無樑樓蓋事故頻發,設計、施工單位該如何應對?

2019-08-09     土木在線

近年來,坍塌事故頻發。

中駿南昌項目停車位塌陷現場/圖片來源:網絡

無樑樓蓋坍塌事故,猶如一面鏡子,照出我們這個行業的諸多問題。每個從業人員都希望自己與這些事故絕緣,但究竟該怎麼辦呢?

曾經的事故

基於有限資料,地下室頂板(無梁)樓蓋事故列舉如下:

2019年8月1日凌晨,南昌縣《中駿雍景灣》項目發生了一起施工質量事故,塌陷發生在該項目的5#與10#樓之間地下室車庫頂板土方回填期間,塌陷區域面積約500㎡。經各方單位排查,該事件未造成人員、機械傷害以及未對周邊主體樓棟造成任何影響。事故原因調查中;

2018年11月12日,中山市古鎮昇海豪庭一期2標段工程地下室頂板(在建)發生局部坍塌事故。事故主要原因:1)覆土+堆載超重;2)設計不合理,沖切承載力不足;

2017年11月05日,河北滄州某地產項目二期車庫(已正常使用三年半時間),頂板局部坍塌。事故主要原因:車庫頂板施工堆土5米,遠超原設計覆土厚度0.9米;

2017年08月19日,北京石景山區西黃村A-E地塊地下車庫項目現場施工人員在使用鏟車進行地庫頂板覆土施工時,該地庫地下一層東北側頂板發生局部垮塌。事故主要原因:1)下一層頂板部分板柱節點處沖切承載力不滿足設計規範要求;2)管理缺陷;

2016年12月05日,河源某小區二期四區工地地下車庫底板發生局部坍塌事故。事故主要原因:1)土堆積太多,加上載重車輛的碾壓,嚴重超載;2)工地搶工期,提前拆掉模板,混凝土強度未達到設計要求;

2014年,佛山某工地挖掘機在中心花園局部區域施工作業過程中,地下室發生倒塌事故。事故主要原因:地下室頂板覆土高度嚴重超出設計範圍,設計人員對反柱帽的安全性能估計不足;

2014年11月17日,山東濟南長清區名流華第在建樓盤車庫頂板局部坍塌。事故主要原因:1)現場實際最大堆土7m,嚴重超出設計覆土1.2m;2)監理單位監管疏忽;

根據上述事件,地下室無樑樓蓋事故頻發的主要原因可概括為三條:1)頂板超載,甚至是嚴重超載;2)管理混亂;3)無樑樓蓋抗沖切承載力不足。

既然地下室無樑樓蓋事故頻發,為何這種樓蓋體系在實際工程中會得到普遍應用呢?

市場啟示錄

對柱網規則、面積較大的地下室頂板,車庫頂板,大量工程經驗顯示:無樑樓蓋的綜合經濟效益優於有梁樓蓋體系。無樑樓蓋的材料費用及模板費用少於有梁樓蓋;無樑樓蓋層高小於有梁樓蓋,與此同時,豎向構件的材料費用及模板費用會降低;無樑樓蓋的層高優勢可以在結構抗浮、土方開挖、基坑支護、止水、外牆防水用材、肥槽回填等方面帶來經濟性優勢。另外,無樑樓蓋本身作為一套理論、設計、施工均成熟穩定的結構體系,大量已建工程項目,均可驗證當前規範、圖集及經驗的安全性和可靠性。我們無法否定無樑樓蓋體系。

無樑樓蓋頻頻出事,但又「魅力無窮」,我們又該如何看待呢?

行業啟示錄

每次無樑樓蓋出現事故,結構設計師就會跳出來,反思這套結構體系是否有問題?反思我們的設計是否有缺陷?各種感慨和自省漫天飛揚。據說,個別設計院甚至停止或拒絕地下室頂板、車庫頂板採用無樑樓蓋。

我們該怎麼辦呢?

首先,我們要承認,結構工程師的能力是有限的。我們只能保證,結構在規定荷載作用下是安全的,如果超過甚至遠超設計荷載,我們沒有能力(甚至也沒義務)保證結構的安全性。試想,頂板設計覆土厚度0.9m,實際堆土2.5m甚至5.0m,我們拿什麼去承擔這麼大的超載。即使採用有梁樓蓋,如此大的超載,誰敢保證平安無事?

其次,一名好的工程師,在選擇樓蓋方案的時候,不是只考慮結構本身,而是需要綜合考慮項目經濟性。我們可以考慮如何提高無樑樓蓋的安全性,但不能任性拒絕採用這種樓蓋體系。當然,有理有據地綜合分析之後,無樑樓蓋也可能不是最佳方案。

再次,長遠來看,結構設計會趨於精細化。無樑樓蓋受力清晰、直接,可以準確分析,這是它的優點。與此同時,這種樓蓋體系冗餘度低,但我們應該向外部環境提出精細化要求,比如對施工堆載的要求、對施工運輸的要求(應該提醒業主)。這類似於我們目前面臨的裝配式,都是對精細化提出了較高要求。

時代在進步,我們這個行業也需要進步,而精細化可能就是進步的主旋律。結構設計方法從「大老K」到半機率法,從單一的設防標準到性能化設計,從「計算長度法」到直接分析法,其實都是在追尋精細化的腳步。

當精細化的腳步邁入「深水區」的時候,需要改革的就不僅僅是結構設計(建築設計),而是整個產業鏈。BIM技術以及裝配式技術的推進就是最好的例子。當大家都在談未來和夢想的時候,卻不逞想,在產業精細化的路上,我們首先被無樑樓蓋絆住了腳。

無樑樓蓋體系的低冗餘度,猶如我們這個行業的「放大鏡」,將業主、施工單位、監理單位、設計單位的失誤「真實呈現」。誇張點說,這不是無樑樓蓋的錯,而是錯在這個行業中,不少人習慣了「蒙眼走路」。

這些年發生的觸目驚心的坍塌事故,恰似當頭一棒,警告大家都醒醒。即如此,讓我們一起看看,已經發生的事故,能給我們未來的工作帶來何種啟示?

