第四章 混凝土結構工程事故分析與處理

2023/2/5土木建筑學院

岳建偉河南大學工程事故分析與處理22023/2/5第四章混凝土結構工程事故分析與處理

混凝土工程質量控制要點1材料不合格造成的工程事故2設計原因造成的工程事故3

施工違規(guī)造成的而工程事故4

使用及改建造成的工程事故5

環(huán)境因素引起的工程事故632023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制1.1組成混凝土材料的質量控制l）水泥

水泥的相對密度、強度、細度、凝結時間、安定性等品質必須符合國家有關標準,而安定性與水泥中的游離CaO、MgO、SO2和含堿量Na2O、K2O等有關。

應對出廠合格證和出廠日期進行檢查驗收；

水泥應按廠家、品種、標號、批號分別存運，嚴禁混雜；嚴禁不同的水泥隨意換用。2）集料

石子和砂起骨架作用，稱為“集料”或“骨料”。石子為“粗集料”，砂為“細集料”。

集料應符合顆粒級配、強度、堅固性、針片狀顆粒含量、含泥量、有害物質含量要求。

不得采用風化砂、特細砂、鐵路道碴石及用不同來源的砂、石摻雜混合作為骨料材料。3）拌和用水

拌和用水按水源可分為飲用水、地表水、地下水、海水以及經適當處理或處置后的工業(yè)廢水五大類。地表水和地下水總含鹽量及有害離子的含量大大超過規(guī)定值時，進行適用性檢驗合格后方能使用。

考慮到海岸地區(qū)的特點，允許用海水拌制素混凝土，但不得用于拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。4）外加劑

外加劑有改變混凝土流變性能的減水劑、調節(jié)凝結硬化性能的早強劑、改善耐久性能的阻銹劑、改善混凝土特殊性能的膨脹劑等，使用時要符合《混凝土外加劑》和《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》的要求。42023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制1.2混凝土配合比的質量控制混凝土配合比設計必須達到以下四項基本要求：l）滿足結構設計的強度等級要求；

2）滿足混凝土施工所要求的和易性；摻雜混合作為骨料材料。3）滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；4）符合經濟原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。52023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制1.2混凝土配合比的質量控制結合現場實際試驗，混凝土配合比調整的原則如下：

l）水灰比控制的原則

水灰比較小時，混凝土的強度、耐久性較高，但耗用水泥較多，而且硬化過程中散發(fā)熱量也較大。因此，確定水灰比的原則是在滿足強度及耐久性要求的前提下盡可能選用較大的水灰比，以節(jié)約水泥并滿足大體積混凝土的低熱性要求。

對于強度及耐久性要求均較低的混凝土不宜采用過大的水灰比。因水灰比過大（大于0.70~0.75）時，將使混凝土拌和物的粘聚性及保水性明顯變差。2）單位用水量的確定原則

確定單位用水量時，應以混凝土拌和物達到要求的流動性為準。影響混凝土用水量的因素很多，如石子最大粒徑、砂石品質及級配、水泥需水性等，所以很難用公式精確計算出應采用的用水量。3）砂率的控制原則

砂率是表示砂與石子之間的組合關系。砂率的變化會使骨料的總表面積發(fā)生明顯的變化，將對混凝土拌和物的流動性特別是粘聚性有很大的影響。合理的砂率值主要應根據混凝土拌和物的坍落度、粘聚性及保水性等特征來確定。4）配合比的控制62023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制1.3鋼筋材料的質量控制

l）在施工中，不宜以強度等級較高的鋼筋代替原設計中的縱向受力鋼筋。

2）鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于

1.25（強屈比）。

3）鋼筋的屈服強度實測值與鋼筋強度標準值的比值不應大于

1.3（超強比）。一、混凝土工程質量控制要點72023/2/5強屈比不小于1.25，是為了保證塑性鉸有足夠的轉動能力與耗能能力。如果屈服比值實測值足夠大，隨鋼筋應變所增加的強化段抗力足以形成塑性鉸并適當擴大，鋼筋在大變形條件下具有必要的強度潛力。

1.混凝土結構材料的質量控制

超強比不大于1.30的主要是因為抗震結構的縱向受力鋼筋屈服強度過大，導致鋼筋屈服強度離散性過大，造成構件應該形成塑性鉸的位置不能出現塑性鉸，導致鋼筋延性破壞轉為脆性破壞的嚴重后果。

