出厂日期进行检查验收； 水泥应按厂家、品种、标号、批号分别存运，严禁混杂；严禁不同的水泥随意换用。,2 ）集料 石子和砂起骨架作用，称为“集料”或“骨料”。石子为“粗集料”，砂为“细集料”。 集料应符合颗粒级配、强度、坚固性、针片状颗粒含量、含泥量、有害物质含量要求。 不得采用风化砂、特细砂、铁路道碴石及用不同来源的砂、石掺杂混合作为骨料材料。,3 ）拌和用水 拌和用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置后的工业废水五大类。地表水和地下水总含盐量及有害离子的含量大大超过规定值时，进行适用性检验合格后方能使用。 考虑到海岸地区的特点，允许用海水拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。,4 ）外加剂 外加剂有改变混凝土流变性能的减水剂、调节凝结硬化性能的早强剂、改善耐久性能的阻锈剂、改善混凝土特殊性能的膨胀剂等，使用时要符合混凝土外加剂和 混凝土外加剂应用技术规范的要求。,4,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,1.2混凝土配合比的质量控制,混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求： l ）满足结构设计的强度等级要求；,2 ）满足混凝土施工所要求的和易性；掺杂混合作为骨料材料。,3 ）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；,4 ）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,5,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,1.2混凝土配合比的质量控制,结合现场实际试验，混凝土配合比调整的原则如下： l ） 水灰比控制的原则 水灰比较小时，混凝土的强度、耐久性较高，但耗用水泥较多，而且硬化过程中散发热量也较大。因此，确定水灰比的原则是在满足强度及耐久性要求的前提下尽可能选用较大的水灰比，以节约水泥并满足大体积混凝土的低热性要求。 对于强度及耐久性要求均较低的混凝土不宜采用过大的水灰比。因水灰比过大（大于0.70 0.75）时，将使混凝土拌和物的粘聚性及保水性明显变差。,2 ）单位用水量的确定原则 确定单位用水量时，应以混凝土拌和物达到要求的流动性为准。影响混凝土用水量的因素很多，如石子最大粒径、砂石品质及级配、水泥需水性等，所以很难用公式精确计算出应采用的用水量。,3 ）砂率的控制原则 砂率是表示砂与石子之间的组合关系。砂率的变化会使骨料的总表面积发生明显的变化，将对混凝土拌和物的流动性特别是粘聚性有很大的影响。合理的砂率值主要应根据混凝土拌和物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。,4 ）配合比的控制,6,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,1.3 钢筋材料的质量控制,l ）在施工中，不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力钢筋。,2 ）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1 . 25 （强屈比）。,3 ）钢筋的屈服强度实测值与钢筋强度标准值的比值不应大于 1 . 3 （超强比）。,一、 混凝土工程质量控制要点,7,2022/11/12,强屈比不小于1.25，是为了保证塑性铰有足够的转动能力与耗能能力。如果屈服比值实测值足够大，随钢筋应变所增加的强化段抗力足以形成塑性铰并适当扩大，钢筋在大变形条件下具有必要的强度潜力。,1.混凝土结构材料的质量控制,超强比不大于1.30的主要是因为抗震结构的纵向受力钢筋屈服强度过大，导致钢筋屈服强度离散性过大，造成构件应该形成塑性铰的位置不能出现塑性铰，导致钢筋延性破坏转为脆性破坏的严重后果。 超强比的规定主要配合框架设计中“强柱弱梁、强剪弱弯”所规定的内力调整。,8,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.1混凝土的拌制、运输、浇筑、振捣和养护,l ）拌制 混凝土的搅拌要注意投料顺序和搅拌时间。 用入工拌和时的加料顺序：水泥加入砂中干拌两遍-加入石子干拌一遍-加水湿拌至均匀即可。 用机械搅拌时的投料顺序是：砂子-水泥-倒入石子，将水泥夹于砂石之间。最后加水搅拌，不会使水泥吸水成团，产生“夹生”现象。