建筑施工現(xiàn)場臨時建筑在風(fēng)荷載作用下臨時建筑破壞原因分析和對策

1、建筑施工現(xiàn)場臨時建筑在風(fēng)荷載作用下的破壞機理和對策 摘要 建筑施工現(xiàn)場臨時建筑作為建筑工地工作人員的辦公、生活用房，直接關(guān)系著建筑職工生命財產(chǎn)的安全，本文分析了幾種常見臨時建筑在風(fēng)荷載作用下的破壞形態(tài)和破壞機理，以裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)活動房屋為例，提出了一些改進臨時建筑結(jié)構(gòu)安全性能的對策和措施。關(guān)鍵詞 臨時建筑，風(fēng)載作用，安全Title Damage Mechanism and Solution to Temporary building on Construction site under Wind Load.Abst

2、ract As working and living place for construction staff, the quality of temporary building on construction site concerns their safety directly.This article analyzed damage modes and mechanism for

3、 several typical temporary building under wind load. Meanwhile we proposed some solutions to improve safety for temporary building, taking an example of assembled mobile house by light steel structure.Key Words

4、  Temporary Building, Wind Load, Safety.建筑施工現(xiàn)場臨時建筑搭設(shè)一般都較簡陋，臺風(fēng)到來時，常有破壞和坍塌事故發(fā)生在，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。筆者通過調(diào)查各種臨時建筑破壞時的形態(tài)，剖析其破壞機理，提出改善臨時建筑結(jié)構(gòu)性能的建議和設(shè)想。一、建筑施工現(xiàn)場臨時建筑的一般構(gòu)造施工現(xiàn)場臨時建筑有磚混結(jié)構(gòu)、裝配式簡易輕型鋼結(jié)構(gòu)、金屬面夾心板（又稱彩鋼復(fù)合板）結(jié)構(gòu)和其他簡易結(jié)構(gòu)（扣件式鋼管結(jié)構(gòu)、竹結(jié)構(gòu)等）。下面簡單介紹一下幾種常見的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。1、磚混結(jié)構(gòu)。磚基礎(chǔ)，空斗墻，簡易鋼屋架或木屋架，木檁條或鋼管（或輕鋼）檁條，石

5、棉瓦或壓型鋼板、彩鋼復(fù)合板屋面，多為單層建筑。屋面板用鐵釘、鐵絲或抽芯鉚釘與檁條連接，檁條、屋架、墻體間基本無連接。磚混結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，它的特點是墻體剛度大，發(fā)生事故時多表現(xiàn)為局部破壞，沒有發(fā)生過整體倒塌，其缺點是材料的重復(fù)利用率低，施工速度慢，隨著輕型建材的推廣應(yīng)用，這類臨時建筑已被逐步淘汰。2、水泥珍珠巖復(fù)合板建筑。簡易預(yù)制裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)骨架，水泥珍珠巖復(fù)合板墻體，石棉瓦或壓型鋼板屋面，建筑層數(shù)一般不超過兩層。此種建筑的特點是拆裝比較方便，造價低廉，可多次重復(fù)利用，但其構(gòu)件截面小、材料壁厚薄、節(jié)點剛度差、支撐體系薄弱，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不足。目前用量較大，約占臨時建筑總量的5060。3

6、、彩鋼復(fù)合板建筑。圍護結(jié)構(gòu)采用彩鋼復(fù)合板或壓型鋼板，單層建筑一般無鋼結(jié)構(gòu)骨架，直接由墻體和屋面板承重；二層建筑的底層有鋼結(jié)構(gòu)骨架，二層部分一般無骨架。無骨架彩鋼復(fù)合板建筑的墻板通過槽鋁用膨脹螺栓與基礎(chǔ)連接，各板材之間采用鋁型材和抽芯鉚釘連接。此種建筑的特點是保溫隔熱性能好，安裝拆卸方便，可重復(fù)利用，建筑外形美觀，但造價較高且由于連接構(gòu)造簡單，板材的重復(fù)利用次數(shù)少，抵抗大風(fēng)等災(zāi)害性天氣的能力差。目前主要用于辦公用房，亦有少數(shù)工地用于職工宿舍，約占總用量的30%左右。二、臨時建筑在臺風(fēng)作用下的破壞形態(tài)建筑施工現(xiàn)場臨時建筑在臺風(fēng)作用下的破壞形態(tài)和程度不盡相同，有的只是局部面板撕裂或破碎，部分構(gòu)件或連

