建筑工程与建筑工程灾害

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建筑工程防灾与减灾第1章建筑工程与建筑工程灾害蒋秀根中国农业大学水利与土木工程学院土木工程系 第1章建筑工程与建筑工程灾害1.1建筑及其功能1.2灾害1.3减灾对策1.4建筑工程灾害 1.1建筑及其功能一、建筑的基本功能二、建筑与人 一、建筑的基本功能1.建筑的概念n建筑物：通称建筑。一般指主要供人们进行生产、生活或其他活动的房屋或场所。例如工业建筑、民用建筑、农业建筑和园林建筑等。（辞海，上海辞书出版社，1999版）n建筑：人类为人、动植物及设备建造的适合其生活、活动、工作的人工环境n要点：人造空间；人造环境 一、建筑的基本功能——2.建筑的功能空间功能安全性物质功能建筑结构适用性环境功能建筑物耐久性艺术功能设备给排水强电暖通弱电 建筑的功能n空间功能n环境功能Ø静态与动态空间Ø交通Ø平面与竖向空间Ø绿化n物质功能n艺术功能Ø温度Ø体型Ø湿度Ø色彩Ø采光Ø装饰Ø音效Ø文化Ø防水Ø环境 设备的功能n强电n弱电n给排水n暖通Ø照明Ø电视Ø供水Ø供暖Ø设备Ø通讯•冷水Ø供冷Ø防雷Ø网络•热水Ø通风换气Ø安监•中水Ø自控Ø排水 结构的功能n适用性要求n安全性要求n可修复性要求 结构的适用性要求变形一般作用下的适用性要求裂缝适用性要求振动裂缝环境作用下的适用性要求变形 结构的安全性要求n一般作用及规定偶然作用下的承载力要求n环境作用下的耐久性承载力要求n整体牢固性要求 结构的承载力要求受荷前结构性受荷中滑移平衡沉降倾覆承载力要求截面强度构件节点整体稳定构件局部 结构牢固性要求可预见偶然灾害适用作用不可预见偶然灾害重大人为错误整体牢固性要求构件间可靠连接基本要求结构冗余度（多道传力途径）结构及其构件良好的延性 结构可修复性要求技术可能性可修复性要求经济合理性 二、建筑与人1.建筑空间及环境应满足人的活动n物质的——舒适、便捷n精神的n心理的n文明的2.建筑空间应保证人的生命的安全n安全的 1.2灾害一、灾害的概念二、灾害的特点 一、灾害的概念1.灾害n对地球（地质、地表）及人类文明（物质、生命、社会）造成重大损害的一切自然及人为现象。 一、灾害的概念——2.灾害分类（1）气候灾害（2）地质灾害（3）海洋灾害（4）环境灾害（5）生物灾害（6）工程灾害（7）社会灾害 （1）气候灾害n高温n冰雹n冰冻n台风n干旱n浓雾n洪涝n雷击n雪灾n沙尘暴 （2）地质灾害n泥石流n地面塌陷n地震Ø岩溶塌陷n地面沉降Ø采空塌陷n地裂缝n滑坡n崩塌n火山 （4）环境灾害n大气污染n水污染n固体废弃物污染n土地退化n噪声污染n光污染n辐射污染 （6）工程灾害n火灾n爆炸n撞击n泄露n倒塌 其它灾害（3）海洋灾害（7）社会灾害n犯罪n海啸n战争n赤潮（5）生物灾害n传染病n病虫害 二、灾害的特点1.灾害的严重性n重大的经济损失n重大的人员伤亡n重大的社会危害 二、灾害的特点2.灾害后果的广泛性n对人的身体及精神的伤害n对物质及财产的伤害n对人类文明（社会系统及物质文明）的破坏 二、灾害的特点3.灾害的复杂性n不可预见性——灾害发生的难以预见和预测n不可控制性——灾害是否发生、灾害的危害性难以得到人工控制n突发性——灾害的发生一般均具有突然性n随机性——灾害发生的时间、地点、强度、危害不能预定，但符合一定的统计特征n连锁性——灾害的发生一般均形成灾害链，主从灾害形成因果关系n持续性——灾害的发生影响时间较长 二、灾害的特点4.灾害的时域性特点n偶发性灾害n历史性灾害n周期性灾害5.灾害的地域性特点n单发性灾害n长期性灾害n局域性灾害 二、灾害的特点6.灾害大小与社会文明程度有关n人员集中度n社会经济水平 1.3减灾对策一、灾害对策基本原理二、减灾对策 一、灾害对策基本原理1.灾害对策通过对灾害的研究和分析，提出减少灾害、获取最大经济效益和社会效益的战略和战术。 一、灾害对策基本原理——2.灾害对策的内容（1）灾害研究n灾害特点——研究灾害的特点及其突出性问题n灾害要素——研究形成灾害后果的因素n成灾机制——研究发生灾害的机理n成灾条件——研究发生灾害的形成条件、前提、原因n灾害类型——研究灾害组成与灾害链n灾害危害——研究灾害链发生的概率及其损失 一、灾害对策基本原理——2.