,2 ）运输 运输应满足三个基本要求： 保证混凝土的浇筑量； 应使混凝土在初凝之前浇筑完毕； 在运输过程中应保持混凝土的均匀性，避免产生分层离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。,3 ）浇筑应满足以下要求： 混凝土应在初凝前浇筑，如已有初凝现象，则应再进行一次强力搅拌，才能入模；如混凝土在浇筑前有离析现象，必须重新拌和后才能浇筑。,2.结构施工过程的质量控制, 自由倾落高度对于少筋混凝土，由料斗、漏斗进行浇筑时，不应超过 2m ；对竖向结构浇筑混凝土的高度不超过 3m ；对于配筋较密或不便捣实的结构，不宜超过 60cm 。否则，应采用串筒、溜槽和振动串筒下料，防产生离析。, 浇筑竖向结构混凝土前，底部应先浇入 50100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆，避免产生蜂窝麻面。,9,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.1混凝土的拌制、运输、浇筑、振捣和养护,4）振捣混凝土浇筑后应立即振捣。一般说，振捣时间越长，力量越大，混凝土越密实，质量越好；但流通性大的混凝土要防止因振捣时间过长产生泌水离析现象。振捣时间以水泥浆上浮使混凝土表面平整为止。混凝土初凝后不允许再振捣。,5 ）养护 分自然养护和人工养护。自然养护就是在常温（平均气温不低于 5 ）下，用浇水或保水方法使混凝土在规定的期间内有适宜的温湿条件进行硬化。 浇注后 12h 内即应覆盖和浇水使其保持湿润状态。浇水养护日期硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐拌制的混凝土不得少于 7 昼夜；掺用缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土，不得少于 14 昼夜。,2.结构施工过程的质量控制,10,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.2 混凝土结构施工缝的设置,在施工中，混凝土的浇筑因施工技术等原因不能连续进行而需要设置竖向或水平的施工缝。,2.结构施工过程的质量控制,一般情况下，施工缝应留在混凝土受力较小的部位，特别是受拉力、剪力较小的部位。同一混凝土灌筑区的整体结构一般不留施工缝。,11,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.2 混凝土结构施工缝的设置,2.结构施工过程的质量控制,12,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.2 混凝土结构施工缝的设置,2.结构施工过程的质量控制,13,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.2 混凝土结构施工缝的设置,l ）混凝土柱和梁的施工缝 施工缝应垂直于构件的纵向轴线，柱子留置在基础的顶面，梁或吊车梁牛腿的下面、无梁楼板柱帽的下面，如梁的负弯矩钢筋向下弯入柱内，施工缝也可以放在这些钢筋的下端，以便于绑扎梁的钢筋。,2 ）单向板、平板楼板施工缝可留置在平行于板的短边的任何位置。,2.结构施工过程的质量控制,3）高度超过 lm 或与板连成整体的大断面梁，可设置在楼板底面以下 20-30mm 处,4）有主次梁的楼板，最好顺着次梁的方向浇筑，施工缝留置在次梁跨度的中间 1 / 3 范围内。,14,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.2 混凝土结构施工缝的处理,l ）在已硬化的混凝土表面（混凝土强度达到120kPa以上）浇筑混凝土前，应清除施工缝表面的垃圾、水泥薄膜及表面松动的砂石和软弱的混凝土层，同时还要将表面凿毛，用水冲洗干净并充分浇水润湿，一般润湿时间不少于24h。,2 ）继续浇筑混凝土前，水平施工缝宜先铺一层10mm-15mm厚的水泥砂浆，配合比要与混凝土内的砂浆相同。不至于形成新旧混凝土裂纹。,2.结构施工过程的质量控制,3）应对施工缝内新浇筑的混凝土加强振捣，但不要扰动已终凝的混凝土。,15,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.3 模板工程的质量控制,l ）保证土木工程结构和构件各部分形状尺寸及相互位置正确。,2 ）具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及施工过程中所产生的荷载。,2.