7、接件翹屈或脫落，但未影響到結(jié)構(gòu)安全，只要進行局部修理和加固或更換構(gòu)件即可繼續(xù)使用；有的整個屋面發(fā)生位移，面板大面積破碎或掀掉，基本喪失使用功能，但還有修復(fù)可能；有的建筑物整體位移或變形過大，結(jié)構(gòu)處于失穩(wěn)狀態(tài)，隨時可能坍塌，基本不能修復(fù)；有的整體發(fā)生倒塌，面板破壞嚴重，構(gòu)件和連接件變形嚴重甚至被拉斷或在螺栓孔處被拉開，無法再修復(fù)利用。從臨時建筑的破壞形態(tài)看可分為局部破壞和整體坍塌兩大類。1、發(fā)生局部破壞事故的表現(xiàn)形式（1）屋面破壞：石棉瓦屋面大面積破碎掉落；壓型鋼板屋面鐵釘從木檁條中拔出或壓型鋼板在固定點處撕裂；彩鋼復(fù)合板屋面與墻板或檁條連接處鋁型材鉚釘孔撕裂或抽芯鉚釘拉（剪）斷；磚混結(jié)構(gòu)的輕型

8、屋架發(fā)生整體位移或傾覆甚至被掀掉。（2）墻板破壞：水泥珍珠巖復(fù)合板出現(xiàn)碎裂，混合結(jié)構(gòu)的山墻山尖塌落。2、發(fā)生整體坍塌事故的表現(xiàn)形式在風(fēng)荷載作用下發(fā)生整體倒塌的臨時建筑主要有水泥珍珠巖復(fù)合板建筑和無骨架的彩鋼復(fù)合板建筑。水泥珍珠巖復(fù)合板建筑主要表現(xiàn)為構(gòu)件變形和結(jié)構(gòu)位移過大而破壞；無骨架的彩鋼復(fù)合板建筑主要表現(xiàn)為連接破壞，板材散落。三、臨時建筑各種破壞形態(tài)下的破壞機理分析調(diào)查中發(fā)現(xiàn)造成破壞的原因有多種，有的材料強度低，有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，有的重復(fù)利用構(gòu)件存在初始變形或損壞，筆者針對上面提到的幾種破壞形態(tài)詳細分析了其發(fā)生破壞機理。1、局部破壞機理分析（1）一些脆性板材（如石棉瓦）由于自身強度低，直接

9、承受風(fēng)吸力時在固定點處壓碎，或因變形構(gòu)件的擠壓扭拉而碎裂。（2）屋面壓型鋼板過薄、固定點的墊圈尺寸過小，強風(fēng)作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成屋面板開孔部位撕裂。（3）屋面板與檁條的連接件不可靠，風(fēng)吸力作用下，有的木檁條上釘子被拔出，有的鋁鉚釘被拉斷或從鋁型材中拔出。（4）磚混結(jié)構(gòu)中，檁條用砌筑在墻體中的鐵絲幫扎或直接擱置在墻體上，臺風(fēng)到來時整個屋面發(fā)生水平位移或傾覆甚至被掀掉；山墻缺少圈梁或臥梁，強風(fēng)作用下，造成山尖塌落。2、整體倒塌機理分析（1）水泥珍珠巖復(fù)合板建筑。此種建筑的構(gòu)件截面小、型材壁厚薄、節(jié)點部位無連接鋼板，構(gòu)件和節(jié)點剛度均很差，強度儲備不足；同時缺乏豎向和水平支撐等保證結(jié)構(gòu)空間剛度的技

10、術(shù)措施，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性差，只能勉強承受使用荷載。在臺風(fēng)、龍卷風(fēng)等惡劣環(huán)境條件下，很容易出現(xiàn)構(gòu)件和節(jié)點的嚴重變形，甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)，引起結(jié)構(gòu)破壞。（2）無骨架的彩鋼復(fù)合板建筑。此種建筑的連接性能差，連接件強度低；結(jié)構(gòu)空間剛度弱，缺少骨架承重體系。在大風(fēng)作用下，連接各圍護板材的鋁鉚釘被拉（剪）斷或拔出，槽鋁在膨脹螺栓孔處被撕開或與墻板連接的鋁鉚釘被剪斷，結(jié)構(gòu)的空間體系被瓦解，造成板塊散落，發(fā)生整體坍塌。從以上分析可以看到，臨時用房在大風(fēng)作用下發(fā)生事故的主要原因有三個：節(jié)點強度和剛度差；構(gòu)件強度差；整體穩(wěn)定性差。四、提高臨時建筑結(jié)構(gòu)安全性能的對策裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)活動板房具有拆裝方便，制作、安裝和拆