超強比的規(guī)定主要配合框架設計中“強柱弱梁、強剪弱彎”所規(guī)定的內力調整。82023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.1混凝土的拌制、運輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護

l）拌制

混凝土的攪拌要注意投料順序和攪拌時間。

用入工拌和時的加料順序：水泥加入砂中干拌兩遍-加入石子干拌一遍-加水濕拌至均勻即可。

用機械攪拌時的投料順序是：砂子-水泥-倒入石子，將水泥夾于砂石之間。最后加水攪拌，不會使水泥吸水成團，產生“夾生”現象。2）運輸

運輸應滿足三個基本要求：①保證混凝土的澆筑量；②應使混凝土在初凝之前澆筑完畢；③在運輸過程中應保持混凝土的均勻性，避免產生分層離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產生初凝等現象。3）澆筑應滿足以下要求：①混凝土應在初凝前澆筑，如已有初凝現象，則應再進行一次強力攪拌，才能入模；如混凝土在澆筑前有離析現象，必須重新拌和后才能澆筑。2.結構施工過程的質量控制②自由傾落高度對于少筋混凝土，由料斗、漏斗進行澆筑時，不應超過2m；對豎向結構澆筑混凝土的高度不超過3m；對于配筋較密或不便搗實的結構，不宜超過60cm。否則，應采用串筒、溜槽和振動串筒下料，防產生離析。③澆筑豎向結構混凝土前，底部應先澆入50~100mm厚與混凝土成分相同的水泥砂漿，避免產生蜂窩麻面。92023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.1混凝土的拌制、運輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護

4）振搗混凝土澆筑后應立即振搗。一般說，振搗時間越長，力量越大，混凝土越密實，質量越好；但流通性大的混凝土要防止因振搗時間過長產生泌水離析現象。振搗時間以水泥漿上浮使混凝土表面平整為止?；炷脸跄蟛辉试S再振搗。5）養(yǎng)護

分自然養(yǎng)護和人工養(yǎng)護。自然養(yǎng)護就是在常溫（平均氣溫不低于5℃）下，用澆水或保水方法使混凝土在規(guī)定的期間內有適宜的溫濕條件進行硬化。

澆注后12h內即應覆蓋和澆水使其保持濕潤狀態(tài)。澆水養(yǎng)護日期硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽拌制的混凝土不得少于7晝夜；摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土，不得少于14晝夜。2.結構施工過程的質量控制102023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.2混凝土結構施工縫的設置

在施工中，混凝土的澆筑因施工技術等原因不能連續(xù)進行而需要設置豎向或水平的施工縫。2.結構施工過程的質量控制

一般情況下，施工縫應留在混凝土受力較小的部位，特別是受拉力、剪力較小的部位。同一混凝土灌筑區(qū)的整體結構一般不留施工縫。112023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.2混凝土結構施工縫的設置

2.結構施工過程的質量控制122023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.2混凝土結構施工縫的設置

2.結構施工過程的質量控制132023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.2混凝土結構施工縫的設置

l）混凝土柱和梁的施工縫施工縫應垂直于構件的縱向軸線，柱子留置在基礎的頂面，梁或吊車梁牛腿的下面、無梁樓板柱帽的下面，如梁的負彎矩鋼筋向下彎入柱內，施工縫也可以放在這些鋼筋的下端，以便于綁扎梁的鋼筋。

2）單向板、平板樓板施工縫可留置在平行于板的短邊的任何位置。2.結構施工過程的質量控制3）高度超過lm或與板連成整體的大斷面梁，可設置在樓板底面以下20-30mm處4）有主次梁的樓板，最好順著次梁的方向澆筑，施工縫留置在次梁跨度的中間1/3范圍內。142023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.2混凝土結構施工縫的處理

l）在已硬化的混凝土表面（混凝土強度達到120kPa以上）澆筑混凝土前，應清除施工縫表面的垃圾、水泥薄膜及表面松動的砂石和軟弱的混凝土層，同時還要將表面鑿毛，用水沖洗干凈并充分澆水潤濕，一般潤濕時間不少于24h。2）繼續(xù)澆筑混凝土前，水平施工縫宜先鋪一層

10mm-15mm厚的水泥砂漿，配合比要與混凝土內的砂漿相同。不至于形成新舊混凝土裂紋。2.結構施工過程的質量控制3）應對施工縫內新澆筑的混凝土加強振搗，但不要擾動已終凝的混凝土。152023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.3模板工程的質量控制

l）保證土木工程結構和構件各部分形狀尺寸及相互位置正確。2）具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受新澆混凝土的重量和側壓力，以及施工過程中所產生的荷載。2.結構施工過程的質量控制3）模板接縫不應漏漿。4）構造簡單，裝拆方便，并便于鋼筋的綁扎與安裝、混凝土的澆筑。162023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.4混凝土結構梁板模板l）混凝土柱和梁的施工縫施工縫應垂直于構件的縱向軸線，柱子留置在基礎的頂面，梁或吊車梁牛腿的下面、無梁樓板柱帽的下面，如梁的負彎矩鋼筋向下彎入柱內，施工縫也可以放在這些鋼筋的下端，以便于綁扎梁的鋼筋。

2.結構施工過程的質量控制172023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.5鋼筋綁扎施工質量問題2.結構施工過程的質量控制混凝土墊塊數量不足基礎梁施工完成后發(fā)現柱筋偏位線管不要大量水平穿過剪力墻柱筋偏位受力主筋未綁扎到位182023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.6鋼筋綁扎施工質量問題2.結構施工過程的質量控制192023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制2.7柱墻模板2.結構施工過程的質量控制202023/2/5一、混凝土工程質量控制要點1.混凝土結構材料的質量控制主體結構施工質量亮點照片2.結構施工過程的質量控制212023/2/5二、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）水泥過期或受潮

