本文转载自公众号钢结构设计(id:steelercn)
2019年5月20日零时43分,广西百色市右江区东洲大道旁的“0776酒吧”钢结构屋顶发生倒塌。截至5月21日16时,事故已造成87人受伤、6人死亡。
该大楼为3层、高12米的钢结构商务楼,每层面积约700平方米。据现场人员介绍,此次倒塌是由于三楼屋顶部分塌陷造成的,面积约50平方米。
▲广西百色事故现场照片
就在四天前,2019年5月16日中午11时20分,上海长宁区昭化路148号鼎西路附近一处钢结构屋顶发生倒塌。 25名被困人员获救,其中10人死亡。具体事故情况请参见本公众号三天前的文章;
每次听到这样的信息,心情都无比沉重。我们写这篇文章的目的是尽可能从专业的角度分析不同事故之间的差异,为结构设计者提供一些思考和警示,为业内外人士提供一些可能的解释。
由于目前在互联网上获得的信息不完整且不准确,可能与实际情况存在较大差异。以官方公告为准。
一、事故死亡的差异及原因
截至5月20日16时00分,广西百色钢铁顶板垮塌事故已造成3人死亡、87人受伤,仍有4人被困(暂按50%死亡概率分析)。这相当于救出94人,其中5人死亡、89人受伤,死亡率为5.3%;
上海长宁钢屋面垮塌事故中,25名被困人员获救,其中10人死亡,死亡率达40%。与广西百色塌方事故相比,死亡率相差约8倍。
造成死亡率差异的原因,明眼人一眼就能看出。广西百色钢铁屋面倒塌事故中,三层以上屋面面积约700平方米,实际倒塌面积约50平方米。因此,地面上还有大约650平方米没有完全塌陷,为大部分伤者提供了生存空间。
另一方面钢结构屋面做法,上海长宁钢屋面垮塌事故中,大部分钢屋面倒塌至地面,造成死亡率较高。
▲上海长宁屋顶塌陷事故现场照片
2、两种钢结构屋面的结构差异
广西百色事故钢结构屋面采用钢框架梁+压型钢板现浇混凝土组合楼板钢结构屋面做法,是多高层钢结构建筑最常见的楼盖结构形式。这种楼板结构的特点是承载力高(也有承载极限)、重量大、比预制混凝土板整体性好。如下图:
▲压型钢板现浇混凝土组合楼板的使用方法
▲广西百色塌方事故屋顶钢梁和组合楼板。楼板非常坚固,很难拆除,这也给救援带来了更大的难度。
上海长宁事故钢结构屋盖采用钢结构屋架+预制混凝土屋面板,这是工业厂房屋盖结构中常用的结构。其特点是重量重、承载力一般、整体性差、施工方便。如下图:
▲类似上海长宁屋顶塌陷事故的照片
三、事故的可能原因
我们推测,广西百色钢厂顶板垮塌事故的可能原因如下:
(1)主要原因可能是车顶悬挂过重,严重超载。
一般情况下,非无障碍屋顶的设计活荷载值为每平方米50公斤,远小于正常最低楼层荷载每平方米200公斤。按照国家规定设计时,非无障碍屋顶所能承受的附加荷载很小。
不过,今年年初,这栋大楼的顶层被改造成0776号酒吧。该酒吧此前的宣传海报显示,该酒吧是“百色市第一家超高四维空间酒吧”、“百色第一家使用巨型5D立体LED的酒吧”。天幕”和“百色首家采用五级无限灯光矩阵的酒吧”。
宣传海报还显示,该酒吧于2019年1月开业,“广西灵奇齐鲁娱乐有限公司投资2000万元的庞大工程”。
▲0776酒吧的屋顶下悬挂着巨大的5D立体LED天幕和五级无限光矩阵。
▲0776酒吧事故现场,钢桁架用来悬挂LED天篷和灯矩阵
这些LED天篷和灯单独起来可能不会太重,每平方米仅重几十公斤。然而如此大面积的悬挂设备是通过额外的钢桁架悬挂在钢梁的几个点上。钢梁上附加的集中力非常大,远远超过钢梁设计承受的附加荷载。均匀分布的荷载,这对于这些用于悬挂设备的钢梁来说是致命的。
(2)间接原因。风雨天气可能是事故的间接原因,是压垮骆驼的最后一根稻草。
悬挂设备的钢梁已经达到了承载能力的极限。不利的外部天气(屋顶积水)再次增加了钢梁的荷载。最后,这些悬挂设备的钢梁倒塌了。
这种组合楼板整体性好,连接可靠,一般不会造成大面积连续倒塌。这也解释了为什么屋顶只是部分倒塌。
另一方面,在上海长宁钢屋面垮塌事故中,屋面完整性较差。某一屋面结构的倒塌破坏会通过拉杆、斜撑传递力,导致其他区域屋面结构失稳破坏,造成连续倒塌事故。
(3)次要原因,房屋原有的结构设计和施工质量可能存在一些问题。
我们更愿意相信房子的原始设计和施工质量是符合标准的。装修阶段就增加了这么大的附加荷载,而且只在几个点处进行了悬挂。无论设计、施工多么合格、多么合规,都无法承受。
(四)其他原因。可应用于上海长宁钢铁顶板垮塌事故。有关部门给出的事故原因:项目建设单位未按规定履行相关审批手续,违规施工。过去,建设单位曾以装修工程名义申报改造项目,规避方案审查等程序。 。