桥梁倒塌分析

第1篇：桥梁倒塌分析

钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌破坏的研究现状与对策分析

收稿日期：20130930

基金项目：国家自然科学基金项目（51078037）

作者简介：刘伯权（1956），男，甘肃定西人，教授，博士研究生导师，工学博士，Email：bqliu@chd.edu.cn。

摘要：总结了罕遇地震作用下结构倒塌破坏的研究现状，重点分析了建筑物倒塌破坏的系统性和不确定性，对比了不同的倒塌破坏准则和倒塌破坏分析方法，给出了建筑物倒塌的临界状态定义。研究结果表明：现有的倒塌破坏准则无法准确定义结构的倒塌破坏；时程分析法更为精确，且较少地引入了地震动随机性影响，更适于结构倒塌研究；建议的倒塌破坏区间能够更好地反映倒塌破坏特性；塑性变形集中是框架倒塌的主要原因，应重视柱端塑性铰发育导致的结构整体性能退化；相关研究成果可为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供理论基础。

关键词：钢筋混凝土框架结构；地震；倒塌破坏；不确定性；系统性；子结构；破坏准则；时程分析

Present Research Status and Countermeasure Analysis of Earthquake

Collapse Damage of RC Frame StructuresLIU Boquan， FU Guo

（School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710061， Shaanxi， China）

Key words： RC frame structure； earthquake； collapse damage； uncertainty； systematiceness； substructure； failure criterion； time history analysis

0引言

建筑物的倒塌是造成人员伤亡最直接和最主要的原因，受倒塌破坏的复杂性以及经济发展水平和抗震理论研究水平限制，抗倒塌研究开展还很不充分，对结构的倒塌破坏机理、倒塌破坏准则和倒塌破坏临界状态定义等均需要进一步深入研究。抗地震倒塌设计作为结构抗震设计的最基本设防目标，应采取更为完善的设计方法以最大限度保障建筑物内的人员安全，避免结构倒塌引发人员伤亡。

近年来的数次震害调查表明，即使严格按照规范进行抗震设计的建筑物也可能发生严重的倒塌破坏[12]，按抗震规范要求仅进行薄弱层的弹塑性变形验算和采取一定的构造措施并不能完全保证建筑物“大震不倒”，这引发了广大地震工作者对抗震设计特别是抗地震倒塌设计的思考。“大震不倒”抗震设防目标未实现的根本原因在于缺乏对结构倒塌破坏机理的深入研究和准确合理的倒塌破坏临界状态定义以及真实准确对应于倒塌的评价指标，倒塌破坏准则的相关研究开展还很不充分。随着中国经济发展水平和抗震理论研究水平的快速提升，各种抗震设计软件逐步成熟且计算机硬件性能大幅提升，现阶段具备了开展更为严谨、复杂且深入的地震倒塌分析基本条件。

本文中笔者回顾了近年来各国的结构抗倒塌研究，指出了目前抗倒塌特别是抗地震倒塌破坏研究存在的问题，提出了抗倒塌研究可行的研究思路和方法，为抗倒塌设计研究提供参考。

1建筑结构抗地震倒塌破坏特性

1.1地震倒塌破坏与连续倒塌破坏

抗震设计中的倒塌机理是指结构的振动倒塌机理，抗连续倒塌设计中的倒塌机理是指结构的“跨越倒塌机理”[34]。地震倒塌破坏与连续倒塌破坏在荷载输入、破坏特点以及分析方法等方面都存在较大的差异。

连续倒塌破坏发生的起因是单个构件破坏，移除构件瞬间剩余结构和构件是完好的，可视为一种准静力破坏。地震倒塌破坏发生时结构和大多数构件均已发生了较严重的损伤破坏，是一个复杂的动力响应过程。

连续倒塌分析过程中结构初始破坏位置是已知的，倒塌的初始发生位置是固定的。而地震倒塌破坏几乎是未知的，构件、子结构均可能发生严重破坏，且构件的倒塌破坏程度也存在较大的差异，整体结构倒塌的初始发生位置、破坏程度均可能发生显著的变化。

框架结构的连续倒塌通过结构构件的DCR（需供比，即构件的内力需求量与预期极限承载力之比）进行判断[56]，连续倒塌破坏判定方法相对成熟，而结构的抗地震倒塌破坏仍然缺乏合理准确的判定方法。

很多概念设计方法和构造措施均能同时提升结构的抗连续倒塌性能和抗地震倒塌性能，在倒塌分析中应该分别对待。

1.2地震倒塌破坏特性

广义地讲，结构可视作反映某种因果关系的系统，地震作为输入作用于结构，系统就会发生损伤或倒塌（输出）[7]，图1为RC结构倒塌破坏模型。结构地震倒塌破坏研究应综合考虑输入、系统和输出3个层次的破坏特点。

图1RC结构倒塌破坏模型

Fig.1Collapse Damage Model of RC Structure地震动输入的强随机性特点[8]已被广大地震工程研究者所熟知，本文中主要考虑倒塌破坏在系统层面和输出层面的特性。

1.2.1地震倒塌破坏的系统性

建筑物抗倒塌破坏依靠的是结构作为一个完善系统的整体作用，即构件的组合方式和构件之间的相互作用。系统性考虑了结构的整体性能和构件对整体性能的影响，准确地描述了结构倒塌破坏的基本特性[9]。系统性可以简单地表述为2>1+1或3-1>2，但是采用怎样的方法定义和量化这种系统性是结构整体性能研究和抗倒塌设计面临的最大困难。

文献[10]中认为，保证结构的整体承载力储备和变形能力，增加结构的冗余度和整体性，采取有效措施使结构形成合理的屈服机制，可以显著提高框架结构的抗倒塌能力。结构的整体协同受力性能、构件的相互作用和构件的延性需求是提升结构整体性的关键内容。

结构的地震倒塌破坏本质上就是结构整体性能的逐渐退化直至发生倒塌破坏，建筑结构抵御地震作用的系统性是倒塌破坏最为显著的特点。

1.2.2地震倒塌破坏的不确定性

相对于建筑结构抵御地震的系统性，结构地震响应的不确定性更容易被广大研究者所重视。文献[11]中指出，地震倒塌破坏的最不利因素是地震动随机性与结构自身的随机性，两者共同作用下的结构地震损伤与倒塌破坏具有更大的随机性，建筑物的损伤演化规律、倒塌破坏机理仍有待深入研究。

王亚勇等[12]系统分析和论述了大震作用下的结构倒塌研究现状和相关的科学问题，强调了地震动和结构的不确定性对倒塌破坏的影响。建筑物地震响应的不确定性主要来源包括地震动输入的不确定性和构件性能的不确定性[13]，建造者应充分考虑建筑物在地震作用下的不确定因素，以准确评估结构的层间位移角。