水泥的允許儲存期為出廠后3個月。水泥在儲存3個月后按過期水泥使用。3個月后，水泥的強度將降低10％~20%;6個月后，降低15％~30%；一年以后，約降低25％~40％。2）水泥中含有害物質

游離的CaO和MgO水化作用很慢。它們往往在水泥凝結硬化后還繼續(xù)進行水化反應，使得已發(fā)生均勻體積變化而凝結的水泥漿體繼續(xù)產生劇烈的不均勻體積變化。嚴重時會發(fā)生混凝土開裂甚至崩潰的質量事故。3）堿-集料反應

堿-集料反應是指水泥中的堿（如Ca(OH)2

和易生成NaOH的Na2O)，與集料中的活性SiO2發(fā)生反應，生成堿的硅酸鹽凝膠體，吸水膨脹，引起混凝土開裂的現象。4）集料中含雜質過多5）鋼筋技術性能缺陷一般碳素鋼屈強比為0.6~0.65，低合金結構鋼屈強比為0.65~0.75，合金結構鋼屈強比為0.84~0.86?；炷两Y構中鋼筋屈強比宜控制為0.60~0.75，此值過高表示鋼筋混凝土構件的延性低。222023/2/5二、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，廣西某車間為單層磚房，建筑面積221m2，屋蓋采用預制空心板和12m跨現澆鋼筋混凝土大梁。屋面荷載經梁傳給MUl0磚、M5砂漿砌筑的490mmx870mm磚柱和490mmx620mm壁柱上。此車間于1983年10月開工，當年12月9日澆筑完大梁混凝土，12月29日安裝完屋蓋預制板，1984年1月3日拆完大梁底模板和支撐。1月4日下午廠房全部倒塌。232023/2/5二、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242023/2/5二、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)鋼筋混凝土大梁原設計為C20混凝土。施工時，使用的是進場已3個多月并存放在潮濕地方已有部分硬塊的325號水泥。這種受潮水泥應通過試驗按實際強度用于不重要的構件或砌筑砂漿，但施工單位卻仍用于澆筑大梁，并且采用人工攪拌和振搗，配合比也不嚴格。用回彈儀測定大梁混凝土的平均抗壓強度只有5N/mm2左右，有些地方竟測不到回彈值。(2)在倒塌的大梁中，發(fā)現有斷磚塊和拳頭大小的石塊。(3)配筋情況，縱筋原設計為10φ22，實配7φ20,3φ22；箍筋原設計為φ8@250，實配φ6@300，分別僅為設計需要量的88％和47％。2.工程案例252023/2/5二、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工程案例事故結論及教訓：(1)經實際荷載復核。該倒塌事故是因施工中大梁混凝土強度過低，在大梁拆除底模后，受壓區(qū)混凝土被壓碎所引發(fā)。進而導致整個房屋倒塌。使用過期受潮水泥是主要原因，混凝土配比不嚴、搗固不實、配筋不足也是重要原因。(2)為防止水泥受潮，現場倉庫應盡量密閉。包裝水泥存放時應墊起離地300mm以上，離墻的距離也要大于300mm，堆放高度不超過10包。臨時露天暫存水泥應用防雨篷布蓋嚴，底板要墊高，并采取油氈、油紙或油布鋪墊等防潮措施。(3)過期（3個月）水泥使用時，應進行試驗，按試驗結果使用。

(4)受潮水泥應按規(guī)定使用。2.工程案例262023/2/5二、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工程案例事故概況：如所示，河南某中學教學樓為三層磚混結構，全長42.4m，開間3.2m，進深6.4m,層高3.45m，單面走廊，每三開間配置兩根混凝土為C20的進深梁，上鋪預制空心板。該樓1982年8月開工，11月主體結構完工，在進行屋面施工時，屋面進深梁突然斷裂，造成屋面局部倒塌2.工程案例272023/2/5二、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282023/2/5二、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）進深梁設計時為C20混凝土，施工時未留試塊，事后鑒定其強度等級只有C7.5左右。在梁的斷口處可清楚地看出砂石未洗凈，骨料中混有粘土塊、石灰顆粒和樹葉等雜質(2）混凝土采用的水泥是當地生產的400號普通硅酸鹽水泥，后經檢驗只達到350號，施工時當作400號水泥配制混凝土，導致混凝土實際強度達不到設計強度。(3）在進深梁斷口上發(fā)現主筋偏在一側，梁的受拉區(qū)1/3寬度內幾乎沒有鋼筋，這種主筋布置使梁在屋蓋荷載作用下處于彎、剪、扭受力狀態(tài)，使梁的支承處作用有扭力矩。墻體檢查未發(fā)現有質量問題。2.工程案例292023/2/5二、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302023/2/5二、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 58.27kN,

上鋼筋:2d16, 實際面積:402.12mm2,計算面積:344.73mm2

下鋼筋:2d16, 實際面積:402.12mm2,計算面積:344.73mm2正彎矩 80.78kN*m,上鋼筋:2d16, 實際面積:402.12mm2,計算面積:344.73mm2

