某酒店工程混凝土結(jié)構(gòu)事故的分析與加固

     摘要:在對某酒店工程混凝土斜向井字梁結(jié)構(gòu)事故進(jìn)行調(diào)查研究、檢測與鑒定的基礎(chǔ)上,對工程事故發(fā)生原因進(jìn)行了分析,提出了加固處理方案,最后對該事故進(jìn)行了總結(jié),并提出優(yōu)化設(shè)計的建議。

  關(guān)鍵詞:斜向井字梁;檢測與鑒定;加固處理;優(yōu)化設(shè)計

  1工程概況及事故發(fā)生經(jīng)過

  某酒店工程,地上七層框架結(jié)構(gòu),總建筑面積20730平米,該工程于2006年開工建設(shè),2007年9月,在酒店主體二層多功能廳屋面斜向井字梁澆筑混凝土過程中,模板支撐體系突然發(fā)生整體坍塌,一層梁板被沖砸產(chǎn)生開裂、變形。

  坍塌部位是酒店二層多功能廳屋面,空間大小為16.8m×25.7m,建筑面積431.76㎡,二層凈高8.12m,屋面采用斜向密肋梁樓蓋;對應(yīng)部位的一層最大柱網(wǎng)尺寸為8.4m×7.5m。

  所示為局部處理后的事故現(xiàn)場,由圖可知:屋面結(jié)構(gòu)坍塌后,二層柱頂鋼筋均受到不同程度的彎折破壞,混凝土局部也被擠碎,部分柱段由于混凝土破壞嚴(yán)重,在清理過程中,對其進(jìn)行了鑿除,導(dǎo)致鋼筋受損嚴(yán)重。坍塌的混凝土結(jié)構(gòu)砸落后,導(dǎo)致一層兩根次梁破壞明顯,混凝土明顯斷裂,鋼筋變形嚴(yán)重,兩根框架梁裂縫較明顯;其余較多梁有不同程度的裂縫產(chǎn)生,樓板大部分變形開裂嚴(yán)重,局部樓板被砸開洞,一層柱無外觀損傷。

  2事故原因分析

  通過現(xiàn)場勘察以及對施工圖紙,施工方案仔細(xì)研究與分析,發(fā)現(xiàn)了本次坍塌事故發(fā)生的主要原因有以下幾點:

  1、 模板支撐體系不合理。對于高度超過8m、施工總荷載大于10kn/㎡或集中線荷載大于15kn/m的模板支撐系統(tǒng),超高、超重、大跨度的模板支撐系統(tǒng)專項方案必須組織專家進(jìn)行審查論證,合格后方可進(jìn)行作業(yè)[1]。該工程發(fā)生模板坍塌部位高度是8.12m,施工單位僅編制了簡單的專項施工方案,卻未進(jìn)行剛度、穩(wěn)定性及扣件抗滑移的計算,且內(nèi)容不具體、不全面,未嚴(yán)格按施工規(guī)范進(jìn)行編制。

  2、 雖然一層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑已完成34天,但一層模板支撐仍然拆除過早,施工荷載完全由一層樓蓋承擔(dān),而設(shè)計考慮的荷載遠(yuǎn)小于施工荷載。導(dǎo)致二層屋面模板支撐體系沒有一個穩(wěn)定的基礎(chǔ),且坍塌后一層樓蓋受損嚴(yán)重,局部樓板被砸開洞。

  3、 二層多功能廳空間尺寸16.8m×25.7m,長寬比大于1.5,設(shè)計采用斜向井字梁屋蓋,肋梁截面250×1000,間距1100,樓蓋自重約19KN/m2。設(shè)計的合理性有待商榷,是否偏于保守,應(yīng)該可以考慮減小梁截面或增加梁間距。