Haselton等[1416]依据增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）曲线定义了结构倒塌破坏，得出了结构倒塌破坏位置的可能性（图2），分析结果表明，不同地震动输入引起结构破坏的范围和位置存在较大的差异，结构倒塌破坏具有显著的不确定性。

图2结构倒塌破坏模式

Fig.2Structural Collapse Damage Modes罕遇地震作用下建筑结构倒塌破坏的最主要特性包括地震动输入的强随机性、结构抵御地震的系统性和结构地震响应的不确定性，倒塌破坏准则和倒塌破坏临界状态需要兼顾上述破坏特点，建立联系不确定性和系统性的纽带，在反应系统性的基础上兼顾结构破坏的不确定性特点。2抗地震倒塌破坏方法研究

现阶段抗震研究对倒塌破坏的随机性、系统性以及不确定性还缺乏深入研究，地震倒塌破坏研究仍以数值模拟为主，应用于倒塌研究较多的是静力推覆分析法、动力非线性法和离散单元法。

2.1静力推覆分析法

静力推覆分析法（Pushover法）是一种典型的静力非线性分析方法，对结构逐级加载特定形式的水平侧向力，直至结构或构件达到特定目标值后终止计算。

文献[17]中采用静力推覆分析法完成了框架结构的地震反应分析，研究结果表明，梁柱的延性需求趋势存在较大的差异，梁铰的延性需求随层高的增加而降低，柱铰的延性需求总体低于梁铰的延性需求。要充分发挥梁的耗能能力，应保证框架柱不先发生倒塌破坏，即延性耗能水平要高于框架梁。文献[18]中定义了一种位移刚性约束来保持恒定侧向力的加载方式，模拟了复杂结构的软化段，最终分析结果为底层中柱柱脚破坏引发结构倒塌。

文献[19]中基于Pushover法完成了大震作用下构件的失效相关性分析，分析结果表明，对中低层结构和高层结构的下部，梁失效在同一层和相邻层是相关的。而柱的上下端失效是相关的，薄弱层中各框架柱约束的失效也是相关的。

Pushover分析中侧向力加载模式与实际地震动作用总是存在一定的差异，Pushover分析并不能够获得准确的层间位移角特别是薄弱层的层间位移角[20]。与多模态Pushover法（MPA法）和IDA法相比，Pushover法由于没有考虑结构的动力特性和高阶振型作用，故分析结果最差[21]。Pushover法需要考虑高级振型的影响[22]，但考虑高阶振型的结构层间变形将显著增加，可能超出规范中规定的层间位移角限值（1/50），非线性静力分析方法在一定程度上低估了结构的倒塌破坏程度[23]。

Pushover法虽然考虑了结构的弹塑性变形，但未考虑高级振型对结构抗震性能的影响，且侧向力保持恒定，与结构地震反应存在一定的差异，未考虑地震的动力特性。

2.2动力非线性法

2.2.1逐步增量弹塑性时程分析法

逐步增量弹塑性时程分析法是一种较为精确的动力非线性分析方法，通过设定一系列单调递增的地震动强度指标，在每个强度指标下对结构进行弹塑性时程分析后，得到结构在不同烈度地震作用下的弹塑性响应。

Vamvatsikos等[24]定义了3种确定极限状态点的破坏准则：IM（A Monotonic Scalable Ground Motion Intensity Measure），DM（Damage Measure）和IMDM混合准则，选取以结构动力失稳处的IM或DM指标作为倒塌临界点，定义变形显著增加为倒塌临破坏临界点，该准则并不准确对应结构倒塌的临界状态。吕大刚等[25]提出了改进的IM准则确定结构的倒塌极限状态点，通过不断半分IDA调幅系数寻找结构倒塌极限状态点，取有限元分析不收敛作为结构倒塌的标志，多条IDA曲线能够在统计意义上评价Pushover法计算结果的可靠性[26]。

Luco等[27]基于IDA法揭示了不同水平地震作用下构件连接破坏和高振型影响的发展特征，杨成等[28]认为，IDA曲线的屈服段差异是地震动的局部时频特性与结构非线性特征耦合后对总地震作用形成的影响。

Haselton等基于IDA法的研究表明，结构倒塌破坏受轴压比、强柱弱梁系数、PΔ（力位移）效应等因素影响，其中柱的塑性变形能力和PΔ效应是影响层间位移的最主要因素。

IDA法最突出的优点在于考虑了地震动输入的随机性和地震动输入的强度，在倒塌破坏机理尚不完全明朗的情况下，引入地震波使得分析结果受地震动强随机性的影响极大，且IDA法中对地震动的调幅处理可能与实际结构的地震响应存在一定的差别。

2.2.2时程分析法

时程分析法是一种直接动力分析方法，它是根据动力学运动方程，将地震波时程记录作为激励，直接积分求解结构在各个时刻的动态响应，其动力学基本运动方程为

M+C+Ku=-Mag（1）

式中：M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；u为节点的位移向量；为节点速度向量；为节点加速度向量；ag为地震动加速度矩阵。

文献[29]中选取云南澜沧耿马地震中的某一建筑进行了弹塑性时程反应分析，结果表明，框架结构底层与二层均出现了不同程度的塑性铰，且地震作用下的结构塑性转角不大，低于规范中规定的层间位移角限值（1/50），分析结果与震害调查结果相同。

吴小峰等[30]对比了某高压直流输电换流阀塔抗震性能的反应谱法和时程分析法，结果表明，2种方法确定的结构主要响应频率在数值上基本一致，但时程分析法对冲击型激励识别优于反应谱法。文献[31]中的研究也表明，时程分析法计算结果较反应谱法计算结果更为准确，同时指出，在多向扰动下，时程分析法计算的精度明显优于反应谱法。

双向地震作用下的时程分析法也能较好地模拟地震作用下的结构响应，双向地震动加载下的结构地震响应包括周期、位移、角柱等，其均有一定幅度的增加[3233]，但最大位移出现的时间略有滞后。

时程分析法的不足主要集中在以下2点：

（1）地震动选取对时程分析的影响较大[3435]，不同地震波的时程分析结果差异极大，甚至多达几十倍[3637]。

（2）时程分析的数据分析量较大，对计算机的性能有一定的要求，如果考虑结构反应的非线性，则会进一步增加时程分析所消耗的时间。

在抗地震倒塌研究中，由于时程分析法未过多地引入地震动输入的影响，就单次地震反应分析而言是一种复杂但足够精确的分析方法，能够获得更好的抗震分析计算结果，更适用于意义重大的建筑结构抗地震倒塌设计。

