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建筑工程災(zāi)害事故分析

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建筑工程災(zāi)害事故分析與處理
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
        地震是群禍之首，是人類生存和文明建設(shè)的大敵。它以巨大的能量，瞬息間使成千上萬(wàn)乃至數(shù)十萬(wàn)生靈慘遭傷亡，使人們辛勤勞動(dòng)的成果毀于一旦。隨著人類生產(chǎn)力的不斷提高，地震災(zāi)害隨之出現(xiàn)了人為因素。從某種意義上講，地震災(zāi)害不僅僅是一種單純的自然災(zāi)害，而是自然作用與人類行為共同引起的綜合致災(zāi)過(guò)程。人類正確的主觀能動(dòng)性可以大大減輕地震造成的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)財(cái)富損失，而人類防災(zāi)減災(zāi)或應(yīng)變行為的失當(dāng)則會(huì)加重地震災(zāi)害，從而帶來(lái)不應(yīng)有的災(zāi)難。歷史地震的教訓(xùn)是十分沉痛的。研究歷史地震，對(duì)于減輕未來(lái)地震災(zāi)害將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
    2010年2月27日在智利拍攝的一座遭受地震損壞的橋梁
一排公寓樓在地震后發(fā)生傾斜 
一、地震基本知識(shí)
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
地震：因各種原因，引起的地殼運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及地表形態(tài)的變化。                     
地震種類：構(gòu)造地震；火山爆發(fā)地震；塌陷地震；爆炸（核爆）地震；小行星碰撞地震等。
構(gòu)造地震：地殼上的不同板塊相互漂移，摩擦，擠壓，碰撞等導(dǎo)致板塊間的巖石的應(yīng)力集中，超過(guò)本身的承載能力，引起的地殼地表形態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。另外，大的板塊上有斷裂帶
，也可發(fā)生地震。
地震波：地震發(fā)生后，地震位置的粒子運(yùn)動(dòng)向周圍各個(gè)方向以
波的形式傳遞（橫波，縱波，反射，繞射等）。

地震影響：地震產(chǎn)生地面運(yùn)動(dòng)，平動(dòng)（垂直方向和水平方向）、扭轉(zhuǎn)，其加速度對(duì)地面上物體產(chǎn)生地震作用。
    地面可能發(fā)生地裂、地陷、錯(cuò)位等現(xiàn)象。地震的強(qiáng)度隨距離衰減。垂直方向快，水平方向慢。
震源：地震發(fā)生的位置。震中：地震發(fā)生的中心點(diǎn)。
震中距：距震中的距離。震源深度：震源距地表深度。
地震破壞性
      有感地震：2~4 級(jí)； 破壞性地震：5 級(jí)以上。

