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1、第二章 建筑物坍塌机理 2.1 返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录 第第2 2章章建筑物坍塌机理建筑物坍塌机理第二章 建筑物坍塌机理 2.2教学提示：坍塌事故是工程师的克星，要有杜绝重大事故教学提示：坍塌事故是工程师的克星，要有杜绝重大事故的决心，战胜重大事故的勇气。只有知己知彼，才能百战的决心，战胜重大事故的勇气。只有知己知彼，才能百战百胜。因此要从回顾历史中寻找经验，弄懂理论，并掌握百胜。因此要从回顾历史中寻找经验，弄懂理论，并掌握技巧。技巧。教学要求：要以坍塌事故的危害性及其可防范性为重点，教学要求：要以坍塌事故的危害性及其可防范性为重点，去引导学生学习。去引导学生学习。工程出现坍
2、塌事故是最大的不幸，会给人们的生命财产带工程出现坍塌事故是最大的不幸，会给人们的生命财产带来重大损失。因此结构抗震规范有来重大损失。因此结构抗震规范有“小震不坏，中震可修，小震不坏，中震可修，大震不倒大震不倒”的抗震设防三准则。既然可以确保工程结构在的抗震设防三准则。既然可以确保工程结构在特大地震灾害条件下坏而不倒，也就应该完全可以杜绝工特大地震灾害条件下坏而不倒，也就应该完全可以杜绝工程坍塌事故的出现。可是工程实践证明，事实并非如此简程坍塌事故的出现。可是工程实践证明，事实并非如此简单。这就充分说明了有对工程坍塌机理进行深入分析、研单。这就充分说明了有对工程坍塌机理进行深入分析、研究的必要性
3、。究的必要性。第二章 建筑物坍塌机理 2.3 建筑物坍塌事故概述建筑物坍塌事故概述建筑物坍塌事故概述建筑物坍塌事故概述 建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 坍塌事故与自然灾害坍塌事故与自然灾害坍塌事故与自然灾害坍塌事故与自然灾害 坍塌事故防范坍塌事故防范坍塌事故防范坍塌事故防范 结构加固的经济性结构加固的经济性结构加固的经济性结构加固的经济性 本章内容 坍塌事故抢救坍塌事故抢救坍塌事故抢救坍塌事故抢救 思考题与习题思考题与习题思考题与习题思考题与习题 结构加固的可行性结构加固的可行性结构加固的可行性结构加固的可行性 坍塌事故案例坍塌事故案例
4、坍塌事故案例坍塌事故案例 第二章 建筑物坍塌机理 2.4传感器基础知识一工程坍塌事故定义一工程坍塌事故定义 工程坍塌事故是指建筑物或构筑物，由于某种内工程坍塌事故是指建筑物或构筑物，由于某种内在的或外来的原因遭到破坏，不仅完全丧失了结在的或外来的原因遭到破坏，不仅完全丧失了结构的承载力功能和建构的承载力功能和建(构构)筑物的使用功能，而且筑物的使用功能，而且完全失去了自立功能，局部或整体塌倒在地上，完全失去了自立功能，局部或整体塌倒在地上，成为建筑垃圾，完全丧失了恢复功能的可能性。成为建筑垃圾，完全丧失了恢复功能的可能性。第二章 建筑物坍塌机理 2.5建筑物坍塌事故概述 二坍塌事故不容多见二坍
5、塌事故不容多见 人有衣、食、住、行等多方面的要求，但以满足住的要求难度为最人有衣、食、住、行等多方面的要求，但以满足住的要求难度为最大。工农业经济和生产技术发展到今天，解决衣、食等生活必需品大。工农业经济和生产技术发展到今天，解决衣、食等生活必需品问题已比较容易，付出的代价已不是很高。唯独要解决住的问题，问题已比较容易，付出的代价已不是很高。唯独要解决住的问题，仍然有很大的难度。即使在发达的西方各国，自有房产的占有率仍仍然有很大的难度。即使在发达的西方各国，自有房产的占有率仍然不是很高，远不能达到居家有其房的理想境界。人们要获得住房，然不是很高，远不能达到居家有其房的理想境界。人们要获得住房，
6、必须在生存竞争中付出更多的劳动代价。这说明住房仍然是人们毕必须在生存竞争中付出更多的劳动代价。这说明住房仍然是人们毕生创业与奋斗的重要目标，也是一般人终生获得的最宝贵的财富。生创业与奋斗的重要目标，也是一般人终生获得的最宝贵的财富。何况作为栖身之所的住房，人们在其上花费了毕生精力，这里还集何况作为栖身之所的住房，人们在其上花费了毕生精力，这里还集中了其他生活资料、毕生积蓄，甚至再加上其家庭成员的宝贵生命，中了其他生活资料、毕生积蓄，甚至再加上其家庭成员的宝贵生命，即所谓全部身家性命统统集中在这里。房屋倒塌可以说是人生最悲即所谓全部身家性命统统集中在这里。房屋倒塌可以说是人生最悲惨的遭遇了。因此