2.3离散单元法

离散单元法是一种显式求解的数值方法，单元间相互作用力根据力和位移的关系求出，单元运动则完全根据单元所受的不平衡力和不平衡力矩的大小按牛顿运动定律确定。离散单元法大多应用于结构倒塌全过程模拟中，以实现结构倒塌破坏的再现。

文献[38]中建立了一种三维拉压弹簧组模型，以法向、切向和受弯3个弹簧单元来反映刚体之间的受力情况，达到构件破坏标准后进行移除，在移除构件时考虑了移除瞬间对结构产生的动力效应，建立框架结构和砌体结构的地震倒塌破坏过程。文献[39]中给出了不同构件碰撞前后的速度计算公式，得到了碰撞冲量力学模型，考虑构件碰撞的有限元分析表明，结构倒塌破坏始于底层柱端破坏。

文献[40]中定义构件一旦失效就在倒塌分析中移除该单元，研究结果表明，构件的失效标准对结构倒塌性能的影响较大。构件的失效标准过高可能过高估计构件对结构的贡献，构件失效时建筑物可能已经倒塌，而失效标准过低就会弱化结构的整体性能，使得结构较早地进入“倒塌破坏”。

离散单元法还无法准确定义构件的塌落和飞溅以及构件的塌落程度、范围和时间，基于离散单元法的倒塌全过程分析与结构倒塌试验或多或少存在一定的差异。从抗倒塌设计角度来看，结构倒塌破坏临界状态发生“后”的状态并不是抗震设计最关心的，也不是抗倒塌设计的依据，离散单元法定义倒塌的关键仍是建立和完善倒塌破坏准则。3抗地震倒塌破坏准则研究

3.1规范中建议的变形破坏准则

地震作用下的多层结构存在塑性变形集中的薄弱层，且薄弱层的弹塑性变形与弹性变形存在相对稳定的关系，规范中通过定义结构的塑性变形集中程度反映层间变形大小，判定是否发生倒塌破坏。但规范中对大震作用下的结构抗震设计以弹塑性变形验算为主，对倒塌设计并未给予足够的重视。

（1）规范中以构件（梁、柱、墙）和节点达到极限变形时的层间位移角作为罕遇地震作用下结构弹塑性位移角限值的依据，不是以结构整体性能的加速退化或失效为依据的，未准确定义结构的倒塌破坏临界状态[41]。

（2）规范中认为塑性变形集中的薄弱层是一种普遍现象，但选取层间位移角能否准确全面评价薄弱层的塑性变形集中程度仍需要大量深入研究。

（3）规范中给定的层间位移角限值并不能准确对应结构的倒塌破坏，即使留有足够的安全储备，其本质上仍属于构件破坏限值的延伸而非结构破坏准则。规范中建议的弹塑性位移增大系数并不能准确估计实际震害中结构的变形，结构的位移角限值统计和分析仍需深入研究。

规范中给定的层间位移角限值是结构不倒塌的标准，而非结构倒塌破坏标准，建立结构倒塌的性能指标需要对结构倒塌进行深入研究。

3.2结构倒塌破坏准则

结构的倒塌破坏准则包括变形或延性准则、能量准则、变形能量双参数准则以及强度、刚度退化准则等[4245]。

破坏准则定义了构件和结构2个层次的破坏。构件层次上，破坏准则需要定义“最不利截面”的极限状态，一旦该截面达到某个特定极限状态，则可判定构件破坏。上述破坏准则在一定范围内均能够准确地定义构件的破坏，但都是结构倒塌的必要条件，而非充分条件[46]。结构层次上，破坏准则需要定义结构整体性能的“最易失效组合”的倒塌破坏临界状态，结构性能退化超出最易极限状态后均可能发生倒塌破坏。

目前的结构倒塌破坏准则并不严格对应于结构的倒塌破坏临界状态，破坏准则应该考虑合理性、惟一性和量化性。试验研究表明，规范中给定的层间位移角限值是结构不倒塌破坏的标准，而非结构倒塌破坏标准；基于耗能的破坏准则受加载方式、加载顺序等因素影响较大，小位移加载下耗能计算值与理论值相差极大；变形耗能双参数准则不仅需要重新评估位移项和耗能项的影响，还需要建立更为准确的位移和耗能的比例关系[47]。结构倒塌破坏沿用构件破坏准则设计思想，只能对应于某个特定的或人为假定的失效模式，无法准确定义结构失效的不确定性和系统性。

结构的破坏较构件破坏要复杂得多，从失效概率上讲，结构的整体失效概率要远小于构件失效概率[48]，大多数构件破坏准则能精确地定义构件失效和弹塑性发展过程，但结构破坏准则仍处于摸索研究阶段。结构的构件组合方式对结构整体性能的提升幅度和影响机理尚不明确，已有的抗震设计更多地分析了不同宏观表象（层数、跨数、轴压比、强柱弱梁系数等）对结构输出性能指标的影响，但缺乏对结构整体性能的系统研究。以强柱弱梁为例，规范中给出了强柱弱梁系数的限值，以保证结构具有较好的抗震性能，但强柱弱梁对结构倒塌的影响程度有多大，是否存在一个阈值，目前还缺乏相关深入分析。

结构破坏的随机性较构件破坏的随机性要大得多，也复杂得多，地震动三要素、构件首先压溃的位置、位移加载幅值顺序、小位移加载幅值所占比例等因素使得结构的整体性能退化变得极为复杂，结构的损伤、破坏和倒塌应该在地震响应的全过程中进行考察。

建筑结构要求具有很高的冗余度和一定的鲁棒性，结构体系的特性评估方法要比构件评估复杂得多，目前为止还缺乏可行的、考虑结构体系性能的结构破坏准则和设计方法。

3.3考虑子结构损伤的整体倒塌破坏准则

地震作用下的倒塌破坏是结构整体性能退化导致的，其宏观表现为1个或多个结构构件超出其性能极限[49]。抗倒塌性能研究需要考虑子结构损伤程度和子结构对结构整体性能影响的重要性程度。

文献[50]中考虑构件破坏的差异性，给出了结构损伤指数D+θ的计算公式，即

D+θ=（θ+p|currentPHC）α+n i=1（θ+p|FHC，i）β （θ+pu）α+n i=1（θ+p|FHC，i）β（2）

式中：θ+p|currentPHC为计算时刻所在的正向加载半周期内位移角极值；θ+p|FHC，i为计算时刻前的最大正向加载位移角；θ+pu为单调加载下的极限位移角；α，β均为通过试验结果回归得出的参数。