下鋼筋:5d18, 實際面積:1272.35mm2,計算面積:1041.19mm2負彎矩 -57.47kN*m,剪力 48.63kN,

上鋼筋:5d20, 實際面積:1570.80mm2,計算面積:1320.69mm2下鋼筋:4d12, 實際面積:452.39mm2,計算面積:396.21mm22.工程案例312023/2/5二、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322023/2/5二、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工程案例事故結論及教訓：

綜合以上分析，可以得出進深梁的斷裂主要原因由于該梁受有扭矩和剪力產生的較大剪應力，而梁的混凝土強度又過低，導致梁發(fā)生剪切破壞，其中混凝土骨料含過量的土塊等有害雜質，又是混凝土強度過低的主要原因。2.工程案例332023/2/5二、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工程案例事故概況：某省現代城為地上26-28層（裙樓5-6層）地下二層的框架一剪力墻結構，采用泵送商品混凝土施土。該工程地下負二層柱與負一層樓面梁接頭混凝土于以2003年1月6日試配，1月28日澆搗，在澆搗11軸xD軸和11軸xE軸負二層柱與負一層梁接頭（圖1）混凝土（設計要求為C50）時，誤用了C40舊的泵送商品混凝土。因而需對接頭混凝土進行混凝土強度檢測、分析和鑒定，以便正確處理該項混凝土施工質量事故。2.工程案例342023/2/5二、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352023/2/5二、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試配結果

混凝土配合比設計為C40，采用重量配合比，水泥（PO42.5)384kg，細集料（中砂）676kg，粗集料（卵石）1118kg，拌和水160kg，外加FDN-5L高效減水劑16kg,II級粉煤灰45kg,機械攪拌和搗固，坍落度16-18cm，抗壓強度實測值3天為24.1N/m2，7天為38.8N/m2,28天為49.1N/m2。以上配合比中的粗、細集料均按干燥狀態(tài)計量。2.工程案例362023/2/5二、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工程案例現場混凝土檢測結果：用混凝土回彈儀，在11軸xD軸和11軸xE軸負二層柱與負一層梁接頭部位，回彈了十個測區(qū)，每個測區(qū)回彈了16個點?？紤]混凝土碳化降低系數及泵送混凝土提高的修正系數之后，混凝土強度平均值11軸xD軸和11軸xE軸梁柱接頭分別為55.9MPa和52.0MPa，強度標準差為3.86MPa和3.98MPa；強度推定值為49.6MPa和45.5MPa。齡期五個月的認定值均低于設計要求的C50強度等級。2.工程案例372023/2/5二、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工程案例梁柱接頭處混凝土強度分析：1）間接配筋對混凝土抗壓強度的提高間接配筋提供的抗壓承載力為以C45強度的混凝土截面為例，截面混凝土提供的承載力為2.工程案例382023/2/5二、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

若考慮沿柱截面周邊配置的縱向鋼筋對混凝土的側向約束，混凝土抗壓承載力還會有所提高。

由雙向多肢箍筋形成的間接鋼筋網對提高混凝土抗壓強度的貢獻可偏安全地考慮為15%，按實測混凝土抗壓強度較小值45.5MPa計算，混凝土的抗壓強度可提高為45.5×1.15=52.3MPa>50MPa。因而能滿足混凝土強度等級為C50的設計要求。

2.工程案例392023/2/5二、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工程案例梁柱接頭處混凝土強度分析：2）隨齡期增長混凝土強度的提高2.工程案例402023/2/5二、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工程案例結論

根據28天混凝土試塊試壓結果、150天齡期回彈實測數據，僅考慮雙向多肢箍筋作為間接鋼筋的約束作用對混凝土抗壓強度提高的貢獻，或僅考慮混凝土強度隨齡期增長的特性，KZZ1和KZZ2a梁柱接頭處的混凝土實際抗壓強度可滿足C50的設計要求。2.工程案例412023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現3.1設計失誤的表現l）方案欠妥