7、倒塌事故是决不容许多见的。严防建筑物倒塌应惨的遭遇了。因此倒塌事故是决不容许多见的。严防建筑物倒塌应该是工程师们义不容辞的职责了。该是工程师们义不容辞的职责了。第二章 建筑物坍塌机理 2.6建筑物坍塌事故概述 三倒塌事故不应多见三倒塌事故不应多见 既然倒塌事故要付出的代价这么高，就要遵循建筑结构抗震设计三准则：既然倒塌事故要付出的代价这么高，就要遵循建筑结构抗震设计三准则：即即“小震不坏，中震可修，大震不倒小震不坏，中震可修，大震不倒”的严格要求。所谓的严格要求。所谓“大震不倒大震不倒”，是指即使遇到了抗震设防标准以上的特大地震建筑物难免要受到损害，是指即使遇到了抗震设防标准以上的特大地震建筑
8、物难免要受到损害，也决不容许建筑物出现倒塌。其实，凡是经过正规设计，正规施工的新也决不容许建筑物出现倒塌。其实，凡是经过正规设计，正规施工的新建筑物，不论是砖混结构、钢筋混凝土结构，还是钢结构，都具有很好建筑物，不论是砖混结构、钢筋混凝土结构，还是钢结构，都具有很好的延性，应该有很高的抗倒塌能力。在的延性，应该有很高的抗倒塌能力。在1994年前后的美国洛杉矶地震和年前后的美国洛杉矶地震和日本阪神地震中，倒塌的就都只是那些年久失修的旧建筑物。实践证明日本阪神地震中，倒塌的就都只是那些年久失修的旧建筑物。实践证明要实现抗震设防三准则是完全有可能的。超过抗震设防标准以上的地震要实现抗震设防三准则是完
9、全有可能的。超过抗震设防标准以上的地震荷载应该算得上建筑物可能遇到的最大荷载了。既然如此，也就表明，荷载应该算得上建筑物可能遇到的最大荷载了。既然如此，也就表明，不论在任何时候任何情况下，都不容许、不应该有建筑物倒塌的情况出不论在任何时候任何情况下，都不容许、不应该有建筑物倒塌的情况出现。只要出现，就完全可以认定在设计、施工与管理现。只要出现，就完全可以认定在设计、施工与管理(使用使用)方面必然存方面必然存在严重问题，必需追究人为过失。决不容许人们在自然灾害的大帽子底在严重问题，必需追究人为过失。决不容许人们在自然灾害的大帽子底下开小差，逃避责任。这一点不仅是每一位工程师，也是土木建筑行业下开
10、小差，逃避责任。这一点不仅是每一位工程师，也是土木建筑行业的每一位从业者都应该清醒地认识到的。的每一位从业者都应该清醒地认识到的。第二章 建筑物坍塌机理 2.7建筑物坍塌事故概述 四倒塌事故不会少见四倒塌事故不会少见 事实上，不论是从唐山地震的画面，还是最近几次伊朗地事实上，不论是从唐山地震的画面，还是最近几次伊朗地震的画面所见，倒塌的建构筑物都是成片成堆，触目惊心。震的画面所见，倒塌的建构筑物都是成片成堆，触目惊心。自然，这些倒塌的建构筑物大都是未经抗震设防的历史留自然，这些倒塌的建构筑物大都是未经抗震设防的历史留下来的包袱；问题是，不论什么国家，就是像日本那样的下来的包袱；问题是，不论什么
11、国家，就是像日本那样的经济强国，仍然难免存在历史包袱；问题是，即使是在今经济强国，仍然难免存在历史包袱；问题是，即使是在今天大建设高潮中新建成的工程，对其安全性与耐久性问题天大建设高潮中新建成的工程，对其安全性与耐久性问题仍然没有得到应有的重视；问题是，正在施工中的大楼还仍然没有得到应有的重视；问题是，正在施工中的大楼还时有倒塌事故的出现。从这一点看，前景确实不容乐观，时有倒塌事故的出现。从这一点看，前景确实不容乐观，倒塌事故不会少出现。倒塌事故不会少出现。第二章 建筑物坍塌机理 2.8建筑物坍塌事故概述 五小康社会与安居工程五小康社会与安居工程 我国很快就将全面进入小康社会。顾名思义，所谓小
12、康，必然要我国很快就将全面进入小康社会。顾名思义，所谓小康，必然要具备一个安居乐业的条件。所谓安居，起码必须保证居住建筑的具备一个安居乐业的条件。所谓安居，起码必须保证居住建筑的绝对安全，不能让人们在担心住房倒塌、提心吊胆的情况下挨日绝对安全，不能让人们在担心住房倒塌、提心吊胆的情况下挨日子。可是仔细考察起来，对于子。可是仔细考察起来，对于1313亿人口来说，具备这一条件还真亿人口来说，具备这一条件还真不容易。先把广大农村的居住安全条件放在一边，就拿城镇来说，不容易。先把广大农村的居住安全条件放在一边，就拿城镇来说，近一百亿平方米的居住建筑，究竟有多少是符合安全标准的，还近一百亿平方米的居住建
