發布時間:2013年07月02日 瀏覽次數:
第1節工程事故分析課題及其時代背景
隨著國家的富強,社會的發展,經濟的繁榮,技術的進步,我國建設規模也在與時俱進、空前發展。據統計,作為當代土木建筑工程中最主要的材料——水泥,我國2003年度的全年用量已占整個世界全年總用量的55%,隨著形勢的發展,這個比例將還會有所上升。對于工程師們來說,未來確實是令人神往的。如何在祖國未來的建設中大顯身手,無疑是每一個投身土木工程專業學科學子的畢生夙愿。但在這里要提醒莘莘學子們倍加關注的一點是:雖然我們完全有機會用自己的雙手去創造每一個偉大的土木工程,其中還可能有像長江三峽一樣雄居世界之最的大壩,也可能有如上海金茂大廈一般位于全國第一的高樓。這自然是值得欣慰與驕傲的。但切不可忘記,越是重大工程,就越有更高的安全度要求。因為這些都是事關國家千百年發展大計,功系社會億萬人生命安全的千秋偉業。當苦心經營的工程一旦“健康”狀態失常,那也是面臨撕心裂肺之痛的時候!因此,希望本專業的莘莘學子,除了要潛心打好專業理論基礎,并扎實學好專業技術課程之外,還有一門邊緣學科,也是十分值得研究的,那就是“工程事故與安全”這一課題。
第2節工程事故分析課題的研究范圍
工程事故分析課題的具體研究范圍包括事故現場的考察與檢測工作、事故機理的研究與分析工作、事故處理方案的選擇與編制工作,以及結構加間技術的研究與幵發工作等。最終要達到總結事故教訓、提高事故防范意識、杜絕惡性事故發生,以及拯救惡性事故于轉危為安的目的。工程安全課題的研究范疇包括對工程環境安全的研究、工程地質勘探工作的安全保證、工程設計階段的安全保證、工程施工階段的安全保證、工程使用階段的安全保證,以及工程超齡服役階段的安全保證等。工程事故與工程安全課題研究的宗旨是“拒絕工程事故,確保工程安全”。
第3節工程事故分析研究工作的進展和現狀
工程事故分析作為一門邊緣的獨立的學科開展研究工作,還是近200年以來隨著鋼筋混凝土結構的發展而逐漸發展起來的,尤以第二次世界大戰以后的發展速度為最快。但迄今為止,其研究深度并不夠,尚不能滿足世界經濟和工程建設發展的需要。國際、國內的發展歷程大致如下。
3.1國際
(1)在1824年水泥問世,1854年在鋼筋混凝土結構興起以前,國際工程史文獻主要是歐、美等地區的先進國家的文獻,例如,英國皇家土木工程學會的工程史文獻和美國土木工程學會(ASCE)的有關文獻。這一時期關于工程事故的記載與研究工作的報道不多,只是隨著當時工業化的進程、城市的擴展、地下水的開采、地下水位的下降,導致了大量城市建筑物天然地基下沉或木樁基礎腐朽失效,從而引起了建筑物的嚴重變形和裂損事故。但因當時人們都視之為人力不可抗拒的自然災害,所以研究報道的也不多。
(2)1950年前后,經濟建設進入高潮以后,工程事故率也急劇上升,尤以覆蓋面最大的民用住宅工程為突出。由于人民生活水平的提高,一方面生活衛生用水普遍進入室內,另一方面磚木結構普遍改成磚混結構,地基變形和溫度脹縮引起的結構裂縫現象普遍出現,僅據FUHuaChen工程師在其所著的《Foun?dationonExpansionSoils》一書中記載,當時,美國每年平均僅因地基基礎工程事故損失就在22億美元以上,比地震、臺風等災害造成的總的損失還多。
(3)1960年前后,召幵了多次國際結構裂縫會議,關于磚混結構裂縫的研究報道較多,尤以磚混結構溫度裂縫的研究報道為主。研究工作的領先國家和地區則以中東地區的以色列和前蘇聯的高加索等為代表。相反,先進的歐、美地區由于環境氣候條件以及設計水準和施工質量較高,結構裂縫幾率較低,所以研究與報道較少。
(4)1980年前后,美國土木工程學會(ASCE)JournalofStructuralEngineering1985年第7期報道了關于結構事故的全面情況,范圍涉及美國國內和世界其他國家,領域涉及建筑工程和橋梁為主的土木工程,事故原因只包括設計與施工兩個方面,而自然災害、戰爭破壞、人工拆毀、火災損害和年久失修等原因均被排除在外。而且受家丑不外揚的傳統思想影響,發生在施工階段,由于施工、操作原因引起事故的報道極少。顯然,報道所提供的統計數字是很不全面的,但也說明了事故的普遍性與嚴重性已經引起社會的關注和工程學術界的重視。尤其引人矚目的是,在很短的幾年時間內就有14起60m以上大跨度公共建筑坍塌,其中美國國內4起。這些事故對人身生命安全的威脅極大,曾經引起社會的不安。新加坡國際工程事故研討會(InternationalConferenceofStructuralFailure—87,ICSF—87)就是在這樣的背景條件下召幵的。厚達4in的兩卷論文集內容豐富,涵蓋了土木水利建筑工程的各個領域和全世界的各個角落,來自世界各地的工程師們帶著沉重的心情參加了這次會議,也象征著工程事故分析與研究工作邁入了一個新階段。
