建筑施工现场临时建筑在风荷载作用下临时建筑破坏原因分析和对策Word格式文档下载.doc

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建筑施工现场临时建筑搭设一般都较简陋，台风到来时，常有破坏和坍塌事故发生在，造成财产损失和人员伤亡。

笔者通过调查各种临时建筑破坏时的形态，剖析其破坏机理，提出改善临时建筑结构性能的建议和设想。

一、建筑施工现场临时建筑的一般构造

施工现场临时建筑有砖混结构、装配式简易轻型钢结构、金属面夹心板（又称彩钢复合板）结构和其他简易结构（扣件式钢管结构、竹结构等）。

下面简单介绍一下几种常见的结构构造。

1、砖混结构。

砖基础，空斗墙，简易钢屋架或木屋架，木檩条或钢管（或轻钢）檩条，石棉瓦或压型钢板、彩钢复合板屋面，多为单层建筑。

屋面板用铁钉、铁丝或抽芯铆钉与檩条连接，檩条、屋架、墙体间基本无连接。

砖混结构是传统的结构形式，它的特点是墙体刚度大，发生事故时多表现为局部破坏，没有发生过整体倒塌，其缺点是材料的重复利用率低，施工速度慢，随着轻型建材的推广应用，这类临时建筑已被逐步淘汰。

2、水泥珍珠岩复合板建筑。

简易预制装配式轻型钢结构骨架，水泥珍珠岩复合板墙体，石棉瓦或压型钢板屋面，建筑层数一般不超过两层。

此种建筑的特点是拆装比较方便，造价低廉，可多次重复利用，但其构件截面小、材料壁厚薄、节点刚度差、支撑体系薄弱，结构整体稳定性不足。

目前用量较大，约占临时建筑总量的50～60％。

3、彩钢复合板建筑。

围护结构采用彩钢复合板或压型钢板，单层建筑一般无钢结构骨架，直接由墙体和屋面板承重；

二层建筑的底层有钢结构骨架，二层部分一般无骨架。

无骨架彩钢复合板建筑的墙板通过槽铝用膨胀螺栓与基础连接，各板材之间采用铝型材和抽芯铆钉连接。

此种建筑的特点是保温隔热性能好，安装拆卸方便，可重复利用，建筑外形美观，但造价较高且由于连接构造简单，板材的重复利用次数少，抵抗大风等灾害性天气的能力差。

目前主要用于办公用房，亦有少数工地用于职工宿舍，约占总用量的30%左右。

二、临时建筑在台风作用下的破坏形态

建筑施工现场临时建筑在台风作用下的破坏形态和程度不尽相同，有的只是局部面板撕裂或破碎，部分构件或连接件翘屈或脱落，但未影响到结构安全，只要进行局部修理和加固或更换构件即可继续使用；