建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
烈度：因地震產(chǎn)生的破壞程度。與震級(jí)是兩個(gè)概念。分12 度。
1~5度：建筑物基本完好。       
6度：建筑物有損害。
7~9度：建筑物大部損害，部分倒塌。
10度以上：破壞性地震，不在規(guī)范考慮之列。
11度：建筑物無(wú)幸存。唐山，汶川地震中心區(qū)均為11 級(jí)。
12度：山崩地裂，山河移位，毀滅性破壞。
 抗震設(shè)防烈度
       由國(guó)家地震局負(fù)責(zé)編制。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和重要性確定。目前執(zhí)行的是第四代區(qū)劃圖。
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
二、地震破壞的嚴(yán)重性
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
    我國(guó)地震記錄，有記載的長(zhǎng)達(dá)3000年。歷史上傷亡最大的一次為 1556 年，陜西華縣，8 級(jí)，死83萬(wàn)人。
       20世紀(jì)，世界上破壞性地震發(fā)生20余次，傷亡100萬(wàn)余人。中國(guó)發(fā)生13余次 7 級(jí)以上強(qiáng)震，房屋倒塌1億多平方米。7級(jí)以上強(qiáng)震占全球1/10強(qiáng)，地震釋放能量占全球強(qiáng)震總釋放能量的2/10~3/10。
       其中： 1920 年，寧夏海原， 8.5 級(jí)，死 20 萬(wàn)人。
       1975 年，遼寧海城， 7.3 級(jí)，損失逾 10 億元人民幣。
       1976 年，河北唐山， 7.8 級(jí)，死 24 萬(wàn)人。損失達(dá)百億元人民幣。
       中國(guó)在 20 世紀(jì)，地震人口損失占世界地震人口損失 40% 以上。21 世紀(jì)， 2008.5.12 ，四川汶川， 8.0 級(jí)，死 10 萬(wàn)人。直接損失萬(wàn)億元人民幣。
三、結(jié)構(gòu)地震作用
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
結(jié)構(gòu)地震作用：地震時(shí)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力，屬于“間接作用”，不稱“地震荷載”，以前稱地震力。 
結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)：由地震引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，變形等。包括結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)、速度反應(yīng)、加速度反應(yīng)等。
地震作用效應(yīng)：地震作用在結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的內(nèi)力和變形。
       地震災(zāi)害從后果及致災(zāi)過(guò)程上，一般可分為地震原生（一次）災(zāi)害，地震次生（二次）災(zāi)害和地震衍生（三次）災(zāi)害。
       地震原生災(zāi)害是指由于地震動(dòng)或地殼斷層的作用，造成建（構(gòu)）筑物的破壞、倒塌及由此引起的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。
       地震次生災(zāi)害是指因地震誘發(fā)而導(dǎo)致的其它災(zāi)害。如地震時(shí)大壩潰裂，釀成水災(zāi)；建筑物倒塌砸壞劇毒氣體容器，造成毒害，油庫(kù)、火藥爆炸、燃燒或滑坡、海嘯、泥石流等造成的次生災(zāi)害。
       地震的三次災(zāi)害又叫地震衍生災(zāi)害或廣義次生災(zāi)害，指因地震災(zāi)害造成的政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面的職能失調(diào)，社會(huì)秩序混亂，停工停產(chǎn)而造成的重大損失。如電腦控制系統(tǒng)失靈，造成記憶毀滅，指揮系統(tǒng)和生命線系統(tǒng)失控，災(zāi)民基本生產(chǎn)需求無(wú)法保證，傷亡人員得不到及時(shí)救治，社會(huì)治安惡化等系統(tǒng)的不正常反應(yīng)。
四、地震災(zāi)害的含義
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
    地震的次生災(zāi)害及三次災(zāi)害加重了地震直接災(zāi)害的損失，
有時(shí)次生災(zāi)害或三交災(zāi)害甚至大大超過(guò)地震的直接損失。1923
年9月1日，日本關(guān)東大地震引起大火，7萬(wàn)多人在火災(zāi)中喪生。
1920年，發(fā)生在我國(guó)海源8級(jí)大地震，因滑坡和泥石流死亡10
多萬(wàn)人，超過(guò)地震原生災(zāi)害。
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
       地震時(shí)，幾十秒甚至幾秒種這個(gè)短暫的瞬間人們應(yīng)變行為的失當(dāng)，將會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡，即所謂的人為災(zāi)害。它與地震原生、次生和衍生災(zāi)害有很大的區(qū)別。
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
人為災(zāi)害包括：“①各種爆炸事故；②火災(zāi)；③核工廠事故；④化工廠泄放毒物等。” 一般人為災(zāi)害，是指地震時(shí)由于人們的應(yīng)變行為不當(dāng)或因地震謠傳、誤傳而引起的錯(cuò)誤行為造成的災(zāi)害。其前提是地震自然災(zāi)害或地震謠傳、誤傳的大環(huán)境。
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
各類墻體
裂縫破壞
各類房屋
倒塌破壞
縱橫墻連
接破壞
鋼結(jié)構(gòu)建筑
失穩(wěn)破壞
地震對(duì)建筑物
的破壞情況

