大型钢筋混凝土建筑结构事故案例统计分析.pdf

6 5 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 1 卷第 7期 2 0 1 0年 7月 Vo 1 41 No 7 J u l y 2 0 1 0 大型钢筋混凝土建筑结构事故案例统计分析 张 辉l j ，周红波l ，高 源 ( 1 上海市建筑科学研究院( 集 团) 有限公司， 2 0 0 0 3 2 ， 上海 ；2 上海建科建设监理咨询有限公 司， 2 0 0 0 3 2 ， 上海； 3 同济大学建 筑工程系 ， 2 0 0 0 9 2 ， 上海 ) 摘要： 搜集了国内, 1 4 8 起钢筋混凝土结构典 型事故 ， 分别从结构形式 、 事故类型 、 事故发生阶段及事故原 因等方面进行统计分析研究。 对统计的案例数据进行分析有助于参建各方对钢筋混凝土结构事故有一个全面了 解 ， 也可以为工程的风险管理提供数据支持 ， 从而便于各方控制风险 ， 减少事故的发生。 可供设计 、 施工及使用单 位参考 。 关键词： 钢筋混凝土结构； 工程事故 ； 统计分析 中图分类号 ： T U7 1 2 4 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 0 ) 0 7 0 6 5 6 0 3 S TATI STI CAL ANALYS I S ON CAS ES OF LARGE REI NFORCED CONCRETE BUl LDI NG S TRUCTURE ACCI DENTS ZHANG Hui ，ZHOU Ho n g- b o ，GAO Yu an ( 1 S h a n g h a i R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e s ， 2 0 0 0 3 2 ， S h a n g h a i ，C h i n a ；2 S h a n g h a i J i a n k e P r o j e c t Ma n a g e m e n t C o L t d ，2 0 0 0 3 2 ，S h a n g h a i ，C h i n a ；3 D e p a r t m e n t o f B u i l d i n g E n g in e e r i n g ， T o n al U n i v e r s i t y 2 0 0 0 9 2 ，S h a n g h a i ，C h i n a ) Abs t r a c t ： 1 48 d o me s t i c a n d f o r e i g n t y p i c a l r e i n f o r e 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 s a r e c o l l e c t e d f o r s t a t i s t i c a l a n a l y s i s a n d r e s e a r c h o n s t r u c t u r a l s t y l e ，a c c i d e n t t y p e ，g e n e r a t i o n p h a s e o f a c c i d e n t a n d r e a s o n o f a c c i d e n t An a l y s i s o n t h e s e c a s e s i s n o t o n l y h e l p f u l for v a r i o u s c o ns t r u c t i o n p a r t i c i p a n t s t o h a v e a n o v e r a l l u n d e r s t a n d i n g o f 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 ，b u t a l s o u s e f u l t o p r o v i d e d a t a s u p p o rt f o r e n g i n e e r i n g r i s k ma n a g e me n t ，S O a s t o b e c o n v e n i e n t for r i s k c o n t r o l a n d a c c i d e n t p r e v e n t i o n I n a d d i t i o n ，r e f e r e n c e s a r e p r o v i d e d f o r d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n u n i t s ，a s we l l a s f o r e n d u s e r s Ke y wo r d s ：r e i nfo r c e d c o n c r e t e s t ruc t u r e ；e n g i n e e r i n g a c c i d e n t ；s t a t i s t i c a l a n a l y s i s 自从钢筋混凝土结构在建 筑中广泛使用至今 。 