结构施工过程的质量控制,3）模板接缝不应漏浆。,4）构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎与安装、混凝土的浇筑。,16,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.4 混凝土结构梁板模板,l ）混凝土柱和梁的施工缝 施工缝应垂直于构件的纵向轴线，柱子留置在基础的顶面，梁或吊车梁牛腿的下面、无梁楼板柱帽的下面，如梁的负弯矩钢筋向下弯入柱内，施工缝也可以放在这些钢筋的下端，以便于绑扎梁的钢筋。,2.结构施工过程的质量控制,17,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.5 钢筋绑扎施工质量问题,2.结构施工过程的质量控制,混凝土垫块数量不足,基础梁施工完成后发现柱筋偏位,线管不要大量水平穿过剪力墙,柱筋偏位,受力主筋未绑扎到位,18,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.6 钢筋绑扎施工质量问题,2.结构施工过程的质量控制,19,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,2.7 柱墙模板,2.结构施工过程的质量控制,20,2022/11/12,一、 混凝土工程质量控制要点,1.混凝土结构材料的质量控制,主体结构施工质量亮点照片,2.结构施工过程的质量控制,21,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.1材料不合格的因素,l ）水泥过期或受潮 水泥的允许储存期为出厂后 3 个月。水泥在储存 3 个月后按过期水泥使用。 3 个月后，水泥的强度将降低 10 20 % ; 6 个月后，降低 15 30 % ；一年以后，约降低 25 40 。,2 ）水泥中含有害物质 游离的 CaO和 MgO 水化作用很慢。它们往往在水泥凝结硬化后还继续进行水化反应，使得已发生均匀体积变化而凝结的水泥浆体继续产生剧烈的不均匀体积变化。严重时会发生混凝土开裂甚至崩溃的质量事故。,3）碱-集料反应 碱-集料反应是指水泥中的碱（如 Ca ( OH ) 2 和易生成 NaOH 的 Na2O ) ，与集料中的活性SiO2发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶体，吸水膨胀，引起混凝土开裂的现象。,4）集料中含杂质过多,5）钢筋技术性能缺陷一般碳素钢屈强比为 0.6 0.65 ，低合金结构钢屈强比为 0.65 0.75 ，合金结构钢屈强比为 0.84 0.86 。混凝土结构中钢筋屈强比宜控制为 0.60 0.75 ，此值过高表示钢筋混凝土构件的延性低。,22,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.2工程案例,如所示，广西某车间为单层砖房，建筑面积 221m2，屋盖采用预制空心板和 12m 跨现浇钢筋混凝土大梁。屋面荷载经梁传给 MUl0砖、 M5砂浆砌筑的 490mmx870mm砖柱和 490mm x620mm壁柱上。此车间于 1983年10月开工，当年12月9日浇筑完大梁混凝土，12月29日安装完屋盖预制板，1984年1月3日拆完大梁底模板和支撑。1月4日下午厂房全部倒塌。,23,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.2工程案例,2.工程案例,24,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.2工程案例,事故分析：(1)钢筋混凝土大梁原设计为 C20混凝土。施工时，使用的是进场已3个多月并存放在潮湿地方已有部分硬块的325号水泥。这种受潮水泥应通过试验按实际强度用于不重要的构件或砌筑砂浆，但施工单位却仍用于浇筑大梁，并且采用人工搅拌和振捣，配合比也不严格。用回弹仪测定大梁混凝土的平均抗压强度只有 5N/mm2左右，有些地方竟测不到回弹值。,(2)在倒塌的大梁中，发现有断砖块和拳头大小的石块。(3)配筋情况，纵筋原设计为1022 ，实配720,322；箍筋原设计为8 250，实配6 300 ，分别仅为设计需要量的88和47。,2.工程案例,25,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.2工程案例,事故结论及教训：(1)经实际荷载复核。该倒塌事故是因施工中大梁混凝土强度过低，在大梁拆除底模后，受压区混凝土被压碎所引发。进而导致整个房屋倒塌。