五、建筑的震害特征和震害原因探討
（一）地質(zhì)方面災(zāi)害

震害1     位于地震斷層的建筑，由于地震斷錯(cuò)和地面強(qiáng)大振動(dòng)，帶內(nèi)房屋毀滅性坍塌。如圖1所示為地震后汶川縣映秀鎮(zhèn)的航拍照片。映秀鎮(zhèn)處于龍門(mén)山中央主斷裂帶之上，是此次地震的震中位置，其地震影響烈度高達(dá)11度，區(qū)域范圍內(nèi)的房屋建筑遭受毀滅性破壞。
地震后映秀鎮(zhèn)航拍照片 
震后汶川縣映秀鎮(zhèn)航拍照片
極震區(qū)地震摧毀的村莊
震害2     山區(qū)建筑，由于山體滑坡和泥石流作用，引起建筑倒塌或埋掉建筑物。如圖為地震后北川新縣城照片，地震導(dǎo)致了大量的山體滑坡，新縣城幾乎被滑坡體掩埋。山體崩塌產(chǎn)生的巨大滾石，直接造成了建筑的破壞。
震后的北川縣城，右邊山體產(chǎn)生的巨大滑坡沖毀了大片建筑
震害3      地震造成建筑物的破壞,除地震動(dòng)直接引起結(jié)構(gòu)破壞外,還有場(chǎng)地條件的原因,如地震引起的地表錯(cuò)動(dòng)與地裂,地基土的不均勻沉陷,地面塌陷、隆起及粉、砂土液化等。
震后的地面塌陷
彭州市白鹿鎮(zhèn)中心學(xué)校地面隆起2m,建筑物中等破壞
地震導(dǎo)致北川縣城河道的邊坡破壞
汶川地震郫縣農(nóng)田地面沙土液化
汶川地震某鎮(zhèn)地面沙土液化,汽車沉陷
震害4    建造在陡坡之上的建筑由于避讓的距離不夠，地震時(shí)邊坡滑移或變形引起建筑的倒塌、傾斜或開(kāi)裂。如圖4所示為陜西寶雞市陳倉(cāng)區(qū)某住宅樓因邊坡避讓距離不足導(dǎo)致的開(kāi)裂破壞。
(a) 外縱墻距離左側(cè)陡坡不足2m           (b) 橫墻豎向裂縫             (c) 內(nèi)部墻體裂縫
陜西寶雞市陳倉(cāng)區(qū)某住宅樓因邊坡避讓距離不足導(dǎo)致的開(kāi)裂破壞
六、抗震設(shè)防加固原則
1、確定設(shè)防烈度
     抗震加固的設(shè)防烈度應(yīng)根據(jù)原有建筑物所處的地理位置、
結(jié)構(gòu)類別、建筑物現(xiàn)狀、重要程度等綜合考慮確定。
2、抗震鑒定確定重點(diǎn)

重點(diǎn)抗震城市地區(qū)                  重點(diǎn)單位（建筑物）

3、抗震加固方案應(yīng)優(yōu)化
     抗震加固方案的制定必須建立在上部結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)鑒
定的基礎(chǔ)上。多采用提高上部結(jié)構(gòu)整體性措施。
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
地震危險(xiǎn)性、政治經(jīng)濟(jì)的重要性、人口數(shù)量、加固資金
政治經(jīng)濟(jì)、歷史重要性、次生災(zāi)害危險(xiǎn)性、震后抗震救災(zāi)迫切度
4、提高整體抗震能力
5、加固措施可靠方便
6、采用新技術(shù)
7、抗震加固施工效果好
建筑地震災(zāi)害事故分析與處理
六、抗震設(shè)防加固原則
 
   1、增大截面加固法
   （一）形式            
    a）梁、板

板加厚               梁加高                拉區(qū)加筋澆混凝土

七、抗震加固方法
b）柱

a.                b.              c.
   d.(壓區(qū))        e.(拉區(qū))          f.(雙面)
增大截面法加固鋼筋混凝土柱

（二）構(gòu)造要求
 1.新澆混凝土的最小厚度
   板：不應(yīng)小于40mm   梁、柱：不應(yīng)小于60mm
   用噴射混凝土?xí)r不應(yīng)小于50mm

2.石子
 宜用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，最大粒徑不宜大于20mm。
 3.梁的縱向加固受力鋼筋的兩端應(yīng)可靠錨固。

4. 板的受力鋼筋直徑宜用6～8 mm；
   梁、柱的縱向受力鋼筋宜用變形鋼筋；
   梁、柱鋼筋最小（大）直徑：
       梁：不宜小于12 mm（不宜大于25mm）；
       柱：不宜小于14 mm（不宜大于25mm）；
   封閉式箍筋直徑不宜小于8 mm；
   