整体倒塌破坏准则定义结构破坏的关键是参数α，β，参数的定义需要大量试验数据和数值模拟验证，位移角的计算稍显复杂。

文献[13]中认为，框架结构的破坏最终是整体破坏与层破坏共同作用导致的，并把结构的破坏机制分成4种类型（图3）。通过区分结构的弹性位移和塑性位移，考虑结构层的位移增量，以获得更精确的结构层间位移角，但是倒塌破坏临界状态下如何准确区分整体变形和层变形仍需要进一步深入研究。

图3框架结构失效机制

Fig.3Failure Mechanisms of Frame Structure当子结构性能退化至极限时结构将发生倒塌破坏，量化子结构性能、建立子结构整体结构评价体系均需要进行大量深入的抗倒塌研究和抗震研究。4建筑结构倒塌破坏临界状态

抗地震倒塌破坏研究的首要问题是合理准确地定义倒塌破坏的临界状态，在此基础上建立相应的倒塌破坏准则。

4.1结构倒塌破坏临界状态

结构倒塌破坏临界状态包括2种可能的情形：①结构在大震作用下抗震性能达到极限，此时地震作用仍未结束，下一时刻结构开始倒塌；②结构在大震作用下未发生倒塌破坏，但微小扰动下（如余震、构件塌落引起的结构振动、抗震救灾引发的结构扰动等）结构极易发生倒塌破坏。

目前结构倒塌破坏临界状态包括多种模式，唐代远等[51]和施炜等[52]以“结构丧失竖向承载力而不能维持保障人员安全的生存空间”作为结构倒塌的判定依据，选取构件竖向位移超过一定比例的层高为结构倒塌判定依据。但是实际震害下构件塌落与结构倒塌并不完全相关，梁、板、柱的塌落与倒塌破坏不完全一致，且维持安全生存空间则是一个较为笼统的宏观性能指标，很难应用于倒塌量化分析中。

《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》中规定混凝土框架结构的层间位移角限值（1/50）为倒塌破坏的判定标准，这一判定标准被大量研究者认为是结构不发生倒塌破坏的标准而非倒塌破坏标准。

结构的倒塌储备系数CMR作为一种结构的倒塌判定标准[53]，反映了结构的实际抗地震倒塌能力和设防需求之间的储备关系，即

CMR=Sa（T1）50% Sa（T1）S（3）

式中：Sa（T1）50%为有50%地震输入出现倒塌对应的地面运动强度；Sa（T1）S为规范中建议的罕遇地震下的地面运动强度。

CMR反映了结构的抗倒塌能力，一定程度上考虑了地震动的不确定性影响，由于未定义倒塌破坏临界状态，Sa（T1）S本质上属于设防需求而非结构倒塌需求。地震波数量及代表性、多向地震动、场地等因素均影响CMR的准确性。

李耀庄等[54]研究了火灾作用下结构的整体性能退化特点，认为高温作用使得材料性能逐步发生退化，部分构件性能退化甚至失效，结构不断进行荷载重分布，直至这种平衡无法建立，结构将发生倒塌破坏。而地震作用下的结构倒塌破坏受构件性能退化影响显著，该平衡点并不是一个确定的值。

文献[13]中定义了一种基于Pushover法的机构点（图4），根据结构推覆曲线中的转折点将曲线转换为三折线。机构点标志着结构的整体性能以及整体性能逐步下降的趋势，但机构点与倒塌点并未建立准确的对应关系。

图4结构推覆机构点

Fig.4Mechanism Point of Structure

Besed on Pushover Method文献[55]中给出了地震作用下构件的最大层间变形角分布，考虑到累积效应对结构稳定的作用机理仍不清楚，提出了一种二阶非弹性稳定分析方法：首先降低构件的刚度和强度作为结构性能的一种损伤，然后把剩余（永久）的建筑变形加入到结构的拓扑结构中。但文献[55]中仍未给出完整的倒塌破坏评价指标，二阶分析方法与实际倒塌破坏也存在一定的差异。

上述倒塌破坏临界状态定义并不真正对应结构整体性能的退化，是结构倒塌发生某一特定值。

结构倒塌破坏临界状态有多种失效模式，不同的失效模式对结构整体性能使用的影响是不同的，每一个失效模式又是由多个失效约束所组成的。结构的倒塌破坏随机性使得倒塌破坏临界状态并不是一个孤立的点（图5），而是若干个倒塌破坏临界点组成的倒塌破坏区间[D′， D]，不同地震输入下系统在这个区间内都有可能发生倒塌破坏。

图5建筑结构的抗倒塌性能

Fig.5Collapse Resistance Performance of

Building Structure倒塌破坏区间的确定需要大量的震害调查数据和整体结构试验数据，现阶段并不具备上述条件，最为可行的方法是准确定义结构极限点D或控制点D′。

4.2塑性变形与倒塌破坏

对钢筋混凝土框架结构来说，典型的结构破坏机制有梁铰机制、柱铰机制和混合铰机制。梁铰破坏具有较好的耗能能力，是抗震设计所期望的屈服机制；而柱铰破坏表现出不稳定的塑性铰发育特征，其耗能能力差，容易引发结构的倒塌破坏[56]。

文献[56]中对比了地震作用下7～9度区的一系列典型框架的塑性铰数量和分布特性，指出梁、板超强使得结构出现大量柱铰，而加强柱后的结构在罕遇地震作用下形成梁铰破坏机制使得结构承载力提高。

文献[57]中完成了4榀刚架的试验研究，分析了梁、柱的塑性铰发育特性和刚架破坏特性，强柱型框架单元与弱柱型框架单元的塑性铰分布存在较大的不同，弱柱型框架单元上下端同时达到极限曲率，而强柱型框架单元柱下端和梁端同时达到极限曲率。由于门式刚架较为简单，文献[57]中并未得出框架倒塌破坏的相关规律。

在超过设防烈度3度的强烈地震作用下，柱端塑性铰的数量代表结构的耗能能力大小，较多的柱端塑性铰数量则可以增加整体结构在倒塌前的耗能能力[58]。结构层出现大量充分发育的塑性铰区域往往是结构倒塌破坏的区域。

混凝土框架结构中，梁铰耗能能力优于柱铰耗能能力，选择合理的能量耗散机制是抗倒塌设计的关键，必须确保梁、柱节点和框架柱不作为能量耗散的主要构件，应避免出现柱端混凝土压溃和钢筋滑移[59]，换言之，混凝土柱塑性铰的大量充分发育是引起结构倒塌破坏的关键因素。

