钢筋混凝土结构常见事故类型分析.pdf

第 4 O卷 第 6期 2 0 1 3年 6月 建筑技术开发 Bui l d i ng Te c hn i q u e De v e l o pme n t Vo 1 40。 No 6 J un 2 01 3 钢筋混凝土结构常见事故类型分析 孙静博 鲁巧稚 左 勇志 滕海文 姚兰 ( 1 北京工业大学建筑工程学院， 北京 1 0 0 1 2 4 ； 2 。 北京市建筑工程研究院有限责任公 司， 北京 1 0 0 0 3 9 ) 摘要 在建筑工程事故 中 ， 混凝土 因其组成相对复杂 、 施工管理 及施工 工艺等 多方面 的原 因， 钢筋混凝 土质量事 故 在工程事故 中占很大 比例 。根据事 故性 质对钢筋混凝 土结构事故进行了分类 ， 并对其各种类型进行了 阐述 。 关键词 钢筋混凝土结构 ； 事故类型 ； 原 因分 析 中图分类号 T U 3 1 2 2 文献标 志码 A 文章编 号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 0 3 0 4 A b s t r a c t ANALYS I S OF COM M oN TYPES oF RENFoRCED CoNCRETE S TRUCTURE ACCEI DENTS S u n J i n g - b o L u Q i a o - z h i Z u o Y o n g z h i T e n g H a i w e n Y a o L a n Ke y w o r d s The r e i n f o r c e d c o n c r e t e qu a l i t y a c c i de n t s a c c o u n t e d f o r a l a r g e p r o p o r t i o n i n t h e e n g i ne e r i n g a c c i de n t s be c a us e o f v a r i o us r e a s o ns s u c h a s i t s c o mpl i c a t e d c o mp o s i t i o n， c o ns t r uc t i o n ma n a g e me n t ， c o ns t ruct i o n t e c h no l o g y a n d S O O i l Ac c o r d i ng t o t he na t u r e o f t he a c c i de nt ， t he r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t ur e a c c i de n t s we r e c l a s s i fie d a n d v a r i o us t y p e s o f a c c i d e n t s we r e s e p a r a t e l y d i s c u s s e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e； a c c i d e n t t y pe； c a u s e a n a l y s i s 建筑 工程 是人 类生 存 、 生活 、 工作 的重 要物 质基 础 ， 是创 造世 界 、 改造 世 界 不 可 缺 少 的设 施 ， 建筑 工 程 质量 一 直 是社 会 关 注 的一 个 热 点 问 题 。 近 几 年 来 ， 我 国建筑工程 的质量 总体 不错 ， 但 工程 质量事 故还时有发生 ， 给人 民生命 财产造成 了很大损 失 ， 引起 了 业 内人 士 的 高 度 重 视 。 