某酒店工程混凝土结构事故的分析与加固

     摘要:在对某酒店工程混凝土斜向井字梁结构事故进行调查研究、检测与鉴定的基础上,对工程事故发生原因进行了分析,提出了加固处理方案,最后对该事故进行了总结,并提出优化设计的建议。

  关键词:斜向井字梁;检测与鉴定;加固处理;优化设计

  1工程概况及事故发生经过

  某酒店工程,地上七层框架结构,总建筑面积20730平米,该工程于2006年开工建设,2007年9月,在酒店主体二层多功能厅屋面斜向井字梁浇筑混凝土过程中,模板支撑体系突然发生整体坍塌,一层梁板被冲砸产生开裂、变形。

  坍塌部位是酒店二层多功能厅屋面,空间大小为16.8m×25.7m,建筑面积431.76㎡,二层净高8.12m,屋面采用斜向密肋梁楼盖;对应部位的一层最大柱网尺寸为8.4m×7.5m。

  所示为局部处理后的事故现场,由图可知:屋面结构坍塌后,二层柱顶钢筋均受到不同程度的弯折破坏,混凝土局部也被挤碎,部分柱段由于混凝土破坏严重,在清理过程中,对其进行了凿除,导致钢筋受损严重。坍塌的混凝土结构砸落后,导致一层两根次梁破坏明显,混凝土明显断裂,钢筋变形严重,两根框架梁裂缝较明显;其余较多梁有不同程度的裂缝产生,楼板大部分变形开裂严重,局部楼板被砸开洞,一层柱无外观损伤。

  2事故原因分析

  通过现场勘察以及对施工图纸,施工方案仔细研究与分析,发现了本次坍塌事故发生的主要原因有以下几点:

  1、 模板支撑体系不合理。对于高度超过8m、施工总荷载大于10kn/㎡或集中线荷载大于15kn/m的模板支撑系统,超高、超重、大跨度的模板支撑系统专项方案必须组织专家进行审查论证,合格后方可进行作业[1]。该工程发生模板坍塌部位高度是8.12m,施工单位仅编制了简单的专项施工方案,却未进行刚度、稳定性及扣件抗滑移的计算,且内容不具体、不全面,未严格按施工规范进行编制。

  2、 虽然一层结构混凝土浇筑已完成34天,但一层模板支撑仍然拆除过早,施工荷载完全由一层楼盖承担,而设计考虑的荷载远小于施工荷载。导致二层屋面模板支撑体系没有一个稳定的基础,且坍塌后一层楼盖受损严重,局部楼板被砸开洞。

  3、 二层多功能厅空间尺寸16.8m×25.7m,长宽比大于1.5,设计采用斜向井字梁屋盖,肋梁截面250×1000,间距1100,楼盖自重约19KN/m2。设计的合理性有待商榷,是否偏于保守,应该可以考虑减小梁截面或增加梁间距。

  3结构检测

  由于一层梁板被冲砸产生开裂、变形;并且在对倒塌部分清理时,二层柱头钢筋受到不同程度损坏。为了对本次坍塌事故造成的结构影响做全面了解,专业检测公司对一层梁板、二层柱及钢筋等进行了鉴定,目的在于对未倒塌部分结构的安全性进行评价,并为其后期的正常使用提供技术依据。本次鉴定结论如下:(主要鉴定结果标示于图2中)

  1、 二层框架柱清理后保留部分外观完整,没有开裂现象,柱子最大侧向位移13mm,垂直度符合要求,可以继续使用;但在对倒塌部分清理时,柱钢筋受到不同程度损坏。建议对柱钢筋采用机械方法进行调直后,检查合格可以使用,如不满足要求,将钢筋切断,用机械连接将被切割的钢筋进行接长;

  2、 由于受到局部倒塌荷载的冲砸,一层梁板变形、开裂比较严重,检测部分多数梁、板结构已处于危险状态,不适于继续承载,应进行凿除或加固;

  3、 一层柱未见裂缝出现,且一层结构受损严重部位为楼板和次梁,框架梁受损程度不严重,且冲击荷载只对直接作用面的影响较大,因此可以判断一层柱在此次事故中未受到破坏,可以继续使用。

  4结构加固处理

  根据检测结果,并且考虑到施工的难易程度及工程进度,提出以下处理方案:(一层梁板需加固处理的构件见图3所示)

  1、板变形、开裂严重,应拆除重新布筋浇筑。具体加固方法如下:拆除破损的板,将不需要拆除的梁表面凿除,凿到可以铺设板底钢筋为止,按原设计布置板钢筋,重新浇筑板混凝土。应保证新旧混凝土结合牢固。

  2、如图3所示楼板凿除范围内的多数框架边梁除外,所有框架梁及次梁均凿除,按原设计重新施工;

  3、两根框架梁斜裂缝宽度最大为0.2mm,可以保留,但需要采用碳纤维加固处理。

  4、二层柱头应向下凿至合适位置后将弯折钢筋切断,用机械连接将被切割的钢筋进行接长。

  5结论

  5.1该事故发生的直接原因是模板支撑体系不合理,而一层模板支撑过早拆除又导致一层的结构梁板破坏严重;

  5.2一层梁板被冲砸后变形、裂缝较多,已处于危险状态,不适于继续承载,考虑到施工方便及工程进度,将大部分受损构件凿除,重新按原图施工,仅有两根梁采用碳纤维加固;

  5.3现场清理后的二层柱,外观完整,没有开裂现象,柱子最大侧向位移13mm,垂直度符合要求,可以继续使用,但是钢筋受损严重,因此将柱头向下凿出未受损的钢筋后切断,按规范要求用机械连接将钢筋进行接长,按原图重新施工;

  5.4二层斜向井字梁屋盖设计的合理性有待商榷,建议重新考虑,优化原设计,或修改设计方案,考虑采用轻质的屋面结构。

  

  参考文献:

  [1]中华人民共和国建设部.危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法(建质[2004]213号).2004.12.1~2