使用过期受潮水泥是主要原因，混凝土配比不严、捣固不实、配筋不足也是重要原因。,(2)为防止水泥受潮，现场仓库应尽量密闭。包装水泥存放时应垫起离地 300mm以上，离墙的距离也要大于300mm，堆放高度不超过10包。临时露天暂存水泥应用防雨篷布盖严，底板要垫高，并采取油毡、油纸或油布铺垫等防潮措施。,(3)过期（3个月）水泥使用时，应进行试验，按试验结果使用。 (4)受潮水泥应按规定使用。,2.工程案例,26,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.3工程案例,事故概况：如所示，河南某中学教学楼为三层砖混结构，全长 42 . 4m ，开间 3 . 2m ，进深 6 . 4m , 层高 3 . 45m ，单面走廊，每三开间配置两根混凝土为 C20 的进深梁，上铺预制空心板。该楼 1982 年 8 月开工，11月主体结构完工，在进行屋面施工时，屋面进深梁突然断裂，造成屋面局部倒塌,2.工程案例,27,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.3工程案例,2.工程案例,28,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,1.3工程案例,事故分析：( 1 ）进深梁设计时为 C20 混凝土，施工时未留试块，事后鉴定其强度等级只有 C7.5 左右。在梁的断口处可清楚地看出砂石未洗净，骨料中混有粘土块、石灰颗粒和树叶等杂质,( 2 ）混凝土采用的水泥是当地生产的 400 号普通硅酸盐水泥，后经检验只达到 350 号，施工时当作 400 号水泥配制混凝土，导致混凝土实际强度达不到设计强度。,( 3 ）在进深梁断口上发现主筋偏在一侧，梁的受拉区 1 / 3 宽度内几乎没有钢筋，这种主筋布置使梁在屋盖荷载作用下处于弯、剪、扭受力状态，使梁的支承处作用有扭力矩。墙体检查未发现有质量问题。,2.工程案例,29,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.3工程案例,2.工程案例,30,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,1.3工程案例,剪力58.27 kN, 上钢筋: 2d16, 实际面积: 402.12mm2, 计算面积: 344.73mm2 下钢筋: 2d16, 实际面积: 402.12mm2, 计算面积: 344.73mm2,正弯矩80.78 kN*m, 上钢筋: 2d16, 实际面积: 402.12mm2, 计算面积: 344.73mm2 下钢筋: 5d18, 实际面积: 1272.35mm2, 计算面积: 1041.19mm2,负弯矩-57.47 kN*m, 剪力48.63 kN, 上钢筋: 5d20, 实际面积: 1570.80mm2, 计算面积: 1320.69mm2下钢筋: 4d12, 实际面积: 452.39mm2, 计算面积: 396.21mm2,2.工程案例,31,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.3工程案例,2.工程案例,32,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.3工程案例,事故结论及教训： 综合以上分析，可以得出进深梁的断裂主要原因由于该梁受有扭矩和剪力产生的较大剪应力，而梁的混凝土强度又过低，导致梁发生剪切破坏，其中混凝土骨料含过量的土块等有害杂质，又是混凝土强度过低的主要原因。,2.工程案例,33,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,事故概况：某省现代城为地上 26-28 层（裙楼 5-6 层）地下二层的框架一剪力墙结构，采用泵送商品混凝土施土。该工程地下负二层柱与负一层楼面梁接头混凝土于以2003 年 1 月 6 日试配， 1 月 28 日浇捣，在浇捣 11轴xD轴和11轴 x E轴负二层柱与负一层梁接头（图1）混凝土（设计要求为 C50 ）时，误用了C40旧的泵送商品混凝土。因而需对接头混凝土进行混凝土强度检测、分析和鉴定，以便正确处理该项混凝土施工质量事故。,2.工程案例,34,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,2.