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从“福建泉州某酒店倒塌事故”思考钢结构建筑如何抗倒塌?
作者:salesperson   发布日期: 2020-3-15 12:40:59

       2020年3月7日19时05分,位于福建省泉州市鲤城区南环路的欣佳酒店发生楼体坍塌,约71人被困。截止8日16时,事故已致10人死亡,仍有23人被困。据悉,欣佳酒店于2018年6月开业。新冠肺炎疫情发生后,被改造为区级医学观察点,用以隔离观察密切接触者。


       目前,坍塌原因是装修引起还是建筑本身结构问题,还需进一步查明。但其“连环违规”背后所引发的酒店安全思考,值得我们每一个人关注。今天我们就跟随这个话题,一起来聊一聊酒店建筑安全的重要性及相关规范要求。


连环违规


从公开的现场图片及新闻报道来看,我们可以从以下几点来深入分析:



从公开的照片中来看,该楼钢框架采用的是H型钢柱,福建泉州地区抗震设防烈度至少为7度,在未设置支撑的较大柱距情况下,钢柱采用H型钢柱是比较难计算通过的。所以勘察选择酒店物业的时候是否适合改造很重要。


业主在2018年二次改造后增加2~6层楼板及隔墙用作酒店房间用,可能是改造后增加了5层混凝土楼板及墙自重过大,破坏原来的框架结构,同时增加了大量的自重荷载和使用荷载,从而导致局部先破坏,引发结构连续倒塌。未经过正规设计或者当时设计者并非专业人员,酒店随意排布房型,间隔墙体根本没有在梁上,建筑荷载不均匀等因素都极易造成事故发生。


“一楼商户的门窗玻璃被挤压炸裂五六块,后来觉得房子太危险,我就搬走了。”从这个信息来看,前期已经有预兆出现,但是很遗憾,除了一楼商户机警搬离,未引起业主和其它商户的重视,错失了在超载变形的有限的过程中采取”亡羊补牢“措施的机会。酒店改造过程中需对周边实际状况进行调查和了解。建筑本身的钢结构工程牵扯荷载和防护,涉及改造加固就一定需要联系房屋鉴定部门做好原建筑诊断。



钢结构一旦失稳,就会整体倒塌。通常做钢结构建筑改造时采用的施工方法是严禁做焊接施工,应该是通过计算后,利用加节点板通过螺栓等方法进行冷施工。只要荷载在设计范围内,施工方法正确,建筑就是安全的。一般整体倒塌通常都是钢结构建筑,混凝土结构建筑一般整体倒塌的案例很少,多半是局部倒塌或整体倾覆。


历史总是惊人的相似


历史总是惊人的相似,悲剧总是不断上演。建筑或者加建建筑的倒塌事故,还有很多类似的案例。


1986年3月15日,短短的60秒,运营15年的新加坡新世界宾馆发生倒塌,导致33人死亡。随后新加坡1989年颁布建筑管制法令,规定公共建筑每五年强制进行一次结构检测。



1993年泰国呵叻府的6层皇家广场酒店在不到10秒内轰然倒地,共造成137人死亡,227人受伤。坍塌原因是由于皇家广场酒店1990年加盖的3层楼层未进行适当评估。



此外,还有一个著名的改造失败工程事故——韩国三丰百货店事件,是当时韩国最严重的工程事故。



造成楼体坍塌的原因主要有五点:

1.三丰百货店原本是一座办公楼,后又重新设计为百货大楼。这样的改动导致了许多承重柱被自动扶梯取代。

2.增加楼层的缘故:百货大楼原本设计为5层,后来却被硬生生加上美食层。

3.由于居民投诉大楼的冷气机噪音,管理层决定将冷气机转移位置。但是在搬迁时并未使用起重机,而是用滑轮推动重达29吨重的冷气机,从而导致滑轮所过之处,地面损坏严重。

4.冷气机在注满水后,冷气机的重量达到87吨,地面开裂,承重柱减少,楼层在承受冷气机数年的振动后终于难以为继。

5.工程的偷工减料,成为了压垮大楼的最后一根稻草。承重柱不符合80厘米的规定,只有60厘米直径,承重柱中的钢筋也只有8根,原本应该是16根。



每一次事故的发生都是一次血的教训!