13、筑，究竟有多少是符合安全标准的，还说不清楚。要先进行一次全国性的安居工程普查鉴定，再进一步说不清楚。要先进行一次全国性的安居工程普查鉴定，再进一步开展改造加固工作才行。其规模之大，所需投入量之大，可想而开展改造加固工作才行。其规模之大，所需投入量之大，可想而知。政府有关部门是否已把它列入实施计划，应予关注。同时，知。政府有关部门是否已把它列入实施计划，应予关注。同时，这也是整个土木建筑行业从业人员所必须面对的一个现实问题。这也是整个土木建筑行业从业人员所必须面对的一个现实问题。第二章 建筑物坍塌机理 2.9建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 建建(构构)筑物的坍塌机理极为复杂，也难以
14、用理想化的力筑物的坍塌机理极为复杂，也难以用理想化的力学模型进行表述，现分以下三种不同的坍塌机理进行一学模型进行表述，现分以下三种不同的坍塌机理进行一些初步探讨。些初步探讨。一整体坍塌一整体坍塌 建筑物的整体坍塌与建筑物的上部结构，包括建筑物基础建筑物的整体坍塌与建筑物的上部结构，包括建筑物基础在内的建筑物整体的设计标准承载能力、刚度特征，均无在内的建筑物整体的设计标准承载能力、刚度特征，均无必然关系。甚至相反，越是上部结构设计标准偏高，刚度必然关系。甚至相反，越是上部结构设计标准偏高，刚度偏大的建筑物，出现整体坍塌的可能性就越大。整体坍塌偏大的建筑物，出现整体坍塌的可能性就越大。整体坍塌后的
15、建筑物虽然已失去了使用功能，但其内在的结构构件，后的建筑物虽然已失去了使用功能，但其内在的结构构件，却可能仍然完整无损。其坍塌机理分以下几种情况。却可能仍然完整无损。其坍塌机理分以下几种情况。第二章 建筑物坍塌机理 2.10建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 1.1.桩基失稳坍塌桩基失稳坍塌桩基失稳，导致建筑物倾斜并坍塌的事故是当前出现桩基失稳，导致建筑物倾斜并坍塌的事故是当前出现几率最高的事故。关于桩基倾斜、失稳引起建筑物倾几率最高的事故。关于桩基倾斜、失稳引起建筑物倾斜、坍塌的机理研究工作，目前人们的关注还很不够。斜、坍塌的机理研究工作，目前人们的关注还很不够。桩基失稳的直接原因
16、是挤土桩的挤土效应与超静孔隙桩基失稳的直接原因是挤土桩的挤土效应与超静孔隙水压力效应。比如武汉某水压力效应。比如武汉某1818层大楼因为桩基失稳，导层大楼因为桩基失稳，导致大楼倾斜、摆幅达致大楼倾斜、摆幅达3354mm3354mm。虽然尚未形成倒塌事故，。虽然尚未形成倒塌事故，但是大楼摆幅如此之大，自然是人们所无法接受的，但是大楼摆幅如此之大，自然是人们所无法接受的，最后只得实行爆破拆毁。最后只得实行爆破拆毁。第二章 建筑物坍塌机理 2.11建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 2.2.地基剪切破坏坍塌地基剪切破坏坍塌根据岩土力学的弹塑性理论分析根据岩土力学的弹塑性理论分析与大量刚性筏
17、板基础或箱形基础与大量刚性筏板基础或箱形基础下的压力盒测试记录证实，刚性下的压力盒测试记录证实，刚性基础下的压应力基础下的压应力(地基反力地基反力)分布分布曲线呈马鞍型，压力强度为边缘曲线呈马鞍型，压力强度为边缘大、中间小。因此，地基很可能大、中间小。因此，地基很可能在边缘出现应力集中状态，形成在边缘出现应力集中状态，形成塑性体，引起剪切破坏，土体向塑性体，引起剪切破坏，土体向旁挤出，导致建筑物倾斜与坍塌。旁挤出，导致建筑物倾斜与坍塌。如图如图2.12.1所示。著名的加拿大谷仓所示。著名的加拿大谷仓坍塌事故就是一例。坍塌事故就是一例。第二章 建筑物坍塌机理 2.12建筑物坍塌事故机理研究建筑物
18、坍塌事故机理研究 3.3.地基液化或流变坍塌地基液化或流变坍塌饱和粉细砂土或饱和粉土在受到震动波作用下，会出现液化现象，土体饱和粉细砂土或饱和粉土在受到震动波作用下，会出现液化现象，土体颗粒处于悬浮状态，不仅失去自重，失去相互约束的能力，也完全失去颗粒处于悬浮状态，不仅失去自重，失去相互约束的能力，也完全失去支承能力，就必然导致建筑物坍塌。日本新泻地震时出现的大量建筑物支承能力，就必然导致建筑物坍塌。日本新泻地震时出现的大量建筑物整体坍塌、卧倒现象，就是地基液化的结果。同样，饱和软黏土尤其是整体坍塌、卧倒现象，就是地基液化的结果。同样，饱和软黏土尤其是淤泥质土在受到扰动时，会产生流变状态，使地
