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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:2023-07-27 16:19:27 来自:建筑结构/钢结构工程 [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已多次发生。

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,都是钢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,也坍塌了。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,部分位置可能存在施工缺陷等。

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;但是坡屋面的施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(坡屋面施工成型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 网架结构设计软件自动计算,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,还可能再次发生同类事故 ;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。  


写在最后的建议:

近些年,我国发生了多起钢结构屋面坍塌事故,尤其是老旧建筑物的钢结构屋面坍塌事故占比较高。建议对 超过20年楼龄的大跨度钢结构屋面 ,建立常态化的检查制度,每隔3年进行检查、评审、验收,建立相关档案资料,发现问题及时补救,避免此类事故再次发生。

另外,相关的国家规范、标准是否可以修正,针对钢网架结构+混凝土屋面板这种容易发生事故的结构形式,给出更多技术引导,遇到这种结构形式,应该采取一些特殊的技术措施。

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

钢结构工程

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