有的整个屋面发生位移，面板大面积破碎或掀掉，基本丧失使用功能，但还有修复可能；

有的建筑物整体位移或变形过大，结构处于失稳状态，随时可能坍塌，基本不能修复；

有的整体发生倒塌，面板破坏严重，构件和连接件变形严重甚至被拉断或在螺栓孔处被拉开，无法再修复利用。

从临时建筑的破坏形态看可分为局部破坏和整体坍塌两大类。

1、发生局部破坏事故的表现形式

（1）屋面破坏：

石棉瓦屋面大面积破碎掉落；

压型钢板屋面铁钉从木檩条中拔出或压型钢板在固定点处撕裂；

彩钢复合板屋面与墙板或檩条连接处铝型材

铆钉孔撕裂或抽芯铆钉拉（剪）断；

砖混结构的轻型屋架发生整体位移或倾覆甚至被掀掉。

（2）墙板破坏：

水泥珍珠岩复合板出现碎裂，混合结构的山墙山尖塌落。

2、发生整体坍塌事故的表现形式

在风荷载作用下发生整体倒塌的临时建筑主要有水泥珍珠岩复合板建筑和无骨架的彩钢复合板建筑。

水泥珍珠岩复合板建筑主要表现为构件变形和结构位移过大而破坏；

无骨架的彩钢复合板建筑主要表现为连接破坏，板材散落。

三、临时建筑各种破坏形态下的破坏机理分析

调查中发现造成破坏的原因有多种，有的材料强度低，有的结构构造不合理，有的重复利用构件存在初始变形或损坏，笔者针对上面提到的几种破坏形态详细分析了其发生破坏机理。

1、局部破坏机理分析

（1）一些脆性板材（如石棉瓦）由于自身强度低，直接承受风吸力时在固定点处压碎，或因变形构件的挤压扭拉而碎裂。

（2）屋面压型钢板过薄、固定点的垫圈尺寸过小，强风作用下产生应力集中，造成屋面板开孔部位撕裂。

（3）屋面板与檩条的连接件不可靠，风吸力作用下，有的木檩条上钉子被拔出，有的铝铆钉被拉断或从铝型材中拔出。

（4）砖混结构中，檩条用砌筑在墙体中的铁丝帮扎或直接搁置在墙体上，台风到来时整个屋面发生水平位移或倾覆甚至被掀掉；

山墙缺少圈梁或卧梁，强风作用下，造成山尖塌落。

2、整体倒塌机理分析

（1）水泥珍珠岩复合板建筑。

此种建筑的构件截面小、型材壁厚薄、节点部位无连接钢板，构件和节点刚度均很差，强度储备不足；

同时缺乏竖向和水平支撑等保证结构空间刚度的技术措施，结构整体稳定性差，只能勉强承受使用荷载。

在台风、龙卷风等恶劣环境条件下，很容易出现构件和节点的严重变形，甚至发生结构整体扭转，引起结构破坏。

（2）无骨架的彩钢复合板建筑。

此种建筑的连接性能差，连接件强度低；

结构空间刚度弱，缺少骨架承重体系。

在大风作用下，连接各围护板材的铝铆钉

被拉（剪）断或拔出，槽铝在膨胀螺栓孔处被撕开或与墙板连接的铝铆钉被剪断，结构的空间体系被瓦解，造成板块散落，发生整体坍塌。

从以上分析可以看到，临时用房在大风作用下发生事故的主要原因有三个：

节点强度和刚度差；

构件强度差；

整体稳定性差。

四、提高临时建筑结构安全性能的对策

装配式轻钢结构活动板房具有拆装方便，制作、安装和拆除速度快，构件重复利用率高、使用次数多，每次使用成本低，技术经济效果明显，它将是今后建筑施工现场临时建筑发展的方向，现以装配式轻钢结构活动板房为例，提出有效改善结构和构件性能的一些对策和措施，其他建筑可参考装配式结构的做法。

1、提高连接部位的强度和刚度

（1）采用螺栓提高连接件强度。

淘汰以往常用的铆钉和铁钉的连接方式，禁止使用钢丝帮扎，一律采用螺栓来连接各钢构件和固定围护面板，螺栓孔在构件制作时预留设置。

钢柱与楼面梁、楼面主梁与次梁之间连接螺栓的性能等级建议取8.8级，以减小变形，方便安装和拆除，提高使用次数。

（2）采用节点板提高节点刚度。

次梁与主梁、主（次）梁与柱、屋架与柱、柱与基础等承重构件之间采用螺栓通过节点板（连接钢板）来连接，连接钢板牢固焊接在钢构件上，并满足刚度和强度要求。

（3）提高面板固定点处的抗风性能。

笔者发现大部分面板是因为固定点处应力集中而破坏，所以必须避免和分散这些集中应力。

采用压型钢板的可加大抗风垫圈的尺寸和厚度，增大受力面积，分散应力；

采用金属面夹心板的可在面板螺栓孔内设置带法兰的尼龙套管，板面荷载通过尼龙套管传递给螺栓和檩条或其他构件，减小开孔处的局部压强，同时可避免螺栓安装过紧压扁面板。

2、提高构件的强度和刚度

（1）提高材料强度。

围护面板应采用金属面夹心板或压型钢板等，不得使用石棉瓦、水泥珍珠岩复合板等易碎板材。

冷弯薄壁型钢承重构件的截面和壁厚应通过设计计算，设计时应考虑多次使用对结构的不利影响，配件的强度等级要匹配，节点部位的连接钢板和螺栓要适当提高要求。

（2）制作安装单元提高构件刚度。

为提高拆装速度、构件性能和重复利用率，零星构件可以在工厂通过焊接或螺栓连接等形式组装成为标准安装单元（构

件）。

如楼面梁等承重构件可焊接为桁架，楼板可将木搁栅和木楼板制成拼装单元或以角钢为边框的砼小型预制板，门（窗）构件可连同周边的夹心板制成带钢框的标准单元。

（3）加强维护和保养使结构和构件始终处于良好状态。

临时建筑在构件装卸、运输、存储和安装、拆除过程中，要采取一定的保护措施，防止构件变形、损坏或锈蚀；

在使用中（特别在台风季节）和安装作业开始前，应对结构和构件认真进行检查，发现损坏构件进行修理或更换，及时排除安全隐患。

3、提高结构的整体稳定性

（1）采用冷弯薄壁型钢作骨架改善结构的力学性能。

设置钢骨架作为临时建筑的承重结构，主要靠骨架来承担屋面、楼面和墙面传递的各种荷载。

骨架采用冷弯薄壁型钢，可以减少自重和用钢量，降低造价。

金属面夹心板墙体和屋面作为围护结构不起承重作用，其蒙皮效应可视为结构的安全储备。

（2）设置圆钢支撑体系提高结构空间刚度。

虽然临时建筑的骨架能很好的承受竖向荷载，但在台风作用下水平位移往往较大，设置圆钢拉杆作为纵向、横向和水平支撑体系，可以提高结构的空间刚度和整体稳定性，有效地抵抗风荷载的水平作用力。

圆钢是受拉杆件，其布置形式应采用“X”形，拉杆与构件的夹角以接近45o为宜。

其他临时建筑可参考装配式轻钢结构活动板房的要求采取必要措施。

彩钢复合板建筑应设置装配式骨架；

砖混结构可增设卧梁或砌筑钢筋砖圈梁来提高山尖墙的抗风能力，设置圈梁和预埋螺栓来提高砖墙与檩条（屋架）的连接强度；

轻质围护板材、檩条、屋架等构件应采用螺栓连接，并满足装配式结构的性能要求。

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