19、基土完全失去支承力，淤泥质土在受到扰动时，会产生流变状态，使地基土完全失去支承力，导致建筑物倾斜与坍塌。导致建筑物倾斜与坍塌。4.4.地基整体失稳坍塌地基整体失稳坍塌在工程地质构造异常的条件下，很可能出现滑坡、山崩、地动、地陷在工程地质构造异常的条件下，很可能出现滑坡、山崩、地动、地陷等现象。建造在这些滑动土体上的建筑物就成了无本之木，必然遭到等现象。建造在这些滑动土体上的建筑物就成了无本之木，必然遭到坍塌破坏。坍塌破坏。第二章 建筑物坍塌机理 2.13建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 如果把整体坍塌比拟成人的急性病，那么裂损坍塌如果把整体坍塌比拟成人的急性病，那么裂损坍塌就是慢性
20、病。急性病之所以可怕，在于如果抢救不就是慢性病。急性病之所以可怕，在于如果抢救不及时，顷刻之间就可能要了命。慢性病的可怕之处及时，顷刻之间就可能要了命。慢性病的可怕之处则在于发病率高，根治困难。裂缝，只是坍塌的最则在于发病率高，根治困难。裂缝，只是坍塌的最初征兆。就像人身患病，必然有体温失常，脉情异初征兆。就像人身患病，必然有体温失常，脉情异样的表现。建筑物裂缝迹象如果任其发展下去，建样的表现。建筑物裂缝迹象如果任其发展下去，建筑物的变形、失稳与坍塌现象就会最终出现。筑物的变形、失稳与坍塌现象就会最终出现。二裂损坍塌二裂损坍塌 第二章 建筑物坍塌机理 2.14建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事
21、故机理研究 1.裂缝机理裂缝机理裂缝阶段是建筑物走上损毁坍塌之路的最初表征。建裂缝阶段是建筑物走上损毁坍塌之路的最初表征。建筑物裂缝机理最为复杂，也是工程事故分析课题的研筑物裂缝机理最为复杂，也是工程事故分析课题的研究重点。我们将根据各种不同的结构类型和不同的致究重点。我们将根据各种不同的结构类型和不同的致裂原因，在后面的有关章节分别深入地研究其不同的裂原因，在后面的有关章节分别深入地研究其不同的裂损机理。只有正确地掌握和理解了结构的裂损机理，裂损机理。只有正确地掌握和理解了结构的裂损机理，才谈得上对危险建筑采取正确的加固与拯救措施，才才谈得上对危险建筑采取正确的加固与拯救措施，才谈得上能在工
22、程实践过程中提高事故防范意识，杜绝谈得上能在工程实践过程中提高事故防范意识，杜绝重大事故的发生。重大事故的发生。第二章 建筑物坍塌机理 2.15建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 2.变形机理变形机理结构出现严重裂损以后，其整体性受损，刚度锐减，因而结构出现严重裂损以后，其整体性受损，刚度锐减，因而出现严重的结构变形。变形出现以后，由平面结构组成的出现严重的结构变形。变形出现以后，由平面结构组成的空间结构体系就被破坏，结构的计算图形或者说力学模型空间结构体系就被破坏，结构的计算图形或者说力学模型完全改变。稳定结构逐步变为不稳定结构，这就是坍塌的完全改变。稳定结构逐步变为不稳定结构，这
23、就是坍塌的前兆。前兆。3.失稳机理失稳机理建筑物的变形发展到失稳阶段，情况就如同人的病情进入建筑物的变形发展到失稳阶段，情况就如同人的病情进入了急性阶段。失稳阶段的平衡状态是临时性的极限平衡的了急性阶段。失稳阶段的平衡状态是临时性的极限平衡的临界状态。这一时刻只须有些许外力作用，建筑物就可能临界状态。这一时刻只须有些许外力作用，建筑物就可能急剧发展成坍塌状态。同样，只要施以适当的外力，也可急剧发展成坍塌状态。同样，只要施以适当的外力，也可能使结构暂时转危为安，获得加固与恢复的机会。能使结构暂时转危为安，获得加固与恢复的机会。第二章 建筑物坍塌机理 2.16建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机
24、理研究 4.4.坍塌机理坍塌机理如果说因为地基问题引起的建筑物整体倾斜与坍塌还如果说因为地基问题引起的建筑物整体倾斜与坍塌还可能保持上部结构的完整无损，并有可能获得扶正复可能保持上部结构的完整无损，并有可能获得扶正复位与加固希望的话，那么经过裂缝、变形、失稳最后位与加固希望的话，那么经过裂缝、变形、失稳最后进入坍塌状态的建筑物就只能是粉身碎骨，剩下的必进入坍塌状态的建筑物就只能是粉身碎骨，剩下的必然是一片废墟。事后进行清理还必然花费很多人力物然是一片废墟。事后进行清理还必然花费很多人力物力。力。第二章 建筑物坍塌机理 2.17建筑物坍塌事故机理研究建筑物坍塌事故机理研究 三局部坍塌三局部坍塌