施工單位啟示錄

仔細閱讀設計圖紙對荷載的規定,避免局部大量超載;嚴格遵守圖紙中的交通流線,運輸車不可隨意停放;慎用大卡車運土,儘量採用小車多次運輸;頂板覆土回填,建議採用倒序回填,避免運土車碾壓已經覆土的區域;施工過程中,實際荷載遠超設計荷載的局部區域,應在樓蓋下方增設臨時支撐,或與設計單位覆核。施工中,混凝土強度未達到規定值時,不可提前拆模。

設計單位啟示錄

在圖紙中明確荷載限值。充分考慮景觀覆土(注意標高變化)、種植、構築物的荷載;對大型貨車、消防車可能出現的位置,不可遺漏荷載,並與建築專業確認可能的行走路線;做好施工交底,做好對施工工況的覆核,比如荷載不利布置,對局部超載較大的位置,建議做臨時支撐;加強對無樑樓蓋承載力的覆核,尤其注意沖切承載力驗算,並預留適當的富裕度;覆核不平衡彎矩對節點的影響;施工交底,以及對施工工況的覆核,很重要,但又極易被設計人員忽視。如果施工單位不按規矩操作,即使我們將恆、活分項係數調整為1.3、1.5,「道高一尺魔高一丈」,施工單位將超載係數也提高,我們期望的安全度還有保障嗎?

業主單位啟示錄

合理的建設周期

對高周轉的過度追求,容易導致管理失控。地下室頂板超量堆載,大車運土,不設臨時支撐,提前拆模,施工單位的」鋌而走險「,可能不是因為他們不懂,而是因為搶工期。

網上曾有人感慨,」我們的建設速度太快,一個項目從定下時間節點的那一天起,大家就開始玩傳炸彈的遊戲,施工方作為最後一個,能把炸彈扔進水池就OK,要是一緊張把炸彈掉在了地上,大家一起完蛋。」

設計周期太短,同樣容易出問題

以前做XX項目,各專業正式提資之後,只留三四天時間給結構專業完成施工圖,大家一起加班熬夜干,精疲力盡的時候,就只想著趕緊把圖出掉,根本沒時間、沒心力去校對、校審。對疲勞應戰多日的工程師們,拿什麼去奢談責任心?

合理優化,非「最省」優化

控制成本是市場行為,本無可厚非。為了提高無樑樓蓋的安全度,某些位置需要局部加強。但有些優化公司,希望卡著規範,將各校標準都做到最低,本來就不多的安全富裕度,被徹底偷走。施工以及後續正常使用,稍稍越界,就容易發生事故。

業主需要明白,結構優化的目標,是結構做得更合理,而非「最省」。如果導向是「最省」,優化公司對設計圖中,考慮不周、配筋不足之處,通常會視而不見、閉口不談,只在配筋偏大的地方斤斤計較,這也是釀成災難的原因之一。

無樑樓蓋設計啟示錄

沖切承載力

沖切破壞是脆性破壞,這是由結構破壞機理所限,為應對這種破壞形式,除了提高承載力富裕度,我們別無他法。所以,適當提高承載力富裕度是一個關鍵。如果柱帽高度受限,在柱帽中配置箍筋或彎起鋼筋,是一個不錯的辦法。

除了驗算柱對柱帽的沖切破壞,柱帽對樓板的沖切同樣重要,不可遺漏。

不平衡彎矩

不平衡彎矩的存在,會降低樓蓋的沖切承載力富裕度。正常設計時,我們一般僅考慮荷載均勻布置,未充分考慮局部堆土、汽車運輸、消防車荷載等不均勻荷載,在這種情況下,設計其實會偏於不安全。如有可能,設計階段,可以對荷載不利布置進行覆核。

防連續倒塌

抗連續倒塌能力弱,是無樑樓蓋體系的天然缺陷。為應對此問題,設置暗梁幾乎是唯一的改善方法。廣東省住房和城鄉建設廳在「11.12」事故專項排查整改通知中也提到了這一條。

設置暗梁,除了可以提高沖切承載力,加強結構整體性,在某種程度上,可以將脆性的受剪破壞轉化為具有延性的受彎破壞。

防脫落驗算

一些關鍵的板柱節點,不妨參照《抗規》6.6.4條防脫落設計的思路,對節點下部的鋼筋進行防脫落驗算。

後記:

正常設計的無樑樓蓋,存在一定的結構安全度(應該不小於2.0)。這種體系具備一定的容錯度,無樑樓蓋事故頻發,很少是單方因素引起,而是多種因素推波助瀾。比如業主與優化單位「過度優化」,施工質量出現問題,施工運輸沒有遵守既定規則,堆載嚴重超載,沒有增加支撐等等。

一個安全度2.0的結構體系,在實際操作中,還能出現事故,這反映的其實是一個行業精細度的問題。建築行業的精細化,可能註定無法企及製造業,但我們是否可以往前推進一步呢?

其實並不難,只要大家都守規矩,建築業的精細度就會提升一大步。

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本文轉自:JIE構生活,獲授權轉載。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/0VATfGwBvvf6VcSZjZcs.html