基礎置于持力層的承載力相差很大的兩種或多種土層上而未妥善處理；

房屋形體不對稱，荷載分布不均勻；

主、次梁支承受力不明確，工業(yè)廠房或大空間采用輕屋架而沒有設置必要的支撐；

受動力作用的結構與振源振動頻率相近而未采取措施；結構整體穩(wěn)定性不夠等。

2）計算錯誤

計算和繪圖錯誤而又未認真校對；

荷載漏算或少算；

抄圖或采用標準圖后未結合實際情況復核，有的甚至少配鋼筋或降低材料強度等級；

所遇問題比較復雜，簡化不當；

盲目相信電算，輸入有誤或與編制程序的假定不符；

設計時所取可靠度不足等。3）構造處置不當

梁下未設置梁墊；

預埋件設置不當；

鋼筋錨固長度不夠，節(jié)點設計不合理等。

4）對突發(fā)事故缺少二次防御能力

如：英國某公寓住宅因17層上有一家住戶燃氣爆炸而引起整個樓層連續(xù)倒塌。

我國某招待所因食堂煤氣爆炸而使整個建筑倒塌；某商店因一底層柱被汽車撞壞而引起整個房屋破壞等。422023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故概況：某學校綜合教學樓共二層，底層及二層均為階梯教室，頂層設計為上人層頂，可作為文化活動場所。主體結構采用三跨，共計14.4m寬的復合框架結構，如圖4-6所示。屋面為120mm現澆鋼筋混凝土梁板結構，雙層防水。樓面為現澆鋼筋混凝土大梁，鋪設80mm的鋼筋混凝土平板，水磨石地面，下為輕鋼龍骨、吸音石膏板吊頂。在施工過程中拆除框架模板時發(fā)現復合框架有多處裂縫，并發(fā)展很快，對結構安全造成危害，被迫停工檢測。2.工程案例3.2工程案例432023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現2.工程案例3.2工程案例442023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故分析：

事故的主要原因是選型不當，框架受力不明確。

按框架計算，構件橫梁桿件主要受彎曲作用，但本樓框架兩側加了兩個斜向桿，有點畫蛇添足。這斜桿將對橫梁產生不利的拉伸作用。2.工程案例3.2工程案例

計算時，簡單地將中間豎桿作為橫向桿的支座，橫梁按三跨連續(xù)梁計算，實際上由于節(jié)點處理不當和豎桿剛性不夠，斜桿向外的擴展作用明顯。

按剛性支承的連續(xù)梁計算來選擇截面本來就偏小，彎矩分布也與實際結構受力不符。加上不利的兩端拉伸作用，下弦橫梁就出現嚴重的裂縫。452023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故處理：

由于本樓為大開間教室，使用人數集中，安全度要求高一些，而結構在未使用時就嚴重開裂，顯然不宜使用，決定加固。加固方案不考慮原結構承載力，而是采用與原結構平行的鋼桁架代替上部結構，基礎及柱子也作相應加固，雖然加固及時未造成人員傷亡，但加固費用很大，造成很大的經濟損失。2.工程案例3.2工程案例462023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故概況：

某市一百貨商店，主體為三層，局部為四層，主體結構采用鋼筋混凝土框架結構。框架柱開間6.6m，層高4.5m，框架柱采用現澆鋼筋混凝土，強度等級為C30，樓板為預應力圓孔板。工程于1982年開工，當主體結構已全部完工，四層外墻已裝飾完畢，在層面鋪找平防水層時，發(fā)生大面積倒塌。經檢查，其中有5根柱子被壓酥，8根橫梁被折斷。2.工程案例3.3工程案例472023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現2.工程案例3.3工程案例482023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故分析：

經復核，原設計計算有嚴重失誤，有以下幾方面：(l）漏算荷載，其中有些飾面荷載未計算，屋面爐渣找坡平均厚度為100mm，而設計中僅按檐口處的厚度45mm計算，偏小很多2.工程案例3.3工程案例（2）框架內力計算有誤，主要是未考慮內力不利組合，致使有10處橫梁計算配筋面積過小。有一層大梁的支座配筋量僅為正確計算所需的44％-46％。(3）計算簡化不當。實際結構是次梁支于框架梁上。次梁為現澆連續(xù)梁，計算時按簡支梁計算反力。實際上第二支座處的反力比按簡支梁計算要大，簡支梁為0.5qL，連續(xù)梁為0.625qL，由次梁傳給框架梁的荷載少計了20％。492023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故概況：某六層兩跨連續(xù)梁的現澆鋼筋混凝土內框架結構。預應力空心樓板，房屋四周的底層和二層為490mm厚承重磚墻，二層以上為370mm厚承重磚墻。全樓底層5.0m高，用作餐廳，底層以上層高3.6m，用作客房。底層中間柱截面為圓形，直徑550mm，配置9B

22縱向受力鋼筋，A

6@200箍筋。柱基礎的底面積為3.50mX3.50m的單柱鋼筋混凝土階梯形基礎；四周承重墻為磚砌大放腳條形基礎，底部寬度1.60m。2.工程案例3.4工程案例502023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故概況：

持力土層為粘性土，二者均以地基承載力fk=180kpa，并考慮基礎寬度、深度修正后的地基承載力特征值設計的。該房屋的一層鋼筋混凝土工程在冬季進行施工，為混凝土防凍而在澆筑混凝土時摻入了水泥用量3%的氯鹽。該工程建成使用兩年后，某天突然在底層餐廳A柱柱頂附近處，掉下一塊約40mm直徑的混凝土碎塊。餐廳和旅館立即停止營業(yè)，查找原因。

2.工程案例3.4工程案例512023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現2.工程案例3.4工程案例522023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故分析：

經檢查發(fā)現，結構設計中對兩跨連續(xù)梁施加于柱的荷載，均是按每跨50%的全部恒荷載、活荷載傳遞給柱估算的，另50%由承重墻承受，與理論上準確的兩跨連續(xù)梁傳遞給柱的荷載相比，少算25%的荷載。柱基礎和承重墻基礎雖均按fk=180kpa時設計，但經復核，兩側承重墻計算沉降量估計在45mm左右，混凝土柱下基礎的計算沉降量估計在34mm左右，它們間的沉降差為11mm，是允許的。2.工程案例3.4工程案例