当平面结构扩展为空间结构时，柱端塑性铰的分布和发育程度仍然是导致结构破坏的主要原因。在双向地震的耦合作用下，塑性变形更多集中于柱端，考虑双向地震作用能够更好地评估结构的抗震性能[6062]。文献[63]中选取纤维模型对纯框架模型、带楼板的框架模型和带楼板填充墙的框架模型进行了三维弹塑性时程动力分析，底层柱端出现塑性铰且达到极限变形时结构形成倒塌机构。对纯框架模型、带楼板的框架模型这2种结构形式，柱端塑性铰的大量充分发育最终引发结构倒塌破坏，由于填充墙的存在使得柱端塑性铰发育变缓，倒塌破坏时底层柱端均出现塑性铰，结构出现明显的底层软弱层。

Kim等[64]定义单元塑性铰损伤到一定程度后，将该单元分离并重新定义节点，给出了不同框架柱破坏后结构的塑性铰分布。当同一跨的框架梁产生大量塑性铰时，该区域发生竖向坍塌的概率显著增加。

岳茂光等[65]给出了2组平面框架结构的双向地震反应分析，次方向层间位移角达到一定值后突然减小，地震强度增大使结构改变了破坏路径，塑性铰出现在不同位置。选取位移作为结构倒塌破坏的判定标准，在次方向可能低估了结构的破坏程度。文献[51]中的分析表明，较小的轴压比降低了框架结构的倒塌概率，各层柱出现一定数量的塑性铰，且倒塌始于轴压比最大的底层中柱的小偏压破坏是倒塌破坏的典型模式。

考虑到钢筋屈服后的超强使得梁、板承载力提高，而柱在双向地震作用下承载力退化严重，大震作用下结构很难满足“强柱弱梁”要求，预期的梁铰破坏机制很难实现[6668]。震害调查结果表明，现浇框架结构多出现柱铰机制，框架结构的柱铰大量出现将导致结构发生倒塌破坏。

袁景等[69]通过定义材料的失效准则来判定单元是否失效，使该构件对整体性能的贡献为0，认为框架柱的承载力不足和节点区混凝土碎裂是形成不稳定机构的主要原因，而不稳定机构最终导致了结构的倒塌破坏。文献[70]中提出了一种判断构件是否属于超静定约束的算法，以反映框架结构是否形成整体或局部可动机构。文献[71]中定义了杆件的机械铰，判定当结构中形成足够数目的机械铰后，将转变为不可恢复的可动机构，并出现不可逆的倾倒过程。地震作用下结构形成机构是倒塌破坏的主要原因，但构件形成可动铰或机械铰标志着构件完全发生破坏，构件已经退出工作，对结构抗倒塌已无贡献，严格意义上讲，上述倒塌判定准则是结构倒塌“后”的临界状态。

结构的抗倒塌性能研究应避免结构出现耗能能力差的柱铰破坏。框架结构在特定区域内形成大量发育充分且集中的塑性变形集中区域是结构局部性能退化、破坏集中并最终导致整体倒塌破坏的最直接原因。结构在地震作用下的耗能、构件破坏、变形等均是构件塑性铰发育和集中导致的，抗地震倒塌破坏准则和倒塌机理研究应该重视构件塑性铰特别是柱铰发育对结构整体性能退化的影响。

4.3倒塌破坏影响因素分析

结构的倒塌破坏是一个损伤发生、积累和演化的过程，柱端塑性铰的产生和发育使得结构的整体性能退化。实际结构的震害中，如果把倒塌的原因归结为单柱或多柱的剪切破坏和竖向承载力严重不足，显然忽视了结构的延性破坏和累积损伤破坏特性，且钢筋混凝土柱试验已经表明，低周疲劳加载下构件的耗能、损伤与位移加载幅值、加载顺序密切相关。此外，梁、板的悬索作用、薄弱层对临近层的影响、构件之间的耦合作用、构件的位置因素等都将对结构的倒塌破坏产生一定的影响。

连续倒塌研究表明，梁、板的悬索作用能够有效地防止结构的坍塌，限制倒塌的范围[72]，但是悬索作用在结构抗震倒塌中的作用机理、对结构整体抗倒塌性能的提升程度等研究相对滞后。

除梁、板外，框架柱也一定程度影响结构的整体抗倒塌性能。文献[73]中认为，一旦框架柱发生破坏，将导致缺乏其他冗余系统继续抵抗结构倒塌破坏。首个构件破坏时会对剩余构件产生影响[74]，其相邻构件很难达到同等的极限荷载。结构底层损伤的累积致使上部结构整体倒塌，角柱的震害较中柱震害严重。文献[75]中研究也认为，大震作用下同层、同高度柱约束在时间序列上具有同时性，边柱一层柱顶和二层柱顶约束几乎同时出现。

文献[76]中研究结果表明，结构的脆性破坏使得相邻构件发生严重破坏，抗震研究中需要重视脆性破坏的构件位置并重点对其进行加固，避免发生更大范围的倒塌破坏。

考虑到引起倒塌的因素无法预测和避免，Starossek[77]建议人为设置薄弱层，以限制结构倒塌的程度和范围。白凤[78]认为，采用延性构件、增加结构超静定次数和耗能构件是增加抗震多道防线的有效手段，且设置多道防线后的结构整体抗震能力大幅提高而经济支出增加有限。

除了结构本身的影响因素外，地震动输入对结构倒塌破坏的影响也不可忽视。文献[39]中研究结果表明，结构的倒塌破坏机制不仅取决于结构梁、柱的强弱，还与地震波的特性密切相关，“强柱弱梁”型结构的倒塌破坏对应的层间位移和倒塌过程持续时间均有一定程度的增加。此外，结构的扭转导致了额外的结构边缘处变形，其结果是扭转处附近的延性需求和构件转角显著增大。5结语

（1）建筑结构倒塌破坏具有显著的地震动输入强随机性、结构抵御地震系统性和地震响应不确定性的特点。静力推覆分析法和IDA法或少和或多地考虑了地震动输入随机性对倒塌破坏的影响，时程分析法真实再现了地震动作用下的结构性能退化过程。

（2）现有破坏准则是构件破坏准则的延伸，未考虑结构的不确定性和系统性，不能准确地定义结构倒塌破坏的临界状态和解释倒塌破坏机理。

（3）结构的倒塌存在多种破坏模式，最弱失效模型和极限倒塌状态组成的倒塌破坏区间[D′， D]能够更好地定义结构倒塌破坏，易于抗倒塌设计实现。

（4）框架结构形成大量发育充分且集中的塑性变形集中区域是结构局部性能退化、破坏集中并最终导致结构整体发生倒塌破坏的最直接原因，抗地震倒塌破坏准则和倒塌破坏机理研究应重视构件塑性铰特别是柱铰发育对结构整体性能退化的影响。