本 文 在 广 泛 调 查 、 收集案例 的基础 上 ， 按照事 故性 质将钢 筋混凝 土 事故分为建筑功能事故 、 混凝 土外观质量缺 陷、 混 凝 土 强度 不 足 、 裂 缝 、 倒 塌 等 ， 并 结 合 事 故 发 生 的 原因 ， 对钢筋 混凝 土结构 工程 事故进行 了较 为 系 统 的分 析 。 1建 筑功 能事故 建筑功能事故包括房屋漏水、 渗水、 隔热或隔声 要求达不到设计要求 、 装饰工程质量达不到标准等 等 。虽说这些还不致于造成倒塌 ， 但严重影响房 屋建筑 的使用功能 ， 给用户造成极大的不便口 。 保温隔热 ： 冬季的内墙面结露 回霜和保温板的 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 31 5 作者简介 ： 孙静博 ( 1 9 8 8 ) ， 女 ， 河北邢台人 ， 北京工业大学在读硕士 建筑与土木工程专业。 虚贴 ， 面层 的开裂和空鼓 ， 裂缝渗水导致保温层失效 等都 会影 响 到建筑 物 的保温 隔热性 能 。应 采 用新 型 的复 合保 温材 料 ， 增 强 门 窗 的保 温 、 隔 热 密 闭性 能 ， 提高供暖设备系统的热效率等来提高建筑物的保温 隔热 性 能 。 防渗 漏 ： 一 般 包 括屋 面 防渗 漏 ， 外 墙 面 防渗 漏 ， 外门窗 口防渗漏 ， 厨房及卫生间防渗漏等。可能是 由于防水 层未 按 国家 标 准 做 ， 防水 层 老化 或 管 道漏 水等 原 因导致 的 。 给 水 、 采 暖 系统 ： 给 水 、 暖 通 系统 虽 然 在 建 筑结 构 中起 辅助作 用 ， 但对 日常使用来 说是 却举 足轻 重 。 比较常见的问题有管线 的布置不合理 ； 由于图纸设 计存 在 问题 或施 工技术 人 员粗心 导致 预 留孔 洞 和预 埋件在设计和施工中被遗漏等问题。 采 光 ： 采 光 时间不 足或 采光 面积不 够 。 此 外 带有 共 性 的 质量 缺 陷还 有 地 面 开裂 、 门窗 密封不严、 墙面粉刷不平 ， 面砖脱落等。 2 混 凝土外 观质 量缺 陷 的表象及 原 因 混 凝上 外观 质量缺 陷 是混凝 土结 构 的一项 常见 通病， 如蜂窝、 麻面、 孔洞、 露筋 、 缺棱掉角、 表面酥松 等 ， 详见表 1 。 3 第 6期 孙静博 ， 等 ： 钢筋混凝土结构常见 事故 类型分析 第 4 0卷 表 1 钢筋 混凝 土外观质量缺陷 类别 表现形式 原因 混 凝 土表 面 无水 泥 浆 ， 振捣不 充分 ，混凝土 不 形 成 数 量 或 多 或 少 的 窟 蜂窝 密 实 ； 模 板 不 严 密 ，漏 窿 ，大 小 如 蜂 窝 ， 形 状 不 浆等 规则 混凝土表 面缺浆 、 起砂 、 模 板 表 面 粗 糙、 不 平 麻面 掉 皮 的 缺 陷，但 无 露 筋 滑 ； 模板 为湿 润 ， 吸 水 过 现象 多等 混凝土结构 内的空隙局 部或全 部 的没 有 混 凝土 ， 钢 筋 密集 ， 振捣 不 足 ， 孔洞 或混凝土表 面存在 空洞且 混凝土离析等 深度超过保护层厚度 漏放垫块 或垫块 移位 ， 拆模后 主筋外漏 或孔洞 钢筋 紧贴 模 板 以 致保 护 漏筋 中的露筋现象 层厚度不够 ， 保护层混 凝 土漏振或振捣不密实等 混 凝 土养 护 时 表面 脱 混 凝 土局部 酥 松 ， 砂 浆 水或 在混 凝 土 硬 结过 程 表 面酥松 少 。 碎石 多 中受 冻或 受 高 温烘 烤 引 起 的 结构或 构件边角处 混凝 构件棱角处 脱水 ， 与模 板 缺棱掉角 土局部掉 落 ， 不规则 ， 棱角 连接 过牢 ， 养 护不 够 ， 早 期强 度不 足 或 受 碰撞 等 有缺陷 引起的 钢筋混凝土结构外观质量缺陷的修补方法 ： 对于小面积的夹渣 、 麻面等缺 陷， 检查后 ， 剔除 表 面松散 层 ， 清理 冲洗 ， 刷 水泥浆后 采用 与原 混凝 土 相同的配合砂浆进行抹浆修补即可。 