但是，由于支承連續(xù)梁的承重墻相對“軟”（沉降量相對大），而支承連續(xù)梁的柱相對“硬”（沉降量相對?。率箻巧w荷載向柱的方向調整，使得中間柱實際承受的荷載比設計值大，而兩側承重墻實際承受的荷載比設計值要小。532023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故分析：可見，柱實際承受的荷載將比設計值要大很多。柱雖然按直徑550mm圓形截面鋼筋混凝土受壓構件設計，配置9B

22縱向鋼筋，從截面承載力看是足夠的，但箍筋配置不合理，表現為箍筋截面過細、間距過大、未設置附加箍筋，也未按螺旋箍筋考慮。致使箍筋難以約束縱向受壓鋼筋承受壓力后的側向壓屈。2.工程案例3.4工程案例

底層混凝土在澆筑時摻加了氯鹽防凍劑，對混凝土中的鋼筋腐蝕起催化作用。從底層柱破壞處的鋼筋實況分析，縱向鋼筋和箍筋均已生銹，箍筋直徑原為A

6mm，銹后實為A5.2mm。因此，箍筋難以承受柱端截面上縱筋側向壓屈所產生的橫拉力，其結果必然使箍筋在其最薄弱處斷裂，此斷裂后的混凝土保護層剝落，混凝土碎塊下掉。542023/2/5三、結構設計原因造成的工程事故1.設計失誤的體現事故結論及教訓：

該事故主要是由于在靜力分析、沉降估算和箍筋配置等方面設計不當，以及施工時加氯鹽防凍而對鋼筋未加任何阻銹措施的雙重原因造成的。2.工程案例3.4工程案例552023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.1施工違規(guī)的現象l）混凝土初期受凍或養(yǎng)護不當

混凝土初期水泥的水化硬化對溫度十分敏感。當溫度低于5℃時，混凝土強度的增長明顯延緩。其原因主要是混凝土中過冷的水會發(fā)生遷移，引起各種壓力，使混凝土內部孔隙及微裂縫逐漸增大、擴展、互相連通，使混凝土的強度有所降低，使混凝土的凝結時間延長。早期受凍的鋼筋混凝士構件往往存在以下缺陷：

(1）混凝土澆筑后立即受凍，其抗壓強度損失可達50％以上，其抗拉強度損失可達40％。(2）凍結時水泥石和集料間的粘結力遭到損傷，使混凝土的彈性模量大大降低。(3）凍結后的混凝土內部組織松散，嚴重地影響其耐久性。

2）混凝土麻面、掉角、蜂窩、露筋和空洞3）模板質量和施工存在的缺陷

模板要求堅固、嚴密、平整、內面光滑。

模板的缺陷：①強度不足或整體穩(wěn)定性差而引起塌模；②模板不平整正、拼縫不嚴，造成麻面、蜂窩孔洞等；

③混凝土未達到需要的強度，過早拆模，引起混凝土構件破壞。562023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.1施工違規(guī)的現象4）施工縫設置不當

新舊混凝土間形成一條連接縫，稱為施工縫。5）鋼筋配置存在缺陷（1）受力鋼筋位置發(fā)生重大失誤（2）鋼筋搭接位置錯誤，變截面柱鋼筋內收572023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.1施工違規(guī)的現象5）鋼筋配置存在缺陷（1）受力鋼筋位置發(fā)生重大失誤（2）鋼筋搭接位置錯誤，變截面柱鋼筋內收（3）受力鋼筋未搭接或者搭接位置過于集中，錨固嚴重不足（4）受力鋼筋保護層厚度不足或嚴重偏差2.工程案例582023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.2工程案例事故概況：某劇院觀眾廳看臺為框架結構，底層柱從基礎到一層大梁，7.2m高，截面為740mmx740mm，在14根鋼筋混凝土柱子中有13根有嚴重的蜂窩現象。具體情況是：柱全部側面積142m2，蜂窩面積有7.41m2，占5.2%；其中最嚴重的是K4，僅蜂窩中的露筋面積就有0.56m2。露筋位置在地面以上lm處更為集中和嚴重。這正是鋼筋的搭接部位。2.工程案例592023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象2.工程案例602023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象事故分析：造成此事故的原因為以下幾方面：(1）混凝土灌注高度太高。7m多高的柱子在模板上未留澆筑混凝土的洞口，傾倒混凝土時未用串筒、溜管等設施，違反施工規(guī)范中關于混凝土自由傾落高度不宜超過2m及柱子分段澆筑高度不應大于3.5m的規(guī)定，致使混凝土在灌注過程中出現離析現象。2.工程案例(2）澆筑厚度太厚，搗固要求不嚴。

施工時未用振搗棒，而采用6m長的木桿搗固，并且錯誤地規(guī)定每次灌注厚度以一車混凝土為準，大約厚度為400mm，灌注后搗固30下即可。這種情況，每次澆筑厚度不應超過200mm，且要隨澆隨搗，搗固要搗過兩層交界處，才能保證搗固密實(3）柱子鋼筋搭接處的凈距太小。