工程案例,35,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,混凝土配合比试配结果 混凝土配合比设计为C40，采用重量配合比，水泥（PO42.5) 384kg，细集料（中砂）676 kg，粗集料（卵石）1118kg，拌和水160kg，外加FDN-5L高效减水剂 16kg,II级粉煤灰 45kg,机械搅拌和捣固，坍落度 16-18cm，抗压强度实测值 3天为 24.1N/m2，7 天为38.8N/m2, 28 天为 49.1 N/m2。以上配合比中的粗、细集料均按干燥状态计量。,2.工程案例,36,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,现场混凝土检测结果：用混凝土回弹仪，在11轴xD轴和11轴 xE轴负二层柱与负一层梁接头部位，回弹了十个测区，每个测区回弹了16个点。考虑混凝土碳化降低系数及泵送混凝土提高的修正系数之后，混凝土强度平均值11轴xD轴和11轴 x E轴梁柱接头分别为55.9MPa和 52.0MPa，强度标准差为3.86MPa和3.98MPa；强度推定值为49.6MPa 和45.5MPa。龄期五个月的认定值均低于设计要求的C50强度等级。,2.工程案例,37,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,梁柱接头处混凝土强度分析：1）间接配筋对混凝土抗压强度的提高,间接配筋提供的抗压承载力为,以 C45 强度的混凝土截面为例，截面混凝土提供的承载力为,2.工程案例,38,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,若考虑沿柱截面周边配置的纵向钢筋对混凝土的侧向约束，混凝土抗压承载力还会有所提高。 由双向多肢箍筋形成的间接钢筋网对提高混凝土抗压强度的贡献可偏安全地考虑为15%，按实测混凝土抗压强度较小值45.5MPa 计算，混凝土的抗压强度可提高为 45.5 1.15= 52.3MPa 50MPa。因而能满足混凝土强度等级为 C50 的设计要求。,2.工程案例,39,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,梁柱接头处混凝土强度分析：2）随龄期增长混凝土强度的提高,2.工程案例,40,2022/11/12,二、混凝土材料不合格造成的工程事故,1.材料不合格的因素,2.4工程案例,结论 根据 28 天混凝土试块试压结果、 150 天龄期回弹实测数据，仅考虑双向多肢箍筋作为间接钢筋的约束作用对混凝土抗压强度提高的贡献，或仅考虑混凝土强度随龄期增长的特性， KZZ1和KZZ2a梁柱接头处的混凝土实际抗压强度可满足 C50 的设计要求。,2.工程案例,41,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,3.1设计失误的表现,l ）方案欠妥 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； 房屋形体不对称，荷载分布不均匀； 主、次梁支承受力不明确，工业厂房或大空间采用轻屋架而没有设置必要的支撑； 受动力作用的结构与振源振动频率相近而未采取措施；结构整体稳定性不够等。,2 ）计算错误 计算和绘图错误而又未认真校对； 荷载漏算或少算； 抄图或采用标准图后未结合实际情况复核，有的甚至少配钢筋或降低材料强度等级； 所遇问题比较复杂，简化不当； 盲目相信电算，输入有误或与编制程序的假定不符； 设计时所取可靠度不足等。,3）构造处置不当 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。,4）对突发事故缺少二次防御能力 如：英国某公寓住宅因 17 层上有一家住户燃气爆炸而引起整个楼层连续倒塌。 我国某招待所因食堂煤气爆炸而使整个建筑倒塌；某商店因一底层柱被汽车撞坏而引起整个房屋破坏等。,42,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故概况：某学校综合教学楼共二层，底层及二层均为阶梯教室，顶层设计为上人层顶，可作为文化活动场所。主体结构采用三跨，共计 14 . 4m 宽的复合框架结构，如图 4-6 所示。屋面为 120 mm现浇钢筋混凝土梁板结构，双层防水。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、吸音石膏板吊顶。在施工过程中拆除框架模板时发现复合框架有多处裂缝，并发展很快，对结构安全造成危害，被迫停工检测。,2.工程案例,3.2 工程案例,43,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,2.