25、局部坍塌事故多出现在整体性较差的预制构件体系。比如局部坍塌事故多出现在整体性较差的预制构件体系。比如由于钢屋架或钢筋混凝土屋架的承载力不够、变形太大引由于钢屋架或钢筋混凝土屋架的承载力不够、变形太大引起的屋顶坍塌事故，就是曾经在国内外工业厂房中出现频起的屋顶坍塌事故，就是曾经在国内外工业厂房中出现频率最高的事故。一般情况下只形成几榀屋架范围内的连锁率最高的事故。一般情况下只形成几榀屋架范围内的连锁反应，就会发生局部坍塌。只有在体系整体性极差的情况反应，就会发生局部坍塌。只有在体系整体性极差的情况下，才构成厂房的整体坍毁。发生在英国伦敦的由于煤气下，才构成厂房的整体坍毁。发生在英国伦敦的由于煤气
26、爆炸形成局部冲击荷载引起预制大板结构的高层公寓局部爆炸形成局部冲击荷载引起预制大板结构的高层公寓局部坍塌事故，就是比较典型的案例。坍塌事故，就是比较典型的案例。第二章 建筑物坍塌机理 2.18坍塌事故与自然灾害坍塌事故与自然灾害 什么是坍塌事故，什么是自然灾害，在工程事故分析中，必须有个明确的界定。什么是坍塌事故，什么是自然灾害，在工程事故分析中，必须有个明确的界定。在前面坍塌事故的定义中已经谈到了这一点，但似乎还不够具体。问题在于人在前面坍塌事故的定义中已经谈到了这一点，但似乎还不够具体。问题在于人们往往愿意把很多责任事故统统划归自然灾害以逃脱责任，躲避惩罚。这不仅们往往愿意把很多责任事故统
27、统划归自然灾害以逃脱责任，躲避惩罚。这不仅有失公正，而且对经验的总结、技术的进步、事故的防范也极为不利。比如说有失公正，而且对经验的总结、技术的进步、事故的防范也极为不利。比如说唐山大地震，几乎整个城市的建筑物被摧毁，死伤人数达唐山大地震，几乎整个城市的建筑物被摧毁，死伤人数达4040余万，而地震烈度余万，而地震烈度与之相近的美国洛杉矶地震与日本阪神地震造成的建筑物坍塌和人员伤亡就寥与之相近的美国洛杉矶地震与日本阪神地震造成的建筑物坍塌和人员伤亡就寥寥无几，损失极为有限。因此，决不能把人为过失统统算作自然灾害。灾害是寥无几，损失极为有限。因此，决不能把人为过失统统算作自然灾害。灾害是可以依靠人
28、们的积极努力去减免与消除的，也可能由于人们的过失而导致并加可以依靠人们的积极努力去减免与消除的，也可能由于人们的过失而导致并加重的。抗震设计的安全设防三准则已规定得很清楚，建筑物的抗震设防底线是重的。抗震设计的安全设防三准则已规定得很清楚，建筑物的抗震设防底线是“大震不倒大震不倒”。滑坡、山崩、地动、地陷、水灾、火灾等所有能导致建筑物坍。滑坡、山崩、地动、地陷、水灾、火灾等所有能导致建筑物坍塌的自然灾害都应该有个设防底线。有了设防底线，自然灾害都是可以防范的。塌的自然灾害都应该有个设防底线。有了设防底线，自然灾害都是可以防范的。既然可以防范而不加防范，那就是责任事故。当然，自然条件是在不断发展
29、变既然可以防范而不加防范，那就是责任事故。当然，自然条件是在不断发展变化中的，受时空的限制。很多现象，很多问题，过去无法发现，只有发展到今化中的，受时空的限制。很多现象，很多问题，过去无法发现，只有发展到今天才明朗化，这就必然有历史留下来的包袱。很多问题今天仍然不可预料，只天才明朗化，这就必然有历史留下来的包袱。很多问题今天仍然不可预料，只有留待以后才能澄清处理。在这样的情况之下形成的事故，才能算得上自然灾有留待以后才能澄清处理。在这样的情况之下形成的事故，才能算得上自然灾害。害。第二章 建筑物坍塌机理 2.19坍塌事故防范坍塌事故防范 既然坍塌事故会给人们与社会造成如此大的损失，就必须把精力
30、集中放既然坍塌事故会给人们与社会造成如此大的损失，就必须把精力集中放在事故防范工作上。不论是慢性病还是急性病，其发生发展都有一个过在事故防范工作上。不论是慢性病还是急性病，其发生发展都有一个过程，都有一定的预兆。不管是建筑物的整体坍塌，或是裂损坍塌，还是程，都有一定的预兆。不管是建筑物的整体坍塌，或是裂损坍塌，还是局部坍塌，都是可以防范的。除了像局部坍塌，都是可以防范的。除了像“911”事件中的纽约世贸大厦事件中的纽约世贸大厦被毁之类的特殊情况外。有一位名医说过一句话：被毁之类的特殊情况外。有一位名医说过一句话：“最好的药是时间。最好的药是时间。”时效就是良药，这很有哲理。再大的病，只要及时采
31、取一点点小措施，时效就是良药，这很有哲理。再大的病，只要及时采取一点点小措施，也许只是一小片药，就可见神效。如果贻误了治病时机，则再好的、再也许只是一小片药，就可见神效。如果贻误了治病时机，则再好的、再珍贵的药也难以见效。坍塌事故等到已经发生或即将发生时再救治，必珍贵的药也难以见效。坍塌事故等到已经发生或即将发生时再救治，必然是徒劳无益的了。越是防范得早，就越省事，越能见效。既然坍塌事然是徒劳无益的了。越是防范得早，就越省事，越能见效。既然坍塌事故的根源可能出现在工程实践的全过程中，也就是从勘察、设计、施工故的根源可能出现在工程实践的全过程中，也就是从勘察、设计、施工到使用阶段的任何一个时刻，