只有31-37.5mm，小于設計規(guī)范規(guī)定的柱縱筋凈距不應小于50mm的要求。實際上有的露筋處凈距僅為10mm，有的甚至筋碰筋。612023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象2.工程案例622023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例事故概況：福建某公司職工宿舍，為四層三跨框架結構，長60m、寬27.2m、高16.2m，底層高4.5m,其余各層高4.0m，建筑面積6600m2。1993年10月開工，一層按作為食堂使用建造，使用8個月后又于1995年6-11月在原一層食堂上加建三層宿舍。兩次建設均嚴重違反建設程序，無報建、無勘察、無證設計、無證施工、無質監(jiān)。此樓投入使用后即出現預兆，1996年雨季后，西排柱下沉130mm、西北墻也下沉、墻體開裂、窗戶變形；1997年3月8日，底層地面出現裂縫，且多在柱子周圍。3月25日裂縫急劇發(fā)展，當晚7時30分該樓整體倒塌，110人被砸，死亡31人。2.工程案例632023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例2.工程案例642023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例2.工程案例652023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例事故分析：

(1）倒塌現場的情況是主梁全部斷裂為二、三段，次梁有的已碎裂；從殘跡看，構件尺寸、鋼筋搭接長度、錨固長度均不符合規(guī)范規(guī)定；柱子多數都斷裂成二、三截，有的粉碎。箍筋、拉結筋也均不符合規(guī)范規(guī)定；柱底單獨基礎發(fā)生錐形沖切破壞，柱的底端沖破底板伸入地基土層內有400mm之多；梁、柱筋的錨固長度嚴重不足，梁的主筋伸入柱內只有70-80mm。2.工程案例(2）現場實測數據及估算。662023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例事故分析：

(3）柱下單獨基礎底板實測及估算。2.工程案例672023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例(4）地基土性能2.工程案例682023/2/5四、施工違規(guī)造成的而工程事故1.施工違規(guī)的現象4.3工程案例事故結論及教訓：(1）實際基礎底面壓力為天然地基承載力設計值的2.3-3.6倍。

造成土體剪切破壞。因而在倒塌前已造成建筑物嚴重傾斜，柱列沉降量過大、沉降速率過快、墻體和構件開裂、地面柱子周圍出現裂縫等現象。而基礎板厚度又過小，造成柱下基礎板錐形沖切破壞，柱子沉入地基土400mm之多。2.工程案例(2）上部結構配筋過少。

底層中柱縱、橫向實際配筋只達到估算需要量的21.9％和13.1%;底層邊柱只達到估算需要量的32.3％和20.4%；一、二、三層梁的邊支座和中間支座處實際配筋也只有估算需要量的20.8％和58.9％。上部結構的構造做法不符合規(guī)范要求，表現為梁伸入柱的主筋的錨固長度太短、柱的箍筋設置過少等。(3）施工質量低劣。

柱基礎混凝土取芯兩處，分別只有7.4MPa和12.2MPa；在倒塌現場，帶灰黃色的低強度等級的混凝土遍地可見；采用大量改制鋼材，多數鋼筋力學性能不符合規(guī)范要求；鋼筋的綁扎也不符合規(guī)范要求。692023/2/5五、使用及改建不當造成的工程事故1.使用及改建不當的原因5.2工程案例事故概況：某卷煙廠的生產廠房為一座二層現澆鋼筋混凝土框架結構。廠方決定在原有廠房上增加一層。加層設計由煙草專賣局的基建處設計。原建筑長117m，寬58m，柱網7.4mx5.4m，有兩條伸縮縫，加層設計時認為再加一層沒有問題，柱子采用一、二層柱子同樣的配筋，混凝土為C20，與原有的一樣，加層采用框架。加層屋面按不上人屋面設計。梁、柱現澆，屋蓋采用預制預應力空心板。在加層吊裝屋頂面板接近完工時，加層部分及二層突然倒塌。2.工程案例702023/2/5五、使用及改建不當造成的工程事故1.使用及改建不當的原因5.2工程案例2.工程案例712023/2/5五、使用及改建不當造成的工程事故1.使用及改建不當的原因5.2工程案例事故分析：現場查看，加層柱子的上、下接頭處鋼筋有斷裂，有的從混凝土中拔出，梁均被折斷。原二層柱子柱頂被壓酥裂，一些柱子在中部折斷，原二層大梁全部斷裂，梁與柱的接頭處嚴重破壞。事故發(fā)生后對原結構進行復核，發(fā)現原結構的安全度就不足，原規(guī)范要求的安全系數為1.55，復核計算得出原結構柱子的安全系數為1.06，框架梁的安全系數僅為0.75。2.工程案例