(5)1990年前后,也是東亞經濟騰飛時期,震驚世界的一些大的工程事故也都集中發生在這里。例如,中國臺灣高惇的中學禮堂倒塌事故、韓國首爾三豐百貨大樓倒塌事故、新加坡的新世紀大酒店倒塌事故及馬來西亞的高層公寓倒塌事故等,都在一定程度上促進了工程學術界對工程事故分析課題的關注。
3.2國內
比較起來,國人對“家丑不外揚”、“報喜不報憂”這些信條的堅守表現得更為突出一些。尤其在改革開放以前,工程學術界極少談論工程事故這個令人晦氣的話題,更不可能有公開的文字報道,只能憑個人感受與記憶談一些印象。
(1)20世紀50年代的平屋頂裂縫。新中國成立初期,人們憑著一股政治熱情,對工作兢兢業業,極端盡責。因此工程質量一般較有保證,確實很少見到結構裂縫和工程事故之類的情況。隨著經濟的發達,鋼筋混凝土平屋頂結構逐漸取代了民族形式的或者俄式(前蘇聯人字屋架)的坡屋頂,也隨之帶來了一個因溫度引起的鋼筋混凝土與磚砌體之間的變形協調問題,閃而出現了大量的結構裂縫,使工程界大為震驚,從而有少數人開始關注結構裂縫、工程事故這些話題。
(2)王鐵夢工程師的研究工作。在國內,王鐵夢工程師是涉足結構裂縫研究工作的先驅,很早就有論文在國內外發表,造詣頗深。其近年所著《工程結構裂縫控制》一書,內容新穎而且全面,很受國內外工程界和學者們重視。(3)清華大學的研究工作。以清華大學陳肇元院士及劉西拉、秦權、江見鯨、王元清和崔京浩等教授為首的一批學者,對工程安全性與耐久性問題的大量研究工作正在向前邁進。
(4)髙大釗、龔曉南和劉袓德等教授的研究工作。在地基基礎工程事故分析與處理方面、巖土工程安全性研究方面,同濟大學高大釗教授、浙江大學龔曉南教授與中南水電學院劉祖德教授作了大量研究工作,成績顯著。
(5)汪達尊與姚兵等的功績。根據建設部內部通報資料整理的“工程事故記錄”,是很寶貴的文獻。盡管它不是完整的i己錄,汪達尊整理的文獻尚未曾正式發表過,何已能從側面說明了一些問題。這一份工作的功績應該歸于汪達尊教授和姚兵總工程師。
(6)《工業建筑》事故分析專欄的成效。在全國性專業期刊上開辟“工程事故分析”專欄,當時國際上也并不多見。在改革開放之初的國內,《工業建筑》做出這樣大膽的嘗試,是值得肯定的。以冶建總院林志伸高級工程師為首的關于已有工業廠房鑒定、改造、加固方面的研究工作更是卓有成效。
(7)出版事故手冊系列?!豆こ淌鹿史治黾疤幚韺嵱檬謨浴?王躍等)、《建筑物改造與病害處理》(唐業清等)、《建筑工程事故處理手冊》(王赫等)冊系列的編輯出版,對工程事故分析研究工作有很大的推動作用,但手冊因為內容龐雜、篇幅太長,往往讓讀者望而生畏。這正是關于工程事故分析研究的深入與普及工作中必須解決的問題。
(8)院士項目小組的研究工作。以陳肇元、趙國藩等院士為首的中國工程院土木水利建筑學部工程結構的安全性與耐久性項目小組的研究工作具有劃時代意義。
(9)由于歷史原因,尤其是從“大躍進”至改革開放前的20年間,全國出現的大量、典型的惡性事故,幾乎已全部從工程史上抹掉,寶貴的經驗教訓未曾得到吸取。至今仍有很多人對工程的安全性與耐久性問題認識不足、關注不夠、研究工作不夠深入普及,這已不適應當前工程建設形勢發展的需要。
第4節工程事故分析的實施程序
工程事故分析工作應圍繞事故主體進行癥狀研究,原因分析、處理措施擬訂和事故防范意識提高等方面的研究,詳見圖1工程事故分析流程圖。
圖1工程事故分析流程圖
第5節工程事故分析的工作守則
工程事故分析工作涉及事故原因和事故責任的追究,是工程糾紛中訴訟證據鑒定工作的一個重要環節。因此,工程事故分析工作必須遵循客觀、準確和公正的原則,不能受政治權利制約,也不能受經濟利益驅使。在實際工作中,要做到以上幾點是極不容易的,不僅需要具有較高的業務技術水平,還必須具有很好的職業道德修養。例如,某工程事故案例涉及的工程為60000m2以上總面積的多棟鋼筋混凝土框架結構,據現場檢測,結構裂縫在6000條以上,裂縫總長度在8000m以上,但測得的裂縫最大寬度在0.3mm以下,司法鑒定認定為無害裂縫。顯然,這樣的結論是不符合客觀實際、不科學、不正確和不公正的。結論關系到事故責任的追究,關系到當事人雙方的價值4000萬元以上的經濟利益。如何秉著客觀、準確、公正的原則,實事求是地去進行這一工程事故的分析與研究,做出正確的、能被多方面所接受的結論,是必須下功夫的。