5.新、老受力鋼筋間的凈距
  不應(yīng)小于20 mm（圖），
　并采用短筋焊接連接；

6.應(yīng)采用封閉或U型箍筋(圖）

（三）施工要求
 （1）符合施工驗(yàn)收規(guī)范的要求；
 （2）新、老受力鋼筋應(yīng)除銹處理，受力鋼筋施焊前應(yīng)采取卸荷或支撐措施，并分段分層焊接；
 （3）新、老混凝土交接面處理。
  棱角打掉
對(duì)原構(gòu)件混凝土存在的缺陷清理至密實(shí)處，
表面鑿毛（或打成溝槽，溝槽深度>6mm），
除去浮渣，表面沖洗干凈，
原混凝土表面應(yīng)以水泥漿等界面劑進(jìn)行處理。
a）加大截面加固柱
 
b）加大截面加固梁

（4）模板搭設(shè)；鋼筋安置； 新混凝土澆注和養(yǎng)護(hù)等應(yīng)符合《混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求。
注:采用外粘型鋼加固時(shí)，應(yīng)采用改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑進(jìn)行灌注。（以前：濕式、干式兩種）
2、外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力。
（一）形式

（二） 構(gòu)造要求
1.應(yīng)優(yōu)先選用角鋼
   角鋼的厚度：不應(yīng)小于5mm；
   角鋼的邊長(zhǎng)：柱不應(yīng)小于75mm；梁不應(yīng)小于50mm。
2.外粘型鋼的兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固；
  柱：角鋼下端應(yīng)錨固于基礎(chǔ)中；中間應(yīng)穿過(guò)樓板；
  梁：梁角鋼應(yīng)與柱角鋼相互焊接。
3.排架柱
  應(yīng)將加固的型鋼與原柱頭頂部的承壓鋼板相互焊接；
 上下柱連接處及牛腿處的連接構(gòu)造應(yīng)予加強(qiáng)。
4. 梁、柱原構(gòu)件截面的棱角打磨成半經(jīng)大于7mm 的圓角。
5.型鋼表面（混凝土表面）宜抹厚度不小于25mm的高強(qiáng)度等級(jí)水泥砂漿作防護(hù)層，亦可采用其他防腐材料加以保護(hù)。   
 3、粘貼鋼板加固法
（一）形式
   用膠粘劑將鋼板貼在構(gòu)件外部的一種加固方法。

膠粘劑是以環(huán)氧樹(shù)脂為基料，再加入適量的
 固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成的“結(jié)構(gòu)膠”。    
（二）構(gòu)造規(guī)定
  采用粘鋼加固混凝土構(gòu)件，應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：
  1）粘鋼加固基層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。
  2）鋼板厚度
     采用手工涂膠粘貼的鋼板厚度不應(yīng)大于5mm；
     采用壓力注膠粘結(jié)的鋼板厚度不應(yīng)大于10mm。
  3）當(dāng)粘貼的鋼板延伸至支座邊緣仍不滿足規(guī)范延伸長(zhǎng)度的要求時(shí)，應(yīng)采取錨固措施。
（三）粘鋼施工要求（施工工藝流程）

（四）工程質(zhì)量及驗(yàn)收
 1）拆除臨時(shí)固定設(shè)備后，
    用小錘輕輕敲擊粘結(jié)鋼板，從音響判斷粘結(jié)效果，
    或用超聲波法探測(cè)粘結(jié)密實(shí)度。

如果：錨固區(qū)粘結(jié)面積少于90％，
         非錨固區(qū)粘結(jié)面積少于70％，
   則粘結(jié)件無(wú)效，應(yīng)剝下重新粘貼。

2）對(duì)于重大工程，
    為檢驗(yàn)其加固效果，需抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn)，
    一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn)，
    其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開(kāi)展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)使用要求。

粘貼鋼板的應(yīng)力滯后現(xiàn)象

粘貼鋼板在受力過(guò)程中存在著應(yīng)力滯后現(xiàn)象。 
    因?yàn)橐话闶窃诓恍遁d的情況下進(jìn)行加固的，原梁
中的鋼筋中已有一定的應(yīng)力存在，而所粘貼的鋼板僅在后加荷載作用下才產(chǎn)生應(yīng)力。因此，當(dāng)原鋼筋屈服時(shí)，鋼板往往尚未屈服，而當(dāng)鋼板屈服時(shí)，加固梁的撓度及裂縫會(huì)發(fā)展得很快。

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