  3結(jié)構(gòu)檢測

  由于一層梁板被沖砸產(chǎn)生開裂、變形;并且在對倒塌部分清理時,二層柱頭鋼筋受到不同程度損壞。為了對本次坍塌事故造成的結(jié)構(gòu)影響做全面了解,專業(yè)檢測公司對一層梁板、二層柱及鋼筋等進(jìn)行了鑒定,目的在于對未倒塌部分結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評價,并為其后期的正常使用提供技術(shù)依據(jù)。本次鑒定結(jié)論如下:(主要鑒定結(jié)果標(biāo)示于圖2中)

  1、 二層框架柱清理后保留部分外觀完整,沒有開裂現(xiàn)象,柱子最大側(cè)向位移13mm,垂直度符合要求,可以繼續(xù)使用;但在對倒塌部分清理時,柱鋼筋受到不同程度損壞。建議對柱鋼筋采用機(jī)械方法進(jìn)行調(diào)直后,檢查合格可以使用,如不滿足要求,將鋼筋切斷,用機(jī)械連接將被切割的鋼筋進(jìn)行接長;

  2、 由于受到局部倒塌荷載的沖砸,一層梁板變形、開裂比較嚴(yán)重,檢測部分多數(shù)梁、板結(jié)構(gòu)已處于危險狀態(tài),不適于繼續(xù)承載,應(yīng)進(jìn)行鑿除或加固;

  3、 一層柱未見裂縫出現(xiàn),且一層結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重部位為樓板和次梁,框架梁受損程度不嚴(yán)重,且沖擊荷載只對直接作用面的影響較大,因此可以判斷一層柱在此次事故中未受到破壞,可以繼續(xù)使用。

  4結(jié)構(gòu)加固處理

  根據(jù)檢測結(jié)果,并且考慮到施工的難易程度及工程進(jìn)度,提出以下處理方案:(一層梁板需加固處理的構(gòu)件見圖3所示)

  1、板變形、開裂嚴(yán)重,應(yīng)拆除重新布筋澆筑。具體加固方法如下:拆除破損的板,將不需要拆除的梁表面鑿除,鑿到可以鋪設(shè)板底鋼筋為止,按原設(shè)計布置板鋼筋,重新澆筑板混凝土。應(yīng)保證新舊混凝土結(jié)合牢固。

  2、如圖3所示樓板鑿除范圍內(nèi)的多數(shù)框架邊梁除外,所有框架梁及次梁均鑿除,按原設(shè)計重新施工;

  3、兩根框架梁斜裂縫寬度最大為0.2mm,可以保留,但需要采用碳纖維加固處理。

  4、二層柱頭應(yīng)向下鑿至合適位置后將彎折鋼筋切斷,用機(jī)械連接將被切割的鋼筋進(jìn)行接長。

  5結(jié)論

  5.1該事故發(fā)生的直接原因是模板支撐體系不合理,而一層模板支撐過早拆除又導(dǎo)致一層的結(jié)構(gòu)梁板破壞嚴(yán)重;

  5.2一層梁板被沖砸后變形、裂縫較多,已處于危險狀態(tài),不適于繼續(xù)承載,考慮到施工方便及工程進(jìn)度,將大部分受損構(gòu)件鑿除,重新按原圖施工,僅有兩根梁采用碳纖維加固;

  5.3現(xiàn)場清理后的二層柱,外觀完整,沒有開裂現(xiàn)象,柱子最大側(cè)向位移13mm,垂直度符合要求,可以繼續(xù)使用,但是鋼筋受損嚴(yán)重,因此將柱頭向下鑿出未受損的鋼筋后切斷,按規(guī)范要求用機(jī)械連接將鋼筋進(jìn)行接長,按原圖重新施工;

  5.4二層斜向井字梁屋蓋設(shè)計的合理性有待商榷,建議重新考慮,優(yōu)化原設(shè)計,或修改設(shè)計方案,考慮采用輕質(zhì)的屋面結(jié)構(gòu)。

  

  參考文獻(xiàn):

  [1]中華人民共和國建設(shè)部.危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法(建質(zhì)[2004]213號).2004.12.1~2