工程案例,3.2 工程案例,44,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故分析： 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，有点画蛇添足。这斜杆将对横梁产生不利的拉伸作用。,2.工程案例,3.2 工程案例,计算时，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，斜杆向外的扩展作用明显。 按刚性支承的连续梁计算来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。,45,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故处理： 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，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，但加固费用很大，造成很大的经济损失。,2.工程案例,3.2 工程案例,46,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故概况： 某市一百货商店，主体为三层，局部为四层，主体结构采用钢筋混凝土框架结构。框架柱开间6.6m，层高4.5m ，框架柱采用现浇钢筋混凝土，强度等级为C30，楼板为预应力圆孔板。工程于 1982 年开工，当主体结构已全部完工，四层外墙已装饰完毕，在层面铺找平防水层时，发生大面积倒塌。经检查，其中有 5 根柱子被压酥， 8 根横梁被折断。,2.工程案例,3.3 工程案例,47,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,2.工程案例,3.3 工程案例,48,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故分析： 经复核，原设计计算有严重失误，有以下几方面： ( l ）漏算荷载，其中有些饰面荷载未计算，屋面炉渣找坡平均厚度为 100mm ，而设计中仅按檐口处的厚度 45mm计算，偏小很多,2.工程案例,3.3 工程案例,（ 2 ）框架内力计算有误，主要是未考虑内力不利组合，致使有 10 处横梁计算配筋面积过小。有一层大梁的支座配筋量仅为正确计算所需的 44 -46 。,( 3 ）计算简化不当。实际结构是次梁支于框架梁上。次梁为现浇连续梁，计算时按简支梁计算反力。实际上第二支座处的反力比按简支梁计算要大，简支梁为 0. 5qL，连续梁为 0.625qL ，由次梁传给框架梁的荷载少计了 20 。,49,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故概况：某六层两跨连续梁的现浇钢筋混凝土内框架结构。预应力空心楼板，房屋四周的底层和二层为 490mm 厚承重砖墙，二层以上为 370mm厚承重砖墙。全楼底层 5.0m 高，用作餐厅，底层以上层高 3.6m ，用作客房。底层中间柱截面为圆形，直径 550mm ，配置 9B22 纵向受力钢筋，A6 200 箍筋。柱基础的底面积为 3.50mX3.50m 的单柱钢筋混凝土阶梯形基础；四周承重墙为砖砌大放脚条形基础，底部宽度 1.60m 。,2.工程案例,3.4 工程案例,50,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故概况： 持力土层为粘性土，二者均以地基承载力 fk= 180kpa，并考虑基础宽度、深度修正后的地基承载力特征值设计的。该房屋的一层钢筋混凝土工程在冬季进行施工，为混凝土防冻而在浇筑混凝土时掺入了水泥用量 3%的氯盐。该工程建成使用两年后，某天突然在底层餐厅 A 柱柱顶附近处，掉下一块约 40mm 直径的混凝土碎块。餐厅和旅馆立即停止营业，查找原因。,2.工程案例,3.4 工程案例,51,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,2.工程案例,3.4 工程案例,52,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故分析： 经检查发现，结构设计中对两跨连续梁施加于柱的荷载，均是按每跨 50 % 的全部恒荷载、活荷载传递给柱估算的，另 50%由承重墙承受，与理论上准确的两跨连续梁传递给柱的荷载相比，少算 25%的荷载。柱基础和承重墙基础虽均按 fk= 180kpa时设计，但经复核，两侧承重墙计算沉降量估计在 45mm左右，混凝土柱下基础的计算沉降量估计在 34mm左右，它们间的沉降差为11mm ，是允许的。