国 内外发生过大量的质量事故 造成了巨大的人员伤亡 及经济损失。 例如 法国巴黎戴高乐机场发生屋顶坍塌 事故 ， 造成4 人死亡 1 。某学院大连校区在建 工程发生 坍塌事故 ，在建的教学楼中厅距地面1 6 i n 左右的模板 突然坍塌 ， 造成2 4 名混凝土浇筑作业人员随模板坠落 ， 其中6 人死亡， 1 8 人受伤 2 1 ( 图1 ) 。四川省德阳市某公司 7 层办公楼工程倒塌 ， 造成 1 7 人死亡 ， 5 人受伤【 3 l 。银川 某体育馆工程发生局部坍塌 ， 酿成8 死8 伤 的惨剧 ， 发 生于福建的一起整体坍塌造成3 1 人死亡、 4 2 人受伤 的 重大恶性事故_5 l 。 1 钢筋混凝土结构 形式统计分析 钢筋混凝土结构的主要结构形式有框架结构、 排 架结构 、 框架剪力墙结构等 。 其中， 框架结构、 框剪结构 与剪力墙结构主要用于多层及高层民用住宅 、办公楼 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 4 2 8 基金项目： 国家“ 十一 五” 科技支撑计划项 目( 2 0 0 6 B A J O 1 B 0 4 0 2 ) ； 住房和 城 乡建设部研究开发项 目( 2 0 0 9 一 R 3 2 0 ) 作者简 介： 张辉( 1 9 7 9 - ) ，男，湖北武汉人，工程师， e ma i l ：z h a n g h u k p m 1 6 3 c o rn 图 1 某学院大连校区教学楼 中庭坍塌 或其他公共建筑。排架结构主要用于单层或多层工业 厂房建筑 ， 预应力大跨结构主要用于体育场馆 、 大型商 场、 报告厅等大空间建筑， 其事故统计结果见表1 。 从统 计结果可 以看 出 ，框架结构事 故所 占比例最 多 ， 达 3 4 6 ， 其次是大跨度结构 ， 为2 7 9 ， 因为这两种结构 形式在民用建筑及公共建筑中较为常用。 表 1 钢筋混凝土结构事故不同结构形式分 类 项 目 框 架结构 排架结构 框剪结构 剪力墙结构 预应力大跨结构 事故案例数 目 3 6 7 2 1 1 1 2 9 所占比例 3 4 6 6 7 2 0 2 t O 6 2 7 9 2 0 1 0 年 7 月 张辉 ， 等 ： 大型钢筋混凝土建筑结构事故案例统计分析 6 5 7 2 钢筋混凝 土结构 事故类型及后果统计分析 根据事故造成 的人 员伤亡和经济损失，可分为一 般事故 、 较大事故 、 重大事故以及特别重大事故。其中 重大事故又分为四级。 对于重大事故也有相应的描述 ： ( 1 ) 建筑物 、 构筑物或其他主要结构倒塌 ； ( 2 ) 超过规范 规定 的基础不均匀沉降 、 建筑倾斜 、 结构开裂 、 主体结 构强度严重不足 ， 影响结构安全和建筑物使用寿命 ， 造 成不可补救 的永久性缺陷 ； ( 3 ) 影响建筑设备及相应系 统的使用功能 ， 如漏雨 、 变形过大 、 隔热 隔声效果不好 等； ( 4 ) 造成永久性缺陷。由于在事故资料收集中很多 事故的人员伤亡和经济损失无法查证 ，故没有按经济 损失和人员伤亡来进行统计分析 由于大跨度混凝土结构与多层 、高层混凝土结构 在事故类型上有所不同 ， 因此将二者分开进行分析 。 大 跨度钢筋混凝土结构事故分为坍塌 、 变形过大、 开裂和 其他类型共4 类进行统计分析 ， 分析结果见表2 。 多层及 高层混凝土结构事故分为坍塌 、 开裂 、 变形过大 、 表面 缺陷及其他类型共5 类 ， 分析结果见表3 。从表2 可以看 出， 对于大跨度混凝土结构 ， 坍塌和变形过大事故 占比 例最大 ， 分别为4 8 3 H 3 4 5 。从表3 可以看出 ， 对于 多层及高层混凝土结构 ，坍塌和开裂事故占的比例较 大 ， 分别为3 7 4 3 3 3 3 。这是因为大跨度结构跨度 较大， 其变形较难以控制 ， 而混凝土 自身性质也决定了 其容易开裂的特点。其裂缝控制在设计与施工阶段始 终是重点与难点。此外， 坍塌事故一般为重大事故 ， 一 旦发生后果严重 ， 极易弓 I 起群死群伤 ， 带来巨大的经济 损失和恶劣的社会影响 。 