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从齐齐哈尔屋顶坍塌事故说起，结构设计师应该重视这个问题

发布于：2023-07-26 14:05:26 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

关于这起事故的原因，官方公告说的很清楚： 施工单位违规将珍珠岩堆置体育馆屋顶。受降雨影响，珍珠岩浸水增重，导致屋顶荷载增大引发坍塌。

屋面堆载超载，肯定是该事故最主要的技术原因，应该占到事故99%的技术原因，那么是否还存在1%的次要技术原因。我们希望讨论的是，那背后1%的次要技术原因可能是哪些。

类似的钢结构屋顶坍塌事故多次。

2022年4月18日，郑州一酒店的游泳池钢结构屋顶发生局部垮塌，造成3死9伤；

2021年8月8日哈尔滨一办公楼屋顶坍塌，造成4死7伤。

非常巧合的是，这三起屋顶坍塌事故有一些共性。比如：这些屋面都是螺栓球（焊接球）钢网架结构屋面，都是有预制混凝土板屋面，都是北方有保温要求的屋面，都是带装修吊顶的屋面，都是网架被隐藏在闷顶内的屋面。

有些事故中屋顶坍塌，没有临时施工、没有额外重量、没有恶劣天气、没有人为破坏，也塌掉了。我们要理性地看待多次事故的特殊性（每次主因都不同），找到其背后隐藏的共性。

如果这些同类事故，其背后隐藏的1%的次要技术原因，是有规律的话，我们找出其背后的一般共性规律，并且都避免的话，也可以避免大部分的同类事故。这才是我们从这些事故中，最应该总结的经验，吸取的教训。

总结这些同类事故的原因，有如下几种可能的情况：

1、可能屋面堆载超载，超出屋面结构承载力。

2、钢网架结构可能局部锈蚀，导致部分杆件和节点承载力降低。钢网架结构封闭在吊顶内部，闷顶内钢构件表面结露、锈蚀不易察觉。年久失修缺乏维护，忽视了钢网架结构的防腐处理，锈蚀引起杆件和节点承载力降低，可能进而引起坍塌事故。

3、装修施工可能不规范，野蛮装修施工，破坏原有结构，或者拆除承重墙等，导致原结构承载力降低。

4、原结构的施工可能不规范，或者存在明显的施工缺陷，比如，材料强度不达标，偷工减料，材料以次充好等。钢网架结构杆件多、节点多，部分位置存在施工缺陷等。

5、使用阶段，业主使用可能不规范。业主要求额外增加较多吊挂荷载（比如重型灯具），额外增加夹层等。

6、原建筑的屋面钢结构设计的安全冗余度可能偏低。对钢网架结构+混凝土屋面板，这种结构形式认识不足，对预制混凝土屋面板和水泥基保温层的自重荷载、检修荷载等估算不足，设计时片面追求“最低用钢量”，安全冗余度可能偏低。

（1）钢网架结构是轻型大跨度的结构体系，其对超载比较敏感。钢网架结构+混凝土屋面板（结构层或保温层），活荷载只有0.5KN/m2；但是坡屋面的工平整度稍微差一点，或者施工时结构自然挠度，局部多浇筑一点点混凝土，就会大大超过设计的恒荷载。即使局部只多浇筑了3公分混凝土结构层或找平层（坡屋面的厚薄不均匀肉眼看不出来），其自重0.75KN/m2，也超过了不上人屋面的活荷载0.5KN/m2，施工阶段混凝土浇筑超载的可能性非常大，自重超载对结构影响非常大。

（2）钢网架结构，每根杆件都是受力杆件，一根杆件破坏退出工作，周边杆件很难承担某根杆件退出工作导致的额外荷载。往往是某一根杆件或某个节点破坏，导致大面积整体结构失效坍塌。钢网架结构软件自动计算，受力大的杆件截面大，受力小的杆件截面小，多数杆件的安全冗余度都不高，多数杆件也就保留20%左右安全冗余度。但是在混泥土浇筑极易超载、装修面层容易超载、检修容易超载、施工缺陷、不利天气等多种因素下，某一根杆件极易突破这20%的安全冗余度。某一根杆件或节点破坏，会导致连锁反应大面积破坏坍塌。

设计时，应该重视这种结构形式的特殊性，针对钢网架+混凝土楼板的结构，保留更多的安全冗余度。

但是二十多年前，这种结构形式在北方建筑中普遍采用，现在应该怎么办呢？

结构工程领域，同样的多次事故、总结经验、纠正补救也曾发生过。

几年前哈尔滨、无锡，相继发生了高架桥垮塌事故，主要原因都是大货车超载，单边行驶，导致独柱墩位置桥板倾覆坍塌。事故原因，是大货车超载单边行驶，但是作为结构设计人员，大家普遍认为，可能有1%的事故技术原因是： 设计规范有点落后时代了 （不是设计师个人原因），没有考虑到新时代道路运输的复杂性，极限超载情况有可能发生，独柱墩有其自身的局限性，还可能再次发生事故；正因为大家发现了这个技术问题，全国各地都开始加固改造单柱桥墩，增加桥墩的侧向支撑。