32、那么事故防范就不能单是依靠勘察设计和到使用阶段的任何一个时刻，那么事故防范就不能单是依靠勘察设计和施工操作中的从业人员就能完全见效的。这是一件全社会都应该关注的施工操作中的从业人员就能完全见效的。这是一件全社会都应该关注的大事，必须从科普、教育、宣传下手，全体动员，全面防范。记得阪神大事，必须从科普、教育、宣传下手，全体动员，全面防范。记得阪神大地震以后，日本社会在抗地震和防范坍塌事故方面的科普宣传工作做大地震以后，日本社会在抗地震和防范坍塌事故方面的科普宣传工作做得很普及，值得借鉴。得很普及，值得借鉴。第二章 建筑物坍塌机理 2.20坍塌事故抢救坍塌事故抢救 坍塌事故抢救应按事故到来之前和事
33、故出现以后两种坍塌事故抢救应按事故到来之前和事故出现以后两种情况来进行讨论。在事故到来之前的紧要关头情况来进行讨论。在事故到来之前的紧要关头千千钧一发之际，抢救工作组织和发挥得好，就可转危为钧一发之际，抢救工作组织和发挥得好，就可转危为安，同样，在事故出现以后，为了抢救埋在废墟中的安，同样，在事故出现以后，为了抢救埋在废墟中的生存者，更需要紧张有序、快速见效的抢救工作。生存者，更需要紧张有序、快速见效的抢救工作。第二章 建筑物坍塌机理 2.21坍塌事故防范坍塌事故防范 一千钧一发之际的紧急抢救一千钧一发之际的紧急抢救 从力学观点看，倒塌事故到来之前的一刻，结构体系正处从力学观点看，倒塌事故到来
34、之前的一刻，结构体系正处于极限平衡的临界状态，正像天平上的两力相持，难分上于极限平衡的临界状态，正像天平上的两力相持，难分上下。稍微一点外力，就能起到决定性作用。在这样的紧急下。稍微一点外力，就能起到决定性作用。在这样的紧急关头，负责组织抢救的人不能光凭胆量和勇气去取胜，必关头，负责组织抢救的人不能光凭胆量和勇气去取胜，必须把厚实的技术功底和良好的心理素养包括理论基础和实须把厚实的技术功底和良好的心理素养包括理论基础和实践经验亮出来，展开搏斗。既不能瞎指挥，帮倒忙，也不践经验亮出来，展开搏斗。既不能瞎指挥，帮倒忙，也不能犹豫不决，坐失良机。这是真正经受考验的关键时刻。能犹豫不决，坐失良机。这是
35、真正经受考验的关键时刻。当然，其中也会存在很多偶然因素。有些突然出现的情况当然，其中也会存在很多偶然因素。有些突然出现的情况是很难预测的。因此，再多经验的指挥人员和再有战斗力是很难预测的。因此，再多经验的指挥人员和再有战斗力的抢险队伍，也不可能百战百胜。后面将在第的抢险队伍，也不可能百战百胜。后面将在第1616章中用厂章中用厂房滑移、大厦失稳与楼房失火三个具体的工程抢险案例来房滑移、大厦失稳与楼房失火三个具体的工程抢险案例来进行论述。进行论述。第二章 建筑物坍塌机理 2.22坍塌事故防范坍塌事故防范 二一片废墟之下的生死搏斗二一片废墟之下的生死搏斗 坍塌事故既然已经发生，展现在抢险队员面前的是
36、一片废墟，所听到的坍塌事故既然已经发生，展现在抢险队员面前的是一片废墟，所听到的都是呼救声。而要在新坍塌下来尚未稳定的废墟中寻找生命，难度是极都是呼救声。而要在新坍塌下来尚未稳定的废墟中寻找生命，难度是极大的，技术条件极其复杂，不可预见的因素极多，危险性也极大。这就大的，技术条件极其复杂，不可预见的因素极多，危险性也极大。这就不能单纯依靠爱心和毅力了。训练有素的队伍和抢救设施将起决定性作不能单纯依靠爱心和毅力了。训练有素的队伍和抢救设施将起决定性作用。马来西亚吉隆坡高层公寓倒塌后，该国的国家救援队也束手无策，用。马来西亚吉隆坡高层公寓倒塌后，该国的国家救援队也束手无策，只得向新加坡、日本和法国
37、等世界知名的强力救援队伍求助。三国动用只得向新加坡、日本和法国等世界知名的强力救援队伍求助。三国动用了世界上最先进的勘测救护设施和数以百计训练有素的救援队员，在废了世界上最先进的勘测救护设施和数以百计训练有素的救援队员，在废墟下整整战斗了墟下整整战斗了1212个日日夜夜。结果是除了母女二人获救之外，其余个日日夜夜。结果是除了母女二人获救之外，其余7070余人遇难。韩国汉城三丰百货大楼坍塌事故发生后，救援的队伍规模就余人遇难。韩国汉城三丰百货大楼坍塌事故发生后，救援的队伍规模就更大。整整二十几个昼夜，持续进行着现场电视直播，牵动着全世界人更大。整整二十几个昼夜，持续进行着现场电视直播，牵动着全世