当出现大 面积 的蜂 窝 、 麻 面 、 孑 L 洞 及 露 筋 时 ， 必 须 剔除所 有薄 弱层 和 松 散石 子 ， 采 用 置换 混 凝 土法 对其进行加固。 3混凝 土强度 不足 3 1 混 凝土 强度 不足 的表 现形 式 混凝 土 强 度不 足 是质 量 上 的大 问题 ， 往 往 会影 响结构或构件的承载力 ， 主要表现为 ： 混凝土结构强 度降低 ； 混凝土抗裂性能差： 过早地产生过多、 过宽 的裂缝 ； 构件 刚度下 降； 变形过大影响其正常使用 等 。依据钢筋混凝土结构设计原理分析 ， 混凝 土 强 度 不 足 对 不 同 结 构 强 度 的 影 响 程 度 也 是 不 一 样 的 。 对 于轴 心受 压 构 件 、 小偏 心 受压 或受 拉 钢 筋配 4 置较 多 的构件 ， 通常 按 棍凝 土 承受 全 部 或 大部 分 荷 载 进行设 计 ， 如混凝土 强度不 足 ， 可 能发 生混凝 土受 压破坏 ， 因此混凝土强度不足对构件强度影响明显。 此外， 构件的冲切承载能力与混凝 土抗拉强度成正 比 ， 混凝 土强 度不足 时构件 的抗 冲切能力 明显下 降 。 对 于轴心 受拉构 件 、 受 弯构件 、 大偏 心受压 且受 拉钢筋 配置不 多 的构件 ， 在 进行 受拉 、 受 弯构件 强度 计算中， 不考虑混凝土的作用 ， 因此混凝土强度不足 时， 对受拉或受拉构件强度影响强度不大。 3 2 混凝 土强度 不足 的常见原 因 造成 混 凝 土 强 度 不 足 的原 因 主 要 有 以下 几 个 方面 ： 1 ) 混凝 土原材 料质 量 差 ， 如水 泥 出 厂期 过 长或 受潮 变质 ， 外 加剂 质量 不 稳 定 ， 粗 、 细 骨料 级 配 不 良 或含 泥量较 多等 。 2 ) 混凝土 配合 比不 当， 如配 合 比设计 计算错 误， 随意套用配合 比， 用水量加大 ， 砂石含水率未调 整等 。 3 ) 施工工艺问题 ， 如混凝土拌制不佳 ， 浇 筑方 法不 当 ， 振 捣不够 密实 ， 运输条 件差 ， 养护不 到位 等 。 3 3 混凝 土强度 不足 事故的 处理方 法 对于混凝 土 强度不 足的补 救和处 理一般 采用 ： 1 ) 测定 混 凝 土 的实 际 强 度 ： 可 用 非 破 损 检 验 、 钻孔取样等方法 ， 测定混凝土实际强度 ， 作为事故处 理 的依据 。 2 ) 利用混 凝土后 期 强 度 ： 混 凝 土 强度 随 龄 期增 加而 提高 ， 所 以可 以采用 加强养 护 、 利用 混凝 土后期 强度的原则 ， 处理强度不足事故 。 3 ) 减少结 构荷 载 ： 当不 便 采用 加 固补强 方 法处 理时 ， 通 常采 用减少 结构荷 载 的方法 ， 如 采用 高效轻 质 的材 料及 降低建 筑物 的总高度 等 。 4 ) 结构加 固 ： 梁 混凝 土 强度 低 导 致抗 剪 能 力不 足时 ， 可采用 外包 钢筋棍凝 土及 粘贴钢 板方法 加 固。 柱棍凝土强度不足时 ， 可采用外包钢筋混凝土或外 包钢加固， 也可采用螺旋筋约束柱法加固。 5 ) 分 析验 算 ： 当混凝 土 实 际强 度 与设 计要 求 相 差不多时， 一般通过分析验算， 多数可不做专门加固 处 理 。 6 ) 拆除重建： 由于原材料质量问题严重和混凝 土配合 比错误 ， 造成混凝土不凝结或强度低下时， 通 常都采 用拆 除重建 的方法 。 4混 凝土裂 缝 混凝 土结 构构件 的裂缝 是材 料 中某 种不连 续 的 现象 ， 是 一个 普遍 的技术 问题 。混 凝 土结 构 或 构件 第 4 0卷 孙静博 ， 等 ： 钢 筋混凝 土结构常见事故类型分析 第 6期 出现裂缝 ， 有 的破坏结构整体性 ， 降低构件刚度 ， 影 响结构承载力 ； 有的会引起钢筋锈蚀 ， 降低耐久性 ； 有的会发生渗漏 ， 影响正常使用 。 