,2.工程案例,3.4 工程案例,但是，由于支承连续梁的承重墙相对“软”（沉降量相对大），而支承连续梁的柱相对“硬”（沉降量相对小），致使楼盖荷载向柱的方向调整，使得中间柱实际承受的荷载比设计值大，而两侧承重墙实际承受的荷载比设计值要小。,53,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故分析：可见，柱实际承受的荷载将比设计值要大很多。柱虽然按直径 550mm圆形截面钢筋混凝土受压构件设计，配置 9B22 纵向钢筋，从截面承载力看是足够的，但箍筋配置不合理，表现为箍筋截面过细、间距过大、未设置附加箍筋，也未按螺旋箍筋考虑。致使箍筋难以约束纵向受压钢筋承受压力后的侧向压屈。,2.工程案例,3.4 工程案例,底层混凝土在浇筑时掺加了氯盐防冻剂，对混凝土中的钢筋腐蚀起催化作用。从底层柱破坏处的钢筋实况分析，纵向钢筋和箍筋均已生锈，箍筋直径原为A6mm，锈后实为A 5.2mm。因此，箍筋难以承受柱端截面上纵筋侧向压屈所产生的横拉力，其结果必然使箍筋在其最薄弱处断裂，此断裂后的混凝土保护层剥落，混凝土碎块下掉。,54,2022/11/12,三、 结构设计原因造成的工程事故,1.设计失误的体现,事故结论及教训： 该事故主要是由于在静力分析、沉降估算和箍筋配置等方面设计不当，以及施工时加氯盐防冻而对钢筋未加任何阻锈措施的双重原因造成的。,2.工程案例,3.4 工程案例,55,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.1施工违规的现象,l ）混凝土初期受冻或养护不当 混凝土初期水泥的水化硬化对温度十分敏感。当温度低于 5 时，混凝土强度的增长明显延缓。其原因主要是混凝土中过冷的水会发生迁移，引起各种压力，使混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大、扩展、互相连通，使混凝土的强度有所降低，使混凝土的凝结时间延长。,早期受冻的钢筋混凝士构件往往存在以下缺陷： ( 1 ）混凝土浇筑后立即受冻，其抗压强度损失可达 50以上，其抗拉强度损失可达 40。( 2 ）冻结时水泥石和集料间的粘结力遭到损伤，使混凝土的弹性模量大大降低。 ( 3 ）冻结后的混凝土内部组织松散，严重地影响其耐久性。,2）混凝土麻面、掉角、蜂窝、露筋和空洞,3）模板质量和施工存在的缺陷 模板要求坚固、严密、平整、内面光滑。 模板的缺陷： 强度不足或整体稳定性差而引起塌模； 模板不平整正、拼缝不严，造成麻面、蜂窝孔洞等； 混凝土未达到需要的强度，过早拆模，引起混凝土构件破坏。,56,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.1施工违规的现象,4）施工缝设置不当 新旧混凝土间形成一条连接缝，称为施工缝。,5）钢筋配置存在缺陷（1 ）受力钢筋位置发生重大失误,（2 ）钢筋搭接位置错误，变截面柱钢筋内收,57,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.1施工违规的现象,5）钢筋配置存在缺陷（1 ）受力钢筋位置发生重大失误（2 ）钢筋搭接位置错误，变截面柱钢筋内收（3 ）受力钢筋未搭接或者搭接位置过于集中，锚固严重不足,（4）受力钢筋保护层厚度不足或严重偏差,2.工程案例,58,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.2 工程案例,事故概况：某剧院观众厅看台为框架结构，底层柱从基础到一层大梁，7.2m 高，截面为 740mm x740mm，在 14 根钢筋混凝土柱子中有 13 根有严重的蜂窝现象。具体情况是：柱全部侧面积 142 m2，蜂窝面积有 7.41 m2，占 5 . 2 % ；其中最严重的是 K4 ，仅蜂窝中的露筋面积就有 0.56 m2。露筋位置在地面以上 lm 处更为集中和严重。这正是钢筋的搭接部位。,2.工程案例,59,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,2.工程案例,60,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,事故分析：造成此事故的原因为以下几方面： ( 1 ）混凝土灌注高度太高。 7m 多高的柱子在模板上未留浇筑混凝土的洞口，倾倒混凝土时未用串筒、溜管等设施，违反施工规范中关于混凝土自由倾落高度不宜超过 2m 及柱子分段浇筑高度不应大于 3 . 