（5）柱铰破坏是结构倒塌破坏的主要原因，但是梁、板的超强、悬索作用、构件的相关性、地震动输入等也对结构的倒塌破坏产生一定的影响，倒塌研究应重点开展影响柱铰发展的因素分析。参考文献：

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作者：刘伯权付国

第2篇：昆明机场桥梁倒塌内幕

再曝昆明新机场塌桥内幕

垮塌现场，1月8日冒死在桥段垮塌点拍到的独家现场图片

刘建锋摄

本报记者刘建锋

“肯定不是风，整个满堂支架的验算方案在计算时都考虑了风荷载。”本报1月11日发表《昆明新机场引桥垮塌之谜》后，有网友于次日跟帖如是说。

恰此日，中国经济时报记者前往昆明市安监局采访，听到技术专家正向调查组官员汇报其分析结果，其分析与本报之前发表的调查颇多契合之处。

专家初步分析认定，直接原因是由于模板支架受力管件的质量差，架底管件存在缺陷，加之架体安装不规范，混凝土浇灌程序不合理，导致支撑不稳，连带架体整体发生坍塌。

本报记者通过10天的深入现场调查采访，独家揭开事故深层内幕。

钢管、扣件存在严重质量问题

根据昆明市安监局组织的事故调查组专家的调查，事故现场的钢管、扣件存

在严重质量问题。

1月12日，专家称，模板支架的钢管壁厚偏薄、扣件抗拉强度远低于规范要求。

该桥梁工程施工采用碗扣式钢管架作为模板支撑，该工程支架立杆的受力计算依照48×3.5mm进行验算，根据建筑施工管扣式钢管脚手架安全技术规范，钢管壁厚不能小于3.5mm。而专家在事故现场抽查的结果显示，钢管壁厚最厚的为3.35mm顤勛畋〉奈玻罚梗恚眍杽取样钢管壁厚平均厚度还不足3.0mm。专家指出：“钢管壁厚偏薄，受力杆的强度和刚度必然降低。”

根据住建部有关规范要求，主要扣件性能指标应该符合下列要求：第一，上碗扣的抗拉强度不能小于30KN(千牛);第二，下碗扣、主碗扣检测强度不应小于60KN;第三，混杆接扣剪切强度不应小于50KN;第四，混杆接扣焊接的剪切强度不应小于25KN。但调查发现：“现场抽看的结果，碗扣混杆结构拉伸试验最小的在18.05，平均值也离规范要求不得小于50千牛相差甚远。”

1月13日，中国经济时报记者拨通云南建工市政公司机场桥梁项目部质量安全员熊新见的手机，他说，支架钢管质量归材料科负责，质量安全员并没有这项工作要求，但自己曾提出试验室应对支撑架钢管检测。事故后，自己找过试验工程师，回复称，事故前做过检测。

该项目部试验总工陈林波在接到本报记者电话后证实了熊新见的说法，称自己手里有两份检测报告，电话里约好提供这两份检测报告，但记者赶到项目指挥部后，陈林波却未出面，也不再接听记者电话。记者随即赶赴专为机场建设项目提供检验的检测站，有检验员告知，陈林波确曾委托该站检测过支撑架钢管，检测结果，检测站为客户保密。

1月12日，项目部副经理陈涛在接到时报记者的电话后声明该支撑架由劳务队老板代光学提供，当夜，记者在工地的工人宿舍，找到了代老板手下的杂工队队长杨天顺。

杨天顺和其他工友证实，支撑架钢管与扣件是劳务队拉来的，是租的，并非全新，但拉来工地前只用过一次，有无合格证并不清楚，合格与否，“不关工人和劳务队的事”，他说，如不合格公司就该清理出场。

1月5日上午，中国经济时报记者在项目部材料科独家拿到河北省任丘市兴隆脚手架厂生产的碗扣式脚手架构件检验报告和五张中铁集装箱运输公司的发货单，该报告称构件合格，对此，机场工地上一位工友在13日下午说，包工老板随便拿个报告，公司不应当真，要是管理严格，施工单位必须自己拿去检验。

1月5日在项目部材料科独家拿到的碗扣脚手架构件检验报告，工人怀疑其真实性刘建锋摄

1月13日下午，在离事故现场不远的机场高速高架桥工地，时报记者遇见

了曾几次看过事故工地的女工人王芳(化名)，她和几位老工人发表意见：不管支撑架哪里来，进场时公司一定要做检测，监理也要看检测合格证，“如果材料不合格你还让他们使用，责任跑不脱。”

一位技术人员则称钢管壁偏薄是普遍现象：“现在规范要求承重架钢管为壁厚3.5mm，但基本都在2.7-3.0之间，如能找到壁厚全部达到3.0mm的钢管就不错了。”

支架构造错误、安装不规范

专家在调查中发现，模板支架的架体构造存在问题，模板支架的安装不规范，专家分析，后者尤其是事故发生的最直接原因。

调查中发现，该工程模板支撑体系没有水平剪刀撑，纵向和横向剪刀撑存在问题，没有由底部连续设置到顶，致使该架体在承受荷载以后难以形成整体合力，直接违反了国家颁布的安全技术规范;当层高在8米到20米时，在最底部、顶部与水平拉杆之间，应分别增加一道水平拉杆，满堂模板和共享模板支架立柱，在外侧至内侧，从下至上的竖向立柱结构中间应每隔10米左右设由下至上的竖向剪刀撑，其宽度应在4到6米，并在剪刀撑顶部和底部扫脚杆设连接固定。事故现场剪刀撑缺乏，存在很大问题。

最直接原因是模板支架的安装存在问题，根据住建部规范，除设计图另有规定外，所有垂直支架应保持垂直。调查发现，塌垮现场没有垮塌的两端模板支架欠高、垂直不符合规范要求的根数不少，致使立柱从轴心受力变成偏心受力，承受荷载增添了水平变形的险情;住建部规范规定，在立柱底距地面20公分高处，沿纵横水平方向应该按顺序设立扫脚杆，调查发现，现场普遍大于规范的20公分要求;剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45度到60度之间，斜杆要与每一应力杆扣紧。调查发现现场支架剪刀撑的斜杆夹角有的不符合规范要求，相当一部分斜杆没有做到与每一应力杆扣紧;调查发现，现场支架的碗扣除质量存在问题外，还存在碗扣松动、没有锁紧，个别的地方还没有连上碗扣。