灾害对策的内容（2）灾害的科学技术对策n灾害的预警预报技术——研究灾害的预测、预报、预警技术和机制n工程灾害技术——研究利用工程措施减小灾害的损失n救灾恢复技术——研究灾害发生后的救灾技术和恢复社会正常运转的技术 一、灾害对策基本原理——2.灾害对策的内容（3）灾害的社会问题对策n研究灾害造成的社会问题n研究减小灾害的社会措施（4）灾害的经济学对策n研究灾害的经济损失n研究减小灾害的经济措施 一、灾害对策基本原理——2.灾害对策的内容（5）减灾管理对策n减灾战略战术n组织及职能n减灾的行业管理n减灾管理方法 一、灾害对策基本原理——3.减灾对策基本原则（1）分段对策——依灾前、灾中、灾后等阶段分阶段依次提出减灾对策（2）专业、部门结合对策——减灾的专业机构、社会各系统、政府各部门互相配合（3）立体对策——从多方位、多角度、多部门、多部门采取减灾手段（4）一条龙对策——灾害的预测、预警、预报、抗灾、救灾、恢复等阶段的措施要统筹、综合、联合（5）现代科学方法——充分利用现代科学技术方法研究减少灾害发生及影响。 二、减灾对策1.按阶段分类：（1）预防——采取一切措施，防止灾害条件的发生（2）救援——灾害发生时，及时救灾，尽可能减小灾害的危害性（3）善后——灾害发生后，尽快恢复社会的正常运转，防止灾害的放大和蔓延 二、减灾对策2.按过程分类：（1）防灾——减小灾害条件的形成机会（2）预测——通过科学手段，预测灾害发生的时间、地点、强度、危害（3）预报——研究并落实已预测灾害的公告条件与机制（4）抗灾——灾害一旦发生，采取各种手段减小灾害的危害性n消——消除灾害的影响n抗——以人力或工程等措施抵抗灾害的影响（5）救灾——灾害发生后，及时抢救、保护人员和财产（6）重建——灾害结束后尽快恢复社会的正常运行 二、减灾对策3.按风险管理分类：（1）风险评估n风险分类n风险后果n风险分级（2）风险控制n风险发生概率n风险影响范围n风险控制方法（3）风险预警、应急与救援 二、减灾对策——4.按灾害救援体系分类（1）立法n国家法律——紧急状态法、安全生产法n政府条例——国务院、部位、地方等条例n技术标准（2）救援体系（3）运行机制n指挥体系n报警机制n救援队伍n信息采集与管理n决策n人员组织n救灾时间n道路n宣传、教育与演习 二、减灾对策——5.按减灾措施分类（1）组织措施n组织系统n指挥系统n救灾系统n恢复系统 二、减灾对策——5.按减灾措施分类（2）管理措施n社会措施n法律措施n行政措施n经济措施Ø宣传Ø法规Ø政府管理Ø条例Ø行业管理Ø教育Ø技术标准Ø演习Ø救灾Ø重建 二、减灾对策——5.按减灾措施分类（3）技术措施n战略研究n灾害研究n抗灾技术Ø预测Ø灾害要素n救灾技术Ø预报Ø成灾机制Ø抗灾Ø成灾条件Ø救灾的关系Ø抗灾方法与组合 二、减灾对策——6.按灾害对策的现代科学方法分类(1)系统方法论n系统理论——研究客观事物的结构、层次、关系及其运动变化规律n系统方法——目标原理、整体原理、关系原理、层次原理、互馈原理、调控原理、优化原理n系统工程——规划论、博弈论、排队论、存储论、决策论、搜索论、可靠性理论 二、减灾对策——6.按灾害对策的现代科学方法分类（2）工程技术方法n预测n抗灾n救灾n重建 二、减灾对策——6.按灾害对策的现代科学方法分类（3）社会学理论（4）管理学理论（5）经济学理论（6）数学方法：n统计学n概率论n模糊数学n优化数学 1.4建筑工程灾害一、结构作用二、灾害与建筑工程事故三、建筑工程防灾与可持续发展四、建筑灾害要素五、建筑工程减灾目标 一、结构作用1.结构作用的组成2.结构作用的分类 1.结构作用的组成结构作用材料作用人工作用环境作用重力作用自然作用地基作用意外作用 1.结构作用的组成n重力作用n材料作用n自然作用n环境作用Ø建筑自重Ø收缩Ø风Ø冰冻Ø人的重量Ø发热Ø雪Ø土压Ø设备重量Ø锈蚀Ø雨Ø水压Ø时变性质Ø雷n地基作用n人工作用n意外作用Ø沉降Ø滑移Ø振动Ø火灾Ø地震Ø撞击Ø爆炸 2.结构作用的分类结构作用偶然作用一般作用环境作用直接作用强制变形 2.结构作用的分类工程自重周围介质压力支座沉降人群材料温度变化直接作用使用荷载设备强制变形温度变形环境温度变化车辆收缩变形风载雪载 2.