某钢结构房屋倒塌事故分析及思考

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1、工程设计某钢结构房屋倒塌事故分析及思考韩建强１１２谢俐陈刚（１．广州市设计院，广州５１０６２０；２．广州市第四建筑公司，广州５１０２２０）摘要：分析了某二层钢结构房屋倒塌的过程与现状，指出结构设计缺陷是该钢结构房屋倒塌的主要原因。在此基础上，研究消除这些结构设计缺陷对结构性能的改善，并提出柱下梁无支承加劲肋时，梁翼缘最小厚度的计算方法及公式。关键词：房屋倒塌；柱长细比；上下柱不贯通；梁翼缘厚度；梁支承加劲肋；纵向框架梁；结构侧向刚度；施工顺序ＤＯＩ：１０．１３２０６／ｊ．ｇｊｇ２０１４０２０１１ＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮＯＮＴＨＥＣＯＬＬＡＰＳＥＯＦＡＳＴＥＥＬＦＲＡＭＩ

2、ＮＧＳＴＲＵＣＴＵＲＥ１１２ＨａｎＪｉａｎｑｉａｎｇＸｉｅＬｉＣｈｅｎＧａｎｇ（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＦｏｕｒｔｈＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２２０，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆａｔｗｏ－ｓｔｏｒｙｓｔｅｅｌｆｒａｍｅ，ｉｔｗａｓａｌｓｏｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｉｍｐｒｏ

3、ｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｆｌａｎｇｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｂｅａｍｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｃｏｌｕｍｎｗｉｔｈｏｕｔｓｔｉｆｆｅｒｎｅｒｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｆｃｏｌｕｍｎ；ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｌｕｍｎ；ｆｌａｎｇｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｓｔｉｆｆ

4、ｅｒｎｅｒｏｆｂｅａｍ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｆｒａｍｅｂｅａｍ；ｌａｔｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ１工程概况及材质如表１所示。倒塌的钢结构房屋位于广州市海珠区，为三滘村自建消防站。由于没有结构图纸，所提供的建筑方案图又与现场情况相差甚远，建筑及结构的实际情况只能通过询问当事人及现场实际查勘获得。图１钢柱平面布置示意三滘村自建消防站为二层钢框架结构，采用压型钢板组合楼板。经专家组现场实测，纵向总长度注：ＧＬ为钢梁编号，ＧＬ１尺寸为Ｈ２５０×１２０×５×８，为２９．４ｍ，分为７跨，北端第一跨为４．９５ｍ，其余跨ＧＬ２尺寸为Ｈ２００×１００×４．５×６。均

5、为４．０５ｍ；横向宽度为８．２ｍ，分为２跨，柱距ａ－二层；ｂ－屋面层３．４ｍ，二层和屋面层端部悬挑１．２ｍ。首层高度图２结构平面布置示意２，二４．７５ｍ，二层高度３．５ｍ，首层面积为２０５．８ｍ层及屋面面积为２４１．０８ｍ２。基础采用条形基础。第一作者：韩建强，男，１９５９年出生，工学博士，教授级高级工程师。钢柱平面布置见图１，二层与屋面层的结构布置见Ｅｍａｉｌ：ｈｊｑ３３３＠２１ｃｎ．ｃｏｍ收稿日期：２０１３－１１－０７图２，剖面见图３，柱脚大样见图４。主要构件截面４８钢结构２０１４年第２期第２９卷总第１８２期韩建强，等：某钢结构房屋倒塌事故分析及思考图５边柱及节点变形ａ－纵剖面；ｂ－横剖面

6、图３结构剖面示意图６柱屈曲与压型钢板变形图７框架节点翼缘局部屈曲与上、下柱不贯通图４柱脚大样表１构件截面尺寸及材质构件类型截面尺寸／ｍｍ材质钢柱Ｈ２００×１００×５×７Ｑ２３５Ｂ二层楼面钢梁Ｈ２５０×１２５×５×８Ｑ２３５Ｂ屋面钢梁Ｈ２００×１００×４．５×６Ｑ２３５Ｂ二层楼板及屋面板１２０（压型钢板组合楼板厚）Ｃ３０／Ｑ２３５２房屋倒塌事故概述图８中柱无纵向梁连接该工程于２０１２年８月７日开始施工，至２０１３年问题。８月２５日，上部钢结构框架已经搭设完成，屋面压型钢板的铺设及屋面钢筋的绑扎工作也已完成，二层３．１结构布置楼面正在进行楼面钢筋的绑扎和焊接等工序；３．１．１框架中柱沿纵向无框架梁

7、连接１０∶００左右开始浇筑屋面层混凝土，浇筑至１２，建由图１－图３及图５－图８可以看出，沿横向，筑物发生整体倒塌，共造成４人死亡、５人重伤的严结构形成了完整的两跨框架；沿纵向，由于中柱处无重后果。图５－图８是倒塌现场的照片。框架梁连接，致使该处未能形成框架，从而降低了整体结构的侧向刚度。风荷载作用下钢框架侧移如图３事故原因分析９所示。表２给出了风荷载作用下，该结构在中柱综合分析倒塌现场、施工过程及