11、除速度快，構(gòu)件重復(fù)利用率高、使用次數(shù)多，每次使用成本低，技術(shù)經(jīng)濟效果明顯，它將是今后建筑施工現(xiàn)場臨時建筑發(fā)展的方向，現(xiàn)以裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)活動板房為例，提出有效改善結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能的一些對策和措施，其他建筑可參考裝配式結(jié)構(gòu)的做法。1、提高連接部位的強度和剛度（1）采用螺栓提高連接件強度。淘汰以往常用的鉚釘和鐵釘?shù)倪B接方式，禁止使用鋼絲幫扎，一律采用螺栓來連接各鋼構(gòu)件和固定圍護面板，螺栓孔在構(gòu)件制作時預(yù)留設(shè)置。鋼柱與樓面梁、樓面主梁與次梁之間連接螺栓的性能等級建議取8.8級，以減小變形，方便安裝和拆除，提高使用次數(shù)。（2）采用節(jié)點板提高節(jié)點剛度。次梁與主梁、主（次）梁與柱、屋架與柱、柱與基礎(chǔ)等承重構(gòu)件

12、之間采用螺栓通過節(jié)點板（連接鋼板）來連接，連接鋼板牢固焊接在鋼構(gòu)件上，并滿足剛度和強度要求。（3）提高面板固定點處的抗風(fēng)性能。筆者發(fā)現(xiàn)大部分面板是因為固定點處應(yīng)力集中而破壞，所以必須避免和分散這些集中應(yīng)力。采用壓型鋼板的可加大抗風(fēng)墊圈的尺寸和厚度，增大受力面積，分散應(yīng)力；采用金屬面夾心板的可在面板螺栓孔內(nèi)設(shè)置帶法蘭的尼龍?zhí)坠?，板面荷載通過尼龍?zhí)坠軅鬟f給螺栓和檁條或其他構(gòu)件，減小開孔處的局部壓強，同時可避免螺栓安裝過緊壓扁面板。2、提高構(gòu)件的強度和剛度（1）提高材料強度。圍護面板應(yīng)采用金屬面夾心板或壓型鋼板等，不得使用石棉瓦、水泥珍珠巖復(fù)合板等易碎板材。冷彎薄壁型鋼承重構(gòu)件的截面和壁厚應(yīng)通過設(shè)計

13、計算，設(shè)計時應(yīng)考慮多次使用對結(jié)構(gòu)的不利影響，配件的強度等級要匹配，節(jié)點部位的連接鋼板和螺栓要適當(dāng)提高要求。（2）制作安裝單元提高構(gòu)件剛度。為提高拆裝速度、構(gòu)件性能和重復(fù)利用率，零星構(gòu)件可以在工廠通過焊接或螺栓連接等形式組裝成為標(biāo)準安裝單元（構(gòu)件）。如樓面梁等承重構(gòu)件可焊接為桁架，樓板可將木擱柵和木樓板制成拼裝單元或以角鋼為邊框的砼小型預(yù)制板，門（窗）構(gòu)件可連同周邊的夾心板制成帶鋼框的標(biāo)準單元。（3）加強維護和保養(yǎng)使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件始終處于良好狀態(tài)。臨時建筑在構(gòu)件裝卸、運輸、存儲和安裝、拆除過程中，要采取一定的保護措施，防止構(gòu)件變形、損壞或銹蝕；在使用中（特別在臺風(fēng)季節(jié)）和安裝作業(yè)開始前，應(yīng)對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件認真進行檢查，發(fā)現(xiàn)損壞構(gòu)件進行修理或更換，及時排除安全隱患。3、提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性（1）采用冷彎薄壁型鋼作骨架改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。設(shè)置鋼骨架作為臨時建筑的承重結(jié)構(gòu)，主要靠骨架來承擔(dān)屋面、樓面和墻面?zhèn)鬟f的各種荷載。骨架采用冷彎薄壁型鋼，可以減少自重和用鋼量，降低造價。金屬面夾心板墻體和屋面作為圍護結(jié)構(gòu)不起承重作用，其蒙皮效應(yīng)可視為結(jié)構(gòu)的安全儲備。（2）設(shè)置圓鋼支撐體系提高結(jié)構(gòu)空間剛度。雖然臨時建筑的骨架能很好的承受豎向荷載，但在臺風(fēng)作用下水平位移往往較大，設(shè)置圓鋼拉桿作為縱向、橫向