38、界人民的心。最后仍有民的心。最后仍有400400余人死难，这些充分说明了在废墟下进行抢救任余人死难，这些充分说明了在废墟下进行抢救任务的艰巨性。务的艰巨性。第二章 建筑物坍塌机理 2.23结构加固的可行性结构加固的可行性 不论是濒临整体坍塌危险的建筑物，其倾斜已严重到什么不论是濒临整体坍塌危险的建筑物，其倾斜已严重到什么程度；或面临裂损坍塌之险的建筑物，其结构裂损已严重程度；或面临裂损坍塌之险的建筑物，其结构裂损已严重到什么程度，只要是在建筑物还没有彻底倒下成为废墟之到什么程度，只要是在建筑物还没有彻底倒下成为废墟之前，对其进行结构加固的可能性始终是存在的。尤其是钢前，对其进行结构加固的可能性
39、始终是存在的。尤其是钢筋混凝土结构和钢结构，具有很好的延性和很强的结构整筋混凝土结构和钢结构，具有很好的延性和很强的结构整体性。只要对受损构件和节点进行逐一加固，或对整体倾体性。只要对受损构件和节点进行逐一加固，或对整体倾斜面临坍塌危险的建筑物进行综合纠倾扶正，再对其地基斜面临坍塌危险的建筑物进行综合纠倾扶正，再对其地基基础实行全面加固处理，就有可能完全、有效地恢复建筑基础实行全面加固处理，就有可能完全、有效地恢复建筑物的承载力功能和使用功能。目前在建筑物综合纠倾、地物的承载力功能和使用功能。目前在建筑物综合纠倾、地基基础加固处理和结构构件与节点加固的技术方面，已经基基础加固处理和结构构件与节
40、点加固的技术方面，已经有了成熟的经验，关于这方面的问题，将在后面第有了成熟的经验，关于这方面的问题，将在后面第1313、1717章进行专门讨论。章进行专门讨论。第二章 建筑物坍塌机理 2.24结构加固的经济性结构加固的经济性 建筑物坍塌以后，居民生命和财产方面所遭受的损失建筑物坍塌以后，居民生命和财产方面所遭受的损失以及国家和社会在环境方面和政治方面遭受的间接损以及国家和社会在环境方面和政治方面遭受的间接损失是巨大的。除此之外，建筑物本身的造价再加上失是巨大的。除此之外，建筑物本身的造价再加上2020以上清理废墟和基础的直接损失也是惊人的。而对以上清理废墟和基础的直接损失也是惊人的。而对建筑物
41、实施综合纠倾，地基处理和结构加固的全部费建筑物实施综合纠倾，地基处理和结构加固的全部费用，一般可以控制在新建造价及清理费用总金额的用，一般可以控制在新建造价及清理费用总金额的5050以内。因此认为，尽最大努力拯救濒临坍塌的危险以内。因此认为，尽最大努力拯救濒临坍塌的危险建筑物，并进行加固，在经济上是完全合理的。建筑物，并进行加固，在经济上是完全合理的。第二章 建筑物坍塌机理 2.25坍塌事故案例坍塌事故案例 由于一些历史原因，很多坍塌事故信息被长期封锁禁锢，由于一些历史原因，很多坍塌事故信息被长期封锁禁锢，一些宝贵的经验教训得不到吸取，殊为可惜。现仅就自一些宝贵的经验教训得不到吸取，殊为可惜。
42、现仅就自19501950年以来发生在国外与国内的有代表性的典型事故概述年以来发生在国外与国内的有代表性的典型事故概述如下。如下。一一.鞍钢砖混结构厂房坍塌事故鞍钢砖混结构厂房坍塌事故鞍钢砖混结构厂房算得上鞍钢砖混结构厂房算得上“大跃进大跃进”时期的代表作，它的时期的代表作，它的倒塌原因、倒塌机理、倒塌后果与当时的其他案例，比如倒塌原因、倒塌机理、倒塌后果与当时的其他案例，比如杭州的半山钢铁厂厂房倒塌事故，邯郸的炼铁车间倒塌事杭州的半山钢铁厂厂房倒塌事故，邯郸的炼铁车间倒塌事故等大同小异。可以把它作为那一个时代的典型案例来研故等大同小异。可以把它作为那一个时代的典型案例来研究，这其中有很多值得吸
43、取的经验与教训。究，这其中有很多值得吸取的经验与教训。第二章 建筑物坍塌机理 2.26坍塌事故案例坍塌事故案例 二二.北京矿业学院教学楼坍塌事故北京矿业学院教学楼坍塌事故北京矿业学院教学楼坍塌事故有很多特点，事故发生以来一直得到国内外北京矿业学院教学楼坍塌事故有很多特点，事故发生以来一直得到国内外工程学术界的关注，值得作为典型案例来进行分析与研究。工程学术界的关注，值得作为典型案例来进行分析与研究。(1)(1)该事故是建国以后规模很大、损失较大而且被较早公开报道的一次事该事故是建国以后规模很大、损失较大而且被较早公开报道的一次事故。故。(2)(2)该事故出现的原因有些特殊，从表面上看，不论设计
44、质量或施工质量，该事故出现的原因有些特殊，从表面上看，不论设计质量或施工质量，可以说在当时还是一流的。设计与施工均出自名家之手。坍塌之前，没有可以说在当时还是一流的。设计与施工均出自名家之手。坍塌之前，没有任何能引起人们关注的不良表征，连轻微裂缝也很难找得到。因此，事故任何能引起人们关注的不良表征，连轻微裂缝也很难找得到。因此，事故原因曾引起过工程学术界的争论。原因曾引起过工程学术界的争论。(3)(3)事故发生在北京，而且死伤人数较多，得到了高层领导的关注。因而事故发生在北京，而且死伤人数较多，得到了高层领导的关注。因而对当时的工程质量管理工作和后来的工程事故分析与研究工作都有很大的对当时的工