4 1 裂缝 分类 根据 钢筋混凝 土裂 缝 的形 成 原 因 ， 可 以 分为 ： 塑 性收缩 裂缝 、 变形裂 缝 、 混凝土 徐变变 形裂缝 、 设计 构 造不 当造成 的裂缝 、 施工控制 不当引起 的裂 缝 。 1 ) 塑性 收缩 裂缝 ： 塑 性 收缩 是 指 混 凝 土 在凝 结 之前 ， 表 面 因失 水 较 快 而产 生 的收 缩 。塑 性 收 缩裂 缝一般在干热或大风天气出现 ， 裂缝多呈 中间宽 ， 两 侧 细且 长短 不一 ， 互 不连 贯 状 态 。影 响 混 凝 土 塑性 收缩 开 裂 的主要 因素 有水 灰 比 、 混凝 土 的凝结 时 间 、 环境 温 度 、 风 速 、 相对湿 度 等 。 2 ) 变形裂缝 ： 变 形裂缝又分为温 度变形裂缝 、 沉降变形裂缝 、 干缩变形裂缝。 温 度 变形 裂 缝 ： 因混 凝 土 内部 和 表 面 的散 热 条 件不 同， 就会在混凝土 内部产生温度变形和温度应 力。当这种温度应力超过混凝土 的抗拉强度时， 就 会产生裂缝 。大体积混凝土 、 纵长 的混凝土结构及 大 面积 昆 凝 土工 程 ， 易产 生温度 裂缝 。 沉降变形裂缝 ： 由于地基不均匀沉降而引起 ， 裂 缝的大小、 形状、 方 向决定 于地基变形的情况 ， 由于 地基变形造成的应力相对较 大， 使得沉 降变形裂缝 一 般是 贯穿 性 的 。 干缩 变 形 裂缝 ： 因混 凝 土 表层 和 内部 水分 损 失 的快慢不同， 导致其收缩变形不一致 ， 进而在表面混 凝土形成拉力 ， 当其超过抗拉强度时 ， 便产生收缩裂 缝 。实践 表 明 ， 混凝 土 的干燥 收缩 和用 水量 成正 比 ， 同时也 随砂 率 的增 大而增 大 ， 但增 大 的数值 并不 显著 。 3 ) 混凝土徐变变形裂缝 ： 混凝土在长期荷载作 用下会发生徐变现象 ， 一般要延续 2 3年才逐渐趋 向稳定。混凝土不论是受压 、 受拉或受弯时， 均会产 生徐 变 现象 。这 种变 形产 生 的应 力 超过混 凝 土抗 拉 强度时 ， 就可能产生裂缝。 4 ) 设 计 构造 不 当造 成 裂缝 ： 结 构 构 件 断 面 突 变 或 因开 洞 、 留槽 引起 应 力 集 中 ； 构 造 处 理 不 当 、 现 浇 主次梁处如没有设附加箍筋或附加 吊筋以及各种结 构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂 。 。 。 5 ) 施工不当引起 的裂缝 ： 模板构造不当， 漏水 、 漏浆、 支撑刚度不足、 过早拆模等都可能造成混凝土 开裂 ； 混凝土养护不当 特别是早期养护不好可能要 引起 裂缝 ； 钢 筋 表 面 污 染 ， 混 凝 土 保 护 层 太 薄 或 太 厚 ， 浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝 。 4 2裂 缝 防治措施 1 ) 对 承 载 能 力 无 影 响 的表 面 裂 缝 和 大 面 积 细 裂缝 ， 防渗漏水处理时可采用表面修补方法。一般 采用的表面处理方法有表面涂抹砂浆法、 表面涂抹 环氧胶泥法、 表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。 2 ) 当裂缝对 结 构整 体 性 有影 响 时 ， 或 者结 构 有 防水和防渗要求时， 可采用内部修补法 ， 一般采用水 泥灌 浆 和化学 灌浆 两种 方法 。 3 ) 对 于结 构 整 体性 、 承 载 能力 有 较 大影 响 的 裂 缝， 一般采用结构加 固方法。通常有围攻套加 固、 钢 箍加固、 预应力加 固、 粘结钢 板加 固和喷浆加 固等 方法 。 4 ) 对 于结 构耐 久性 有 影 响 的纵 向锈蚀 裂 缝 ， 应 把 主筋周 围含 盐混 凝土 凿 除 ， 用喷 砂法 清除铁 锈 ， 然 后用 喷浆 或加 围套 方法 修补 。 