劳务队“放线”，项目部是不是太胆大了点?刘建锋摄

1月12日晚上，杨天顺告诉中国经济时报记者，出事支撑架是12月搭好的，27人动手，一周完工。安装工序有三步，首先是技术员对班组长讲要求，

班组长召集工人进场，第二步是技术员“放线”，即在地面标好点线，第三步便是工人们根据点线和施工要求搭架子，搭架时，两位技术员守在旁边，其中一人抱着设计图纸，监理也时常来看。

“完全照技术员的要求做，”杨天顺承认“无证上岗”，自己和工人都没有特种工上岗证，没有监理在现场查证。“我一个字都认不得，认不得计算书，也不认得技术员叫什么名字，只认得他们的脸。”他说。

事故现场的支撑架，剪刀撑既没有从底连续到顶，角度也被被专家指出有问题，密度也不够刘建锋摄

1月5日下午，《生活新报》记者周晓晖在工地找到一位熟练工、小包工头阿勇，他一语道破支撑架搭设中的问题，与专家调查出的基本符合：“(事故现场)只有最外侧有剪刀架用于固定脚手架„„中间应再加两道剪刀架。钢管密度不够，上两层部分，每个节子都应装上横杠(横向钢管)，但事故架子上两层与下层都空下一个节子没有安装横杠;在脚手架里层，站管(竖向钢管)密度也不够，里层脚手架框长宽应当均为60公分，而事发地长宽达到了约90公分„„事发地每个分体管应当再加十多根横杠，只需留两米高度供人通行即可„„更危险的是，事发地桥梁开始走上坡，坡段浇灌混凝土，混凝土在凝固前会下滑，桥面受力不一样，脚手架不牢会造成波动甚至垮塌„„”

1月13日下午，另一位熟练工王芳对中国经济时报记者说了同样的话，她还说：“支架怪不到工人头上，工人按技术员要求做事，要是不符合设计，技术

员应该一眼看出来，再说还有监理，我们都看出那个架子要不得，技术员和监理怎么就不晓得?”

支撑架搭设不规范的问题早在12月11日便已查出，但没有得到有效整改，直至垮塌，书证来自12月11日的生产例会会议纪要.刘建锋摄

“剪刀撑不按规范要求搭设，搭设高度(应)为45度，搭接接头不得小于50cm，搭接头处不得少于两个扣件，不允许采用直接扣件接头。”这是2009年12月11日项目部生产例会上副经理陈涛指出的现场安全问题，其所指正是事故现场的支撑架，却没有得到有效整改，直到20余天后发生致命垮塌。

计算书来源存疑

与事故支撑架形成明显对比的是阿勇所在的高架桥施工现场，中国经济时报记者拍摄了两者的照片，对比下，工人王芳和另一位老工人说，那架子太稀，剪刀撑数量太少，角度也不对，应是45到60度之间，怎么可能合格?王芳说，自己工地上的架子，当初因斜杆夹角稍稍大了点，就被监理要求返工，事故工地斜杆角度问题很明显，技术员和监理怎会看不出?

机场工地另一桥梁的支撑架，一眼可见，其剪刀撑从底部连续到顶部，而且纵横钢管密度大、内部的剪刀撑也清晰可见刘建锋摄

老工人分析，要么是没按设计来作，要么是设计有问题。自己这边二次浇筑，监理要求的支架还比他们密得多，他们一次性浇筑，整个支架搭设方案都得改。“一次性浇筑，荷载支撑加密要重新计算，一定要有新的计算书。”一位技术员说。

1月12日，有不愿透露姓名者爆料：“项目总工程师没有亲自算出来，这个项目的计算书是到外面请人算的，算的人疏忽细节算错了，而浇筑这一跨桥段前，公司太大意了，连预压都没照标准做。”

1月13日，中国经济时报记者拨通项目部总工赵永柱的手机，他坚称搭设支撑架有计算书，浇筑流程和计算书都经专家论证过，哪些专家参与论证，他却支吾不答，至于爆料者提出的计算书来源问题，他直接挂断手机，此后再没接记者电话。

浇筑前是否做过预压，浇筑队工头李仁孝和搭架工杨天顺都称做过预压，项目副经理陈涛也对中国经济时报记者称做过预压，问起预压的重量和时间，则或不回答，或说不清楚具体数字。

浇筑工艺违反规范要求脚手架普遍混充支撑架

1月12日，调查组技术专家还发现，事故现场混凝土浇灌成型存在问题，根据规范，“混凝土箱梁的施工，应采用从跨中间两端对称进行分层浇铸，每层厚度不得大于45厘米。调查中证实，1月3日事故当天混凝土浇铸时，风沙较大，操作现场为方便冲洗模板和混凝土的凝固成型，采用了从箱梁高处向低处一次性浇灌的方式，违反了规范，人为增大了混凝土向下流动时产生的水平位移。”

事故当天的浇筑计划表，如不出事故，将连续加班浇筑1200方混凝土.刘建锋摄

专家指出云南省内建筑工艺已落后于省外，“碗扣式钢管脚手架构造形式属于较为落后的工艺类型，在省外、国外的高架桥施工中，已不多采用。”而且“往往我们支撑架按照脚手架的规格来搭设„„脚手架是脚架，支撑架是支撑架，支撑架是承重的，脚手架只是人在上面操作的。其设计计算和搭设方法有各自的特点。”

1月13日下午，王芳在机场建设工地说，出事现场不仅从箱梁高处向低处一次性浇筑，而且从一侧开始，“他们太大胆了，我们二次浇筑，都还严格按规范，向两侧同时浇筑，施工时随时注意保持平衡。他们一向就那么施工，也许是

看前面几跨都没出问题。”两个小时后，事故中受伤的浇筑工李加顺在病床上证实了王芳的说法。

项目部生产例会会议纪要，本报记者独家拿到的重要书证之一.刘

建锋摄

专家还认为，事故段桥体处于弯坡位置存在水平弯距，施工和监理单位未严格遵照建设部门新的规范，没有单独为该跨设计独立方案，再加上脚手架重复使用后充作支撑架，材料疲劳产生受力衰减，“因‘麻痹意识’而付出了惨重的代价。”

对于安监局专家的事故直接原因分析，云南建工集团安全部主任段益庆在1月13日说，对支架下地基还要做勘察鉴定，也有可能局部地基沉降，现在还不能说找到了事故所有原因，因此，在调查组公布结果前，何为主要原因，该谁负责，还不能定论。