45、程质量管理工作和后来的工程事故分析与研究工作都有很大的推动作用，国内第一次结构裂缝会议就是在这样的背景下召开的。推动作用，国内第一次结构裂缝会议就是在这样的背景下召开的。(4)(4)在该事故发生后的相当长一段时间里，国内又出现过不少教学楼坍塌在该事故发生后的相当长一段时间里，国内又出现过不少教学楼坍塌事故，例如江西的井冈山教学楼坍塌事故，湖南、贵州等几处教学楼坍塌事故，例如江西的井冈山教学楼坍塌事故，湖南、贵州等几处教学楼坍塌事故事故虽然其坍塌原因、坍塌机理与之截然不同，却得到了同样的重视虽然其坍塌原因、坍塌机理与之截然不同，却得到了同样的重视与关注。与关注。第二章 建筑物坍塌机理 2.27坍
46、塌事故案例坍塌事故案例 三三.大跨度网架坍塌事故大跨度网架坍塌事故网架结构多用于工业厂房、会场或剧院等公共建筑。这些网架结构多用于工业厂房、会场或剧院等公共建筑。这些建筑出现坍塌事故，对人们的生命安全威胁最大，也最容建筑出现坍塌事故，对人们的生命安全威胁最大，也最容易引起社会的关注，而偏偏这类事故出现的频率很高。比易引起社会的关注，而偏偏这类事故出现的频率很高。比如深圳展览馆网架坍塌事故、太原电讯楼网架坍塌事故、如深圳展览馆网架坍塌事故、太原电讯楼网架坍塌事故、美国新奥尔良体育馆网架坍塌事故、都有其共性与个性。美国新奥尔良体育馆网架坍塌事故、都有其共性与个性。据不完全统计，仅在几年之内，国际上
47、就曾出现过十几起据不完全统计，仅在几年之内，国际上就曾出现过十几起大跨度网架坍塌事故。其中发生在相对说来工程事故率最大跨度网架坍塌事故。其中发生在相对说来工程事故率最低的美国国内的就达四起。损失极大，对工程学术界的震低的美国国内的就达四起。损失极大，对工程学术界的震动也很大。但也有人认为，这是作为一种新型结构在其发动也很大。但也有人认为，这是作为一种新型结构在其发展过程中必然要付出的代价。不管怎样，网架坍塌事故风展过程中必然要付出的代价。不管怎样，网架坍塌事故风暴还是引起了工程学术界的高度关注。暴还是引起了工程学术界的高度关注。19871987年新加坡国际年新加坡国际结构事故会议就是在这样的背
48、景下召开的。结构事故会议就是在这样的背景下召开的。第二章 建筑物坍塌机理 2.28坍塌事故案例坍塌事故案例 四四.桥梁坍塌事故桥梁坍塌事故近五十年来国内外出现桥梁事故的频率也很高，像著名近五十年来国内外出现桥梁事故的频率也很高，像著名的重庆彩虹桥坍塌事故是现代化人行大桥坍塌的典型。的重庆彩虹桥坍塌事故是现代化人行大桥坍塌的典型。类似情况，国内国外都不少见。出现在旅游风景区的人类似情况，国内国外都不少见。出现在旅游风景区的人行桥坍塌事故几率很高，最近出现在浙江宁波的跨海大行桥坍塌事故几率很高，最近出现在浙江宁波的跨海大桥坍塌事故则是现代化预应力箱梁桥坍塌的典型，国内桥坍塌事故则是现代化预应力箱梁
49、桥坍塌的典型，国内国外都有类似案例报道。美国俄亥俄大桥坍塌事故则是国外都有类似案例报道。美国俄亥俄大桥坍塌事故则是钢梁桥坍塌的典型，出现在国外的类似案例更多，国内钢梁桥坍塌的典型，出现在国外的类似案例更多，国内也时有出现。由于桥梁工程历史悠久，一般服务年限已也时有出现。由于桥梁工程历史悠久，一般服务年限已久，环境条件复杂，超载情况又难以有效控制，这是桥久，环境条件复杂，超载情况又难以有效控制，这是桥梁坍塌事故率高的主要原因。也成了工程学术界和政府梁坍塌事故率高的主要原因。也成了工程学术界和政府有关管理部门面临的一道难题。有关管理部门面临的一道难题。第二章 建筑物坍塌机理 2.29坍塌事故案例坍
50、塌事故案例 五五.江西某商住楼坍塌事故江西某商住楼坍塌事故江西某商住楼倒塌事故虽然规模并不大，损失并不多，江西某商住楼倒塌事故虽然规模并不大，损失并不多，但其倒塌机理却很特殊，值得关注。在设计与施工质量但其倒塌机理却很特殊，值得关注。在设计与施工质量正常的情况下，仅仅几条毫不起眼、微不足道的小裂缝正常的情况下，仅仅几条毫不起眼、微不足道的小裂缝温度应力引起的梁端墙面八字型裂缝和梁下集中应温度应力引起的梁端墙面八字型裂缝和梁下集中应力引起的正常剪胀裂缝杂交以后，迅速发力引起的正常剪胀裂缝杂交以后，迅速发 展。就在无风展。就在无风雨、无超载、无地基变形因素的情况下，导致一栋尚未雨、无超载、无地基变