5建筑 物倒 塌 建 筑 物 的倒 塌 事 故 是 指 建 筑 物 整体 或局 部 倒 塌 ， 一般会造成严重人员伤亡， 属于重大事故或灾害 性事故。建筑结构倒塌 的原 因可分为三种 ， 第一是 由于施 工或设 计 的失误 ， 第 二是 由于地 震 、 火 灾和飓 风等偶然荷载作用 ， 第三是 由于煤气爆炸、 炸 弹爆 炸 、 飞行 器撞 击 等偶然 事件 产生 的作用 。 建 筑 物按 最 终 倒 塌模 式 一 般可 分 为 ： 倾 覆 倒 塌 和 竖 向倒塌 ， 见 图 1 。倾 覆 倒 塌 主 要 是 在 结 构 抗 侧 强 度 和 刚度 退 化 后 由重 力二 阶效 应 ， 即 P一效 应 引起 的过 大层 间变 形所 致 ， 而竖 向倒 塌 主要 是 由结 构各承重构件失效所致 ， 实际工程 的倒塌破坏均为 二种典 型破 坏特 征兼 有 。 ( a ) 倾覆倒塌 ( b ) 竖同倒塌 图 1 结 构倒 塌模 式 在 近 半个 世 纪 的研 究 历 程 中 ， 各 国研 究 者 主要 借助于以下研究手段 ： 灾害调查评估 、 试验研究和非 线性数值分析。抗倒塌设计策略应该是 ： 通过加强 结构系统的整体性 ， 增加结构的延性 、 连续性和赘余 度 ， 当部分构件破坏后能改变传力路线 ， 将破坏限制 在允许的范围内， 达到避免建筑倒塌 目的 。 ( 下 转 第 9页 ) 5 第 4 O卷 赵艳敏 ： 单元式玻璃幕墙性 能试验研 究 第 6期 作用完成后 ， 幕墙的密闭性能提高。幕墙经过必要 的修复后亦未发现漏水现象。 2 6 幕墙 安 全性 能试 验 记录试验时的温度 3 1 ， 相对湿度 1 8 和标准 气压。分三步施加荷载到 5 0 0 P a ， 每步持续 3 s ， 归 零 。幕 墙状 态 良好 。缓 慢 加 载 至 3 1 5 0 P a ( 1 5倍 正风压标准值 ) 保持 1 m i n ， 卸载归零。缓慢加载至 一 3 7 5 0 P a ( 1 5倍 负 风压 标 准值 ) 保 持 1 m i n ， 卸 载 归零。记录归零后挠度值及残余变形如表 3所示。 表 3极限荷载作用下残余变形值 测点 1 2 3 4 5 6 残余 变形 正压 0 1 O 1 0 1 O 1 0 O m m 负压 0 2 O 一1 O 1 0 1 O 一1 0 试验立 柱残 余 变 形 为 2 0 mm 4 1 0 0 m m 1 0 0 0= 4 1 m m， 其 中 4 1 0 0 mm 为位 移 计 之 间的 距 离。横梁残余变形为 1 2 m m1 2 0 0 mm 1 0 0 0= 1 2 mm， 其中 1 2 0 0 m m为位移计之间的距离 。 试验过程中及完毕后玻璃完好 ， 无任何幕墙构 件损坏或者脱落 ， 幕墙横梁立柱残余变形在允许范 围内， 幕墙安全性能符合要求。 3 试验 结论 及设计 建 议 1 ) 试验结果表 明 ， 本单元式玻 璃幕墙气 密性 ， 水密性 ， 标准风荷载 ， 主体结构竖向变形及地震水平 作用的受力及变形性能 ， 极 限荷载下的安全性能均 符合要求。本次特别对幕墙在主体结构竖向变形作 用下进行 了 1 O个循环的测试和 3个循环 的水平地 震作用下的测试 ， 根据随后的气密及水密性能的试 验结果表明经过合理设计的单元体玻璃幕墙具有 良 好的适应主体结构变形 的能力 ， 并能保持合格的气 密 及水 密性 能 ， 是 一种 性能 优越 的维护 结构形 式 。 2 ) 幕墙设计 中气密性和水密性能设计是一个 平衡 的整体 ， 通常所说的气密线的性 能设计是能否 根据等压原理实现水密性 能的关 键。根据试验结 果 ， 起始 料部 位 的排 水 孑 L 尺 寸控 制 在 6 08 0 m m 9 m m 的长圆孔为 宜， 标准部位的排水孔尺寸控 制 在 3 05 09 mm的长 圆孔为宜 ， 而气密线位置单 元体插接部位间距采用小于 1 5 m m 的做法将大幅 提高幕墙的气密性能。 