劳务队建材市场买材料工程外包露出一只马脚

从1月5日到13日，中国经济时报记者先后采访了施工单位及其母公司的多位管理人员，从云南建工的纪委书记到项目部的管理员、技术员，乃至大小包工头，都称并没有工程转包，多数还否认了工程分包，而只承认有劳务分包。

项目部副经理陈涛在1月12日说：“技术和材料都是公司提供，现场也是公司管理，只用施工队人工，绝不是转包，也不是包干，只是简单的劳务分包。”劳务队大小工头也说，施工队只提供劳务，按照做工多少领取报酬，连劳务都不存在包干。

然而，中国经济时报记者独家拿到的该项目部生产例会纪要显示，施工队不仅提供劳务，还购买材料入场使用。

12月4日会议记录——项目部副经理陈涛说：“责令四川建科施工队两天(12月5、6日)将不合格的材料拉出现场„„进场的套筒出现三个厂家，材料科要关注，并做好每家的资料收集，试验室要对进场的原材料报验报审督促”;试验总工陈林波说：“劳务公司迟迟不将原材料(直螺纹套筒)的合格证及其他相应资料上报到项目部。”

以下三图为书证，证明起码部分原材料由劳务队提供刘建锋摄

12月18日——陈涛说：“材料没有标识牌„„波纹管发现抽检不合格的，该批材料不付款。”

1月6日，面对中国经济时报记者拿出的会议记录，技术员小董解释：“有些材料，起初劳务队也能带进场一些，后来，发现有些不合格，就全部由公司方进货了。”他坚称劳务队只是劳务分包。1月5日中国经济时报记者看到的一堆混凝土送料单表明，工地使用的混凝土确实是由云南建工混凝土有限公司提供。

但中国经济时报记者在1月5日查找到的书面材料中，有一张署有“劳务一队王风常”的钢量进货清单。1月13日上午，记者拨通劳务一队成员王风常的手机，问其在劳务队主要是负责做什么，他回答：“我负责在建材批发市场买材料。”追问其在哪个批发市场买钢料时，他立刻挂断了手机。

有劳务队人员署名的进钢材清单.刘建锋摄

12月18日的会议记录中，项目副总工梁成立说：“四家劳务队年底前将总工程总进度计划上报到总工办。”而该项目部的所有被访者都声称，劳务队是接受施工任务，进度计划完全由公司项目部制定。

施工进程究竟是谁制定?这张12月4日的会议纪要说明了很多问题

刘建锋摄

小工头阿勇以亲身经历指工程存在转包——他称自己和承建方谈过事发支架的搭建，他叫价5元/立方米(支架空间)，承建方只答应给3元/立方米，遂未谈成。他认为，支架搭建工程通过层层转包，到工头手里获利空间已很小，因此自己这样有经验喊价高的熟练工就无法获得工程了。

12月4日的会议记录显示，测量组齐仰旭说：“及时对劳务队的放线情况做好复测工作。”所谓“放线”，杨天顺曾解释说应由项目部派出的技术员来做。

中国经济时报记者多次提出查阅项目部与施工队的协议文本，都被以调查正进行的理由拒绝。

工期压力

1月5日，云南建工集团党委副书记张战国介绍，由于省内企业没有建设大型机场的经验，因此新机场建设起初没有云南建工的份，集团入场建设比较晚，但成果颇丰。

中国经济时报记者调查得知，2008年7月，新机场A1段土石方工程，原总包单位不能满足地方政府的进度要求，机场建设指挥部便邀请云南建工入场，该集团靠苦干狠抢工期，在50天内完成了原中标单位5个月的土石工程，获评“关键时刻发挥了关键作用”，从此敲开新机场建设的大门。此后，该集团继续以能抢工期获得建设方高看，目前已经拿到了30亿元的工程。

事故前，进度已成昆明新机场建设的主要话题，云南本地媒体在2009年岁末纷纷报道说：“建设工期紧张”、“机场建设大提速”、“航站楼组合体混凝土结构工程完成比计划提前了50天。”“抢晴天、抢进度、抢节点，积极推动现场施工的进度。”

实际上，云南建工市政公司拿到机场项目后，便面临“工期严峻，任务重”。项目部2009年12月4日的生产例会记录上如是说。该项目部的经理徐德能还在11月下旬例会上以进度为主题，称6月到10月完成产值5000万元，到年底要完成产值1亿元。

1月3日事故中受伤的工人徐平聪等人对记者说，常常有加班。何育斗等人说，两次浇筑肯定更安全，但工期长，改为一次成型，最大的好处便是节省了工期。

掘金时代的质量安全顽症

此番垮桥的云南建工市年政建设有限公司，近几年发展迅猛，年产值从几千万迅速跃升到十余亿元，然而据其网站文章，中国经济时报记者发现其管理人员不足、资金紧张，公司总经理邓志宽在内部会议上说：“公司现在施工任务重、人手紧、资金紧张„„公司发展规模过快，自有资金已远远无法满足项目的运作需要，目前也无法获得流动资金贷款„„”

“做到样品合格”——项目部生产例会会议记录.刘建锋摄

机场出事项目的经理徐德能，是该公司2008的先进项目经理，其在2009年一年里同时组织五个以上千万元乃至亿元项目的施工，在事故前一身担有多达七个大小项目的重任(详见1月11日本报《昆明新机场引桥垮塌之谜》)。张战国对记者说，一个大项目经理同时负责多个工程，是行业里比较通行的做法，具体负责某个项目的一般是项目副经理和项目总工。

记者问道：“对项目最终承担法律责任的，应该是项目经理，而不是副经理和项目总工吧?”

张战国回答说，是。

“那么一个人有时间、有精力能同时对这么多个项目都负起法律责任吗?”

回答不清晰。

事故发生前，12月4日、12月11日、12月18日连读三周生产例会，核心人物项目部经理徐德能缺失.刘建锋摄

有网友在《昆明新机场引桥垮塌之谜》文后留言说：“建筑市场混乱是根本原因，现在建筑企业有几个职工?农民工有几个受过技术、安全教育?违法分包、转包、挂靠随处可见，建筑企业产值增长几十倍，管理人员跑得过来吗?招投标、用工、现场管理都有大问题。”

1月11日，云南省建设厅副厅长李洪林在接受中国经济时报记者采访时说，目前是建筑企业做大做强的机遇期，也是安全事故频发期，如今的建筑工地往往有很多低级错误导致死人。政府部门将彻底清除以超低价中标和挂靠等形式

扰乱市场的企业。

市政公司的公开承诺落空刘建锋摄

第3篇：重庆彩虹桥倒塌事故案例分析

1工程简介

綦江县彩虹桥位于綦江县城古南镇綦河上，是一座连接新旧城区的跨河人