3 钢 筋混凝土结构事故发生 阶段统计分 析 将事故划分为施工阶段及使用阶段 ， 各阶段统计结 果见表2 ， 3 。从表2 ， 3 可以看出， 无论大跨度结构还是多 层 、 高层混凝 土结构 除开裂事故外 ， 其他事故发 生在 施工阶段的数量远远大于使用阶段 。其中大跨度结构 占到6 9 0 ， 而多高层混凝土结构 占到6 2 7 。这 是因 为较之其他结构 ， 混凝土结构施工周期长 ， 工序复杂 ， 影响因素多， 因此施工质量不易把握 ， 容易造成事故隐 患。正因为这样 ， 坍塌 、 变形过大及外观缺陷等事故往 往发生在施工阶段。而混凝土的开裂及裂缝扩展一般 需要时间 ， 故发生在使用阶段居多。 4 钢筋混凝土结构事故原 因统计分析 4 1设计 原 因 ( 1 )勘查失误 。 工程地质勘察失误 ， 不能反映实际 表 2 大跨度混凝土结构事故类型及发 生阶段统计结果 占总数比例 施工期数量 使用期数量 事故 类型 数量 ( 所 占比例 ) ( 所占比例 ) 坍塌 1 4 4 8 - 3 1 1( 7 8 6 ) 3 ( 2 1 4 ) 变形过大 l O 3 4 5 6 ( 6 0 0 ) 4 ( 4 0 0 ) 开裂 4 1 3 8 2 ( 5 0 0 ) 2 ( 5 0 0 ) 其他 I 3 4 1( 1 0 0 O ) O f 0 0) 表 3 多层及高层混凝 土结构事故类型 及发生阶段统计结果 占总数比例 施工期数量 使用期数量 事故类型 数量 ( 所占比例 ) ( 所 占比例， ) 坍塌 2 8 3 7 4 2 1 ( 7 5 0) 7 ( 2 5 0 ) 开裂 2 5 3 3 _ 3 7( 2 8 0 ) 1 8 ( 7 2 0 ) 变形过大 l 1 1 4 7 8 ( 7 2 7 ) 3 ( 2 7 3 ) 表面缺陷 8 1 0 6 8 ( 1 0 0 0 ) 0 ( 0 0 ) 其他 3 4 0 3 ( 1 0 0 0 ) 0 ( 0 0 ) 情况或未查明不良地层特征 ，致使地基基础设计时采 用不正确方案，导致结构失稳 、上部结构开裂甚至倒 塌。比如在地质资料不准确的情况下盲 目设计造成地 基承载力不足 ，导致软弱地基土层压缩变形过程沉降 不均或地基承载力不足 引起重大事故。 ( 2 )设计方案失误 。 设计方案不正确 ， 未综合考虑 各方因素或盲 目套用图纸 。 导致荷载或内力分析有误。 比如 1 9 9 7 年福建某宿舍楼整体倒塌事故的主要原因是 柱承载力不足 ， 南北向边柱轴压比为1 5 3 大于规范规 定的0 9 ， 中柱的轴压比为2 8 2 ， 是0 9 的3 1 3 倍。基础底 板厚度及配筋和地基实际承载力远远承受不了上部 的 荷载 边柱实际承受的力为3 8 4 7 k N m ， 达到其承载力 的2 3 3 倍。 ( 3 )构造措施不合理 。 忽视构造要求， 构造措施设 置违反规范。比如框架结构柱梁配筋达不到最小配筋 率 ，混凝土强度 不符合规范要求 ，框架梁柱节点无箍 筋 ， 梁端无负筋， 锚固长度不足及填充墙未设置拉结筋 等。 4 2施 工原 因 ( 1 )违 反设计与规范。 不按图纸施工， 对特殊构造 未按要求制订专项施工方案 临时设施或维护设施等 不按要求搭设 ， 违反相关设计或质量验收规范。 例如浙 江某办公楼 ， 由于不按方案施工 ， 胡干蛮干 ， 造成工程 质量低劣 。中柱 、边柱的配筋仅分别达到应有钢筋的 7 0 6 0 框架柱基底面积不能满足承载力要求 ， 混 凝土强度还不足设计强度等级标准值的1 1 2 ， 最终造成 整体拆除。 ( 2 )管理混乱。 现场管理与施工组织混乱 ， 违章作 业 ， 质量安全监督检查不到位 。 许多现场管理人员质量 意识淡薄 ， 对 已出现的事故征兆未加以重视 ， 不及时采 6 5 8 建筑技术 第 4 1 卷第 7期 取有效措施， 从而导致惨剧发生。 ( 3 )材料质量低劣 。 工程材料质量低劣 ， 进场前未 按要求检验， 致使不合格材料流人工地。 例如1 9 9 4 年广 西某综合楼倒塌事故 ，经检查该楼C 2 0 的混凝土抗压 强度平均只有l 0 2 MP a ，最低的只有6 1 MP a 。钢筋取 样检测 ， 8 组试件只有3 组合格 ， 钢材 、 水泥无出厂合格 证 ， 材料不合格是事故发生的直接原因。 ( 4 )人员素质差。管理人员与施工人员素质良莠 不齐 ， 未经培训即上岗 ， 缺乏基本业务知识或不具备上 岗操作技术资质。 4 3建筑物 使用不 当 ( 1 )改变使用功能 。 违反设计使用功能 ， 增大使用 荷载 超出原有设计承载力 ， 或在使用过程中对工作环 境的变化未加以注意 ， 没有考虑附加荷载 ， 最终导致破 坏。 例如齐齐哈尔某厂房因机械故障 ， 排出的大量气体 在屋面结成冰 ， 比设计活载增大4 倍 ， 导致屋面坍塌句 。 ( 2 )擅改结构。未经过验算即对原有建筑物擅 自 进行改造 ， 如随意开凿洞 口、 上部增层等 ， 削弱了结构 承载力。 此类事故的发生往往是由于地基承载力不足 ， 或原有结构承载力达不到要求造成的。例如石家庄某 办公楼接层工程 ， 没有进行接层验算， 也没与地质资料 对 ， 盲 目设计施工造成倒塌。 通过对事故原因的统计分析 ，可以从中发现诱发 事故的各类因素 ， 进而才能更加有效地监督管理 ， 防止 类似事故再次发生，同时也为钢筋混凝土结构工程的 风险管理提供了数据支持 。由于每一事故往往不是单 方面引起的， 而可能是设计方面 、 施工方面和使用方面 综合引起的， 因此 ， 为了更直观的分析各种因素的影响 结果 ， 从以上这3 方面分别加以统计分析 ( 表4 7 ) 。 表 4 设计原因事故统计分析 勘察失误 设计方案失误 构造措施不合理 合计 案例数量 2 8 8 4 1 所占比例， 1 2 2 6 8 - 3 1 9 5 1 0 0 O 表 5 施工原因事故统计分析 I违反设 计与 规范 管理混 乱 材料质量低劣 人员素质差 合计 案例数量 l 3 7 2 4 9 1 8 8 8 昕占比例 I 4 2 0 2 7 - 3 1 0 2 2 0 5 1 o o O 表 6 建筑物使用不当原因事故统计分析 改变使用功能 擅改结构 合计 案例数量 8 1 1 1 9 所占比例 4 2 1 5 7 9 1 o o O 表 7三种原因比较结果事故统计分析 设计原因 施 工原因 使 用不 当 合计 案例数量 4 1 8 8 1 9 1 4 8 所 占比例 2 7 7 5 9 5 1 2 8 1 o o 0 由统计结果可 以看出，在导致事故 的3 方面原 因 中 ， 施工原因占的比例最大 ， 为5 9 5 ， 这与前面 的事 故发生阶段统计分析结果相吻合 。 在设计原 因当中， 设 计方案不合理 占 IJ 6 8 3 ，这主要是事故中设计方往 往没有对具体工况加以详细分析 ，随意套用图纸造成 的。 同时 方案的不合理也为 日后其他事故的发生埋下 隐患。 在施工原因中， 违反设计与规范以及现场管理混 乱这两种因素所 占比例最大 ，分别为4 2 0 $ L 1 2 7 3 。 而在使用原因中 ， 擅改结构因素所 占比例 ( 5 7 9 ) 略 大于改变使用功能因素( 4 2 1 ) 。 5结语 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 。 通过对1 4 8 起钢筋混凝土结构质量事故 进行了统计分析 得出如下结论 ： ( 1 )在各类结构形式中， 框架结构的事故最多， 占 统计资料的3 4 6 ； ( 2 )就事故发生的阶段而言， 施工 阶段 的事故较多 ，其 中大跨度结构占到统计 资料 的 6 9 0 ， 多、 高层混凝土结构 占 t 6 2 7 ； ( 3 )就事故类 型而言 ， 对于大跨度混凝土结构 ， 坍塌事故与变形过大 事故最多， 分别占统计资料的4 8 3 和3 4 5 ； 对 于多、 高层混凝土结构 ， 坍塌事故与开裂事故最多， 分别 占到 3 7 4 $ H 3 3 3 ； ( 4 )就事故原因而言 ，施工原因所 占 的比例最大 ， 为5 9 5 。总体来看 ， 设计原因中的设计 方案不合理 ，施工原因中的违反设计与规范以及现场 管理混乱 ，还有使用原因中的擅改结构和改变使用功 能 ， 是引发事故最常见 的原因。 统计分析结果可为工程风险管理提供数据支持 。 同时也有助于工程界对钢筋混凝土结构事故有一个全 面的了解 ，从而在实际工程中可以更加有效地监督管 理 ， 以减少事故的发生。 参考文献 1 J o n a t h a n G M w0 o d 巴黎机场候机厅坍塌事故应吸取 的教训 J 赵 阳空 间结构， 2 0 0 5 ， 1 1 ( 2 ) ： 6 3 6 4 2 李战洲沈阳音乐学院大连校 区发 生坍 塌事 故6 死 l 8 伤 O L h t t p ： n e ws 1 6 3 13 0 删 Q 6 5 21 | 钔 2 6 3 王莉一起罕见的坍塌事故一 记四川省德 阳市1 2 8 惨案 J 建筑安 全， 1 9 9 6 ， 2 ( 1 0) ：6 7 4 刘泉龙 波， 秦凤桐银 川体育馆“ 四 七 ” 特 大事故抢险纪实 J 世纪行， 1 9 9 7 ，6 ( 6 ) ： 1 5 1 6 5 坚 桉应认真吸取两起坍塌事 故的深刻教训 J 建筑知识， 1 9 9 7 ，6 ( 6 ) ： 4 1 4 2 6 胡新六 建筑工程倒塌 案例分析与对策 M 北京： 机械工业 出版社， 2 o ( ) 4 7 于庆荣， 颜德妲， 程 文壤 混凝土结构 M 北 京： 中 国建 筑工业出版 社1 9 9 4