5m 的规定，致使混凝土在灌注过程中出现离析现象。,2.工程案例,( 2 ）浇筑厚度太厚，捣固要求不严。 施工时未用振捣棒，而采用 6m 长的木杆捣固，并且错误地规定每次灌注厚度以一车混凝土为准，大约厚度为 400mm ，灌注后捣固 30 下即可。这种情况，每次浇筑厚度不应超过 200 mm ，且要随浇随捣，捣固要捣过两层交界处，才能保证捣固密实,( 3 ）柱子钢筋搭接处的净距太小。 只有 31- 37.5mm，小于设计规范规定的柱纵筋净距不应小于 50mm的要求。实际上有的露筋处净距仅为 10 mm ，有的甚至筋碰筋。,61,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,2.工程案例,62,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,事故概况：福建某公司职工宿舍，为四层三跨框架结构，长60m、宽27 . 2m 、高 16.2m ，底层高 4.5m , 其余各层高 4.0m ，建筑面积 6600m2。 1993 年 10 月开工，一层按作为食堂使用建造，使用 8个月后又于1995 年 6-11月在原一层食堂上加建三层宿舍。两次建设均严重违反建设程序，无报建、无勘察、无证设计、无证施工、无质监。此楼投入使用后即出现预兆，1996 年雨季后，西排柱下沉 130mm、西北墙也下沉、墙体开裂、窗户变形； 1997 年 3 月 8 日，底层地面出现裂缝，且多在柱子周围。 3月25 日裂缝急剧发展，当晚7时30分该楼整体倒塌，110人被砸，死亡31人。,2.工程案例,63,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,2.工程案例,64,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,2.工程案例,65,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,事故分析： ( 1 ）倒塌现场的情况是主梁全部断裂为二、三段，次梁有的已碎裂；从残迹看，构件尺寸、钢筋搭接长度、锚固长度均不符合规范规定；柱子多数都断裂成二、三截，有的粉碎。箍筋、拉结筋也均不符合规范规定；柱底单独基础发生锥形冲切破坏，柱的底端冲破底板伸入地基土层内有 400mm 之多；梁、柱筋的锚固长度严重不足，梁的主筋伸入柱内只有 70 -80mm 。,2.工程案例,( 2 ）现场实测数据及估算。,66,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,事故分析： (3）柱下单独基础底板实测及估算。,2.工程案例,67,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,(4）地基土性能,2.工程案例,68,2022/11/12,四、 施工违规造成的而工程事故,1.施工违规的现象,4.3 工程案例,事故结论及教训：( 1 ）实际基础底面压力为天然地基承载力设计值的 2.3-3.6 倍。 造成土体剪切破坏。因而在倒塌前已造成建筑物严重倾斜，柱列沉降量过大、沉降速率过快、墙体和构件开裂、地面柱子周围出现裂缝等现象。而基础板厚度又过小，造成柱下基础板锥形冲切破坏，柱子沉入地基土 400mm之多。,2.工程案例,( 2 ）上部结构配筋过少。 底层中柱纵、横向实际配筋只达到估算需要量的 21.9 和 13. 1 % ; 底层边柱只达到估算需要量的 32.3 和 20. 4 % ；一、二、三层梁的边支座和中间支座处实际配筋也只有估算需要量的 20. 8 和 58.9 。上部结构的构造做法不符合规范要求，表现为梁伸入柱的主筋的锚固长度太短、柱的箍筋设置过少等。,( 3 ）施工质量低劣。 柱基础混凝土取芯两处，分别只有 7 . 4MPa 和 12 . 2MPa ；在倒塌现场，带灰黄色的低强度等级的混凝土遍地可见；采用大量改制钢材，多数钢筋力学性能不符合规范要求；钢筋的绑扎也不符合规范要求。,69,2022/11/12,五、使用及改建不当造成的工程事故,1.使用及改建不当的原因,5.2 工程案例,事故概况：某卷烟厂的生产厂房为一座二层现浇钢筋混凝土框架结构。厂方决定在原有厂房上增加一层。加层设计由烟草专卖局的基建处设计。原建筑长 117m ，宽 58m ，柱网 7.4mx5.4m，有两条伸缩缝，加层设计时认为再加一层没有问题，柱子采用一、二层柱子同样的配筋，混凝土为 C20 ，与原有的一样，加层采用框架。加层屋面按不上人屋面设计。梁、柱现浇，屋盖采用预制预应力空心板。在加层吊装屋顶面板接近完工时，加层部分及