因此,我们必须按国家要求报批,规划设计、施工验收需符合规范,找专业的人做专业的事,酒店建筑全生命周期质量为本的思想需要合理合法的贯彻,一定要摒弃那种贪便宜的侥幸心理。因为这样的事故只要出一次,都是灾难性的,无可弥补的!


01 防倒塌设计

我国的结构抗倒塌设计,最早还要追述上世纪70年代就已提出的“大震不倒”的抗震设计基本准则,根据二阶段的设计要求,主要从限制结构变形和采取必要的抗震构造措施来实现,主要属于概念设计范畴。


而随着“9·11恐怖事件、“5·12”汶川大地震的发生,房屋倒塌所造成的巨大危害和负面影响被进一步认知,结构连续倒塌的概念和防连续倒塌的设计方法也得到了更多关注。

 

结构连续倒塌,指结构在偶然荷载(如强震、撞击、爆炸、火灾等非常规荷载)作用下发生局部破坏而形成初始损伤,导致结构发生内力重分布而形成连锁反应,最终致使结构部分或全部倒塌。连续倒塌一旦发生,往往会造成很严重的生命财产损失。


02 钢结构抗倒塌需求

钢结构在大跨、复杂空间结构中有广泛应用,随着形体造型艺术的不断提升,以及建筑功能要求的不断增加,实际工程往往存在跨度大、布置不规则性强、长细比较大等问题,可能会造成结构抗倒塌能力的不足,需要进行特殊的安全性验证。


对近年来钢结构倒塌事故进行梳理,发现大跨厂房、复杂公建的倒塌占多数,造成倒塌的原因有撞击爆炸、火灾、过载、局部缺陷、施工不当等。这些工程事故,是钢结构抗倒塌设计的指导和依据。


03 抗连续倒塌设计方法

国内外规范给出的抗连续倒塌设计方法有:概念设计法、拉结强度设计法、拆除构件法、关键构件设计法。其中,拆除构件法的可操作性最强,主要通过拆除某个构件,分析剩余结构的响应,来评估结构的抗倒塌能力。


初始损伤所在的构件、以及其他重要构件,可作为待拆构件


04 待拆构件的选择

虽然结构中的所有构件都可能受偶然荷载作用而形成初始损伤,并非每个构件失效都会引起连续倒塌,对所有构件都进行拆除分析还会极大降低分析效率。所以,需要采用合适的方法选取待拆构件


实际工程中,概念判别和敏感性分析结合的方法应用较多。前者是通过结构体系、传力体系、受力情况分析进行构件初选;后者则是通过软件计算进行敏感性分析,量化杆件的重要性。


如以下某大悬挑钢结构案例中,首先通过概念判断,筛选出西南侧连廊部位、东侧电梯井部位、北侧悬挑部位等几个主要支承区域内的重要构件。


利用通用有限元软件建立模型,施加竖向荷载,材料强度采用标准值,分别进行正常情况下和结构受损后(拆除构件j),各构件响应的数值,就能算得构件j的重要性系数。本案例中,构件响应选用了应力比进行计算。


目前国内有很多既有建筑通过改造,改变原有使用功能的情况。并且国家也鼓励既有建筑的改造利用,但是建筑改造的安全性问题需要重视。


装饰装修项目和改建项目的区别:

1.不变动主体承重结构。

2.不涉及建筑面积调整的加高、加层、拆层。

两个条件之一无法满足,就不能按装饰装修项目执行。

主体承重结构:包括框架结构的主梁、框架柱和各类承重墙,如砌体承重墙及剪力墙。如果涉及这些部位的变动,就无法按装饰装修进行报建。


既有建筑就是建成后已投入使用的房屋。既有建筑如果按照抗震加固改造进行申报,需要进行结构的校验计算。如果按照装修工程来申报,有可能会只审核了消防安全,忽视结构安全计算。因此,公共建筑特别是酒店必须在完成装修后,由专业鉴定机构出具相关安全鉴定报告。


结构计算就是计算结构(房屋)在各种荷载作用,如地震荷载、恒荷载(固定不变的,比如自重)、活荷载(可变化的,如房间里人的重量)下的状态,这个状态包括结构的承受能力和结构的变形。简言之,就是计算各建筑承载构建是否能达到要求。


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