结构作用的分类一般环境作用CO2一般冻融环境HO2地震盐冻环境（氯离子除冰盐）爆炸酸雨（SO）偶然作用2火灾环境作用大气环境污染尾气（NO2）严重人为错误空气盐分近海与海洋环境（氯离子）盐类结晶环境（盐碱侵蚀）土体、地表水、地下水化学腐蚀环境 二、灾害与建筑工程事故1.灾害——地震20世纪死亡人数最多的11次地震年份国别震级（里氏）死亡人数（万）1908意大利7.57.51915意大利7.031920中国8.6231923日本8.314.31932中国7.671935印度（巴基斯坦）7.561939智利8.331948苏联101970秘鲁7.871976中国7.8251990伊朗7.75 1.灾害——地震典型地震震级年份地区伤亡人数（里氏）公布25万，实际远超过此数1976中国唐山7.8倒塌、毁坏建筑21.12万座，占80％1985智利法尔巴拉索7.8150人，占0.015％1960墨西哥5.612000 1.灾害——火灾典型火灾事故年份建筑物火灾原因火灾后果新疆克拉玛依新疆乌鲁木齐衡阳衡州大厦底层钢超过半个大2003.11.筋混凝土框架、上层底层一角火灾厦倒塌砖混，7层、局部8层 1.灾害——燃气爆炸典型燃气爆炸事故年份建筑物建筑概况爆炸原因后果独立单层房屋辽宁盘锦军燃气爆炸，爆大楼全部19915层砖混分区办公楼炸压力波通过倒塌门厅进入大楼伦敦Ronan22层一个角区1968厨房煤气爆炸Point地区公寓装配式大板倒塌20032层厨房燃气该单元全山东章丘5层砖混住宅春节爆炸部倒塌 1.灾害——犯罪典型犯罪导致建筑物事故年份地点原因后果2001河北石家庄报复爆炸该单元全部倒塌911纽约恐怖袭击世贸大厦，倒塌 1.灾害——其它典型自然灾害导致建筑物事故年份灾害原因建筑物损坏情况1998长江洪水破坏房屋479万间1996海南风灾损坏房屋7.3万间 二、灾害与建筑工程事故2.耐久性承载力不足3.人为错误或差错（1）事故原因n设计n施工n使用n维修 人为错误或差错——（1）事故原因n设计n施工Ø方案缺陷Ø偷工减料Ø计算错误Ø人员素质低Ø以规范最低要求Ø不按操作规程施作为正常要求工n使用n维修Ø更改、破坏结构Ø不进行正常检查Ø改变建筑使用功Ø不进行正常维护能 人为错误或差错——（2）典型事故典型人为错误事故年份建筑物原因事故后果倒塌783起，1980－各类建筑物各类人为原因死亡1377人，1998重伤约1800人北京矿业学院结构方案不妥及施装修阶段全部倒塌，60年代5层教学楼工质量不良死亡6人施工阶段箱梁底板宁波招宝山大桥设计、施工、监理压毁折断 二、灾害与建筑工程事故3.安全设置水准偏低（1）设计年限短（2）荷载取值低（3）可靠度标准低（4）结构构造措施低 3.安全设置水准偏低 3.安全设置水准偏低 3.安全设置水准偏低楼面活载分项系数中国美国英国恒载分项系数1.21.41.4活载分项系数1.41.71.6中美混凝土结构部分构造要求对比混凝土最大最小板最小梁最小柱最小最小强度水灰比水泥用量保护层厚度保护层厚度保护层厚度中国C150.6152530美国C250.451938 三、建筑工程防灾与可持续发展1.可持续发展的概念n可持续发展是在既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求的发展。人类的各种为生存和发展所进行的活动，应该有相应的范围和规模，必须自我约束，不应由于局部利益而损害现在或将来的生存环境，以促进人类可以延续和繁荣。2.可持续发展建筑（1）节约资源（2）保护环境（3）提高资源的使用效率 三、建筑工程防灾与可持续发展3．建筑工程防灾与可持续发展（1）灾害对建筑物的毁灭性作用（2）灾害对自然与生态的破坏（3）工程防灾的局限性n防灾意识不够；n对灾害本身认识不清；n增加造价； 四、建筑灾害要素1.直接灾害2.间接灾害3.诱发灾害 四、建筑灾害要素1.直接灾害（1）结构构件的局部破损n非结构构件的破损n结构构件的破损（2）整体结构的局部破损n沉降n倾斜n破裂（3）结构整体倒塌 四、建筑灾害要素2.间接灾害（1）人的伤亡（2）设备的损坏3.诱发灾害（1）火灾（2）爆炸（3）有毒物质（气、液）泄漏 五、建筑工程减灾目标（1）在偶然作用下减轻结构的损伤；（2）保证结构不致倒塌，减少设备的物质损失；（3）保证人员的安全撤离。