梁、柱現澆，梁底模板立柱支于原結構二層的框架梁上，加層柱的鋼筋用插筋焊于原框架梁的負鋼筋上，接頭很不牢固。在吊裝加層頂板時，因大梁澆筑時間不長，強度不足，故未拆除加層大梁下的木模支撐。這樣加層樓板及施工荷載通過木模支撐直接傳到原結構頂層的大梁上，造成變形過大。原二層梁柱安全度本來不足，在此不利受力條件下，二層柱子既超載又為偏心受壓，從而首先破壞，導致全樓塌毀。722023/2/5五、使用及改建不當造成的工程事故1.使用及改建不當的原因5.3工程案例事故概況：

某市百貨商場，由兩幢對稱的大樓并排組成，地下四層，地上五層，中間在三層處有一走廊百多將兩樓連接起來，總建筑面積為7.4萬平方米，結構為鋼筋混凝土柱、無梁樓蓋。某日傍晚，百貨商場正值營業(yè)高峰時間，大樓突然坍塌。2.工程案例732023/2/5五、使用及改建不當造成的工程事故1.使用及改建不當的原因5.3工程案例事故的原因：(l）設計方面。將地上四層改為地上五層，并將有梁樓蓋體系改為無梁樓蓋，以獲取室內有較大的空間。(2）施工單位偷工減料，邊緣。(3）使用方面，把本來設計安全度就不足的結構更加推向了危險的2.0KN/m2，實際上由于貨物堆積，柜臺布置過密，加之增加了很多附屬設備，以及購物人群擁擠，致使實際使用荷載已達4KN/m2。

2.工程案例742023/2/5六、環(huán)境因素影響引起的工程事故1.材料的腐蝕6.1混凝土的腐蝕

混凝土受腐蝕介質的影響大體可分為溶出性腐蝕和離子交換腐蝕兩大類。

溶出性腐蝕指水中暫時硬度（HCO3—）很小的軟水，如蒸餾水、雨水及含重碳酸鹽甚少的河水、湖水等，使水泥水化物Ca(OH)2

溶解，并促使水泥石中其他水化物分解的現象，故又稱為軟水腐蝕。Ca(OH)2+HCO3—

=CaCO3＋H2O+OH—

離子交換腐蝕是指鹽類或一般酸類和混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用，并產生置換反應，生成易溶于水或無膠結力、強度很低的化合物的現象。Ca(OH)2

十2HCI=CaCI2+2H2O752023/2/5六、環(huán)境因素影響引起的工程事故1.材料的腐蝕6.2鋼筋銹蝕機理

混凝土具有很強的堿性，pH一般在12以上。鋼筋在這種高堿度的環(huán)境中，表面沉積一層致密的堿性鈍化薄膜而處于惰性狀態(tài)。但是，當外界酸性物質侵入并與Ca(OH)2作用時，混凝土堿度就會降低（pH可降至9以下）。當混凝土pH降至11.5以下時，混凝土鈍化膜受到破壞，從而失去對鋼筋的保護作用，若有空氣和水分侵入，鋼筋便開始銹蝕。762023/2/5六、環(huán)境因素影響引起的工程事故1.工程案例6.3工程案例工程概況該煙囪地面以上全高設計為143m，實測為133m。筒身0.5m標高處的外徑原設計為11.13m，實測為10.64m，內徑（內襯）原設計為10.23m，實測為8.99m，鋼筋混凝土筒身0~15.5m標高區(qū)段壁厚原設計為450mm，實測為435mm。筒首混凝土壁厚實測為180mm與原設計一致。零米標高至筒首壁厚分6次變化。第一次壁厚縮小70mm，后5次每次均縮小40mm。從下至上筒壁豎向鋼筋為B25@125~B12@167，環(huán)向鋼筋為B16@125~B10@167。鋼筋保護層設計為50mm。煙氣進氣最高溫度不超過100℃，正常工作溫度50℃左右。排氣量為45萬m3/h，煙氣中二氧化硫含量為5615kg/m3

。煙氣含粉塵為68.2mg/m3，水蒸氣含量約為10.1%，煙囪未發(fā)生過二次燃燒冒火，每年停產一次，每次停3~5天。調查發(fā)現該煙囪自投產以來，僅作過一次清灰。772023/2/5六、環(huán)境因素影響引起的工程事故1.工程案例6.3工程案例腐蝕及裂縫觀測

筒身按照腐蝕及裂縫的嚴重程度可分為三個區(qū)段，

第一區(qū)段為0m~40m標高，該區(qū)段腐蝕及裂縫情況較輕，沿縱向鋼筋走向有少量裂縫，裂縫最大寬度3mm，一般為0.4~0.6mm；

第二區(qū)段在40~90m標高范圍內，該區(qū)段腐蝕及裂縫情況嚴重，鋼筋截面銹蝕率最嚴重處已超過36%，最大裂縫寬度10mm，一般為6~7mm；

第三段區(qū)在90~125m標高范圍內，該區(qū)段腐蝕及裂縫情況最為嚴重，大面積混凝土保護層剝落或外鼓，局部鋼筋截面銹蝕率已達到100%。782023/2/5六、環(huán)境因素影響引起的工程事故1.工程案例6.3工程案例影響筒身承載力幾個主要因素的檢測結果：1．筒身