3 ) 良好水 密性 设 计就 是 巧 妙 的运 用 等 压原 理 ， 使 进入 等压 腔 的水 能够 顺 利 的排 除到 幕 墙 外部 ， 因 此 建议 幕墙 角部 特别是 位 于起始 料位 置设排 水孔 使 角部积水顺利排走 ， 避免角部积水形成渗漏。 参考 文献 1 B S E N 1 2 1 5 3 ， C u r t a i n Wa l l i n g A i r p e r m e a b i l i t y - T e s t Me t h o d 2 B S E N 1 2 1 5 5 ， C u r t a i n Wa l l i n g - Wa t e r t i g h t n e s s - L a b o r a t o r y t e s t u n d e r s t a t i c p r e s s u r e 3 A A MA 5 0 1 10 5 S t a n d a r d T e s t Me t h o d F o r Wa t e r P e n e t r a t i o n O f W i n d o ws ， Cu rta i n W a i l s a n d Do o r s Us i n g Dy n a mi c P r e s s u r e 4 B S E N 1 2 1 7 9 ， R e s i s t a n c e t o w i n d L o a d T e s t Me t h o d 5 A A MA 5 0 1 4 0 0， R e c o m me n d e d S t a t i c T e s t Me t h o d f o r E v a l u a t i n g C u rt a i n Wa l l a n d S t o r e f r o n t S y s t e ms S u b j e e t e d t o S e i s m i c a n d Wi n d I nd u c e d I n t e r s t o r y Dr i f t s ( 上 接 第 5页 ) 6 结束 语 钢筋混凝土结构在广泛应用的同时 ， 其事故也 引起 了普遍关注 。本 文从建筑功能事故、 混凝土外 观质量缺陷、 混凝土强度不足、 裂缝、 倒塌五个方面 对 工程 中常见 的钢筋 混凝 土结 构事 故进 行 了总结 和 分析。钢筋混凝土事故可 以从结构设计 、 详图设计、 施工、 维修、 材料 以及对外 因的考虑不周等六个方面 进 行 防治 ， 以提 高钢 筋混 凝土 结构 质量 。 参考文献 1 崔千祥 ， 钱 晓丽 房屋结构检测与事 故分析 M 北 京 ： 科学 出版 社 ， 2 0 0 7 2 郑功农 钢筋混凝 土结 构常见质 量事故分析 及处理 J 安徽 建 筑 ， 2 0 0 6， ( 6 ) ： 6 2 6 3 3 王洛平。 浪凝土强 度不足事故 回处理浅析 j 福 建建材 ， 2 0 0 7， ( 4 ) ： 8 5 8 6 4 赵瑞娟 混凝土结构 梁板柱构件 常见质量 事故分 析与处理 技术 研究 D 北京 ： 北京林业大学 ， 2 0 1 I 5 姚育林 浅析钢筋 混凝 土结构的开裂 问题 J 山西建筑 ， 2 0 0 3 ， 2 9 ( 5 ) ： 2 3 2 4 6 安勇 混凝 土结 构 中裂 缝 的分 类、 特 征 、 产 生 原 因及处 理 方法 J 安徽建筑 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 3 5 3 6 7 戴连双 钢筋混凝 土框架结 构抗倒塌 的研 究现状 J 中国西部 科技 ， 2 0 1 1 ， 1 0 ( 1 3 ) ： 3 4 8 于山 ， 苏幼坡 ， 等 钢筋混凝 土建筑抗倒塌 设计 J 地震 工程与 工程震 动， 2 0 0 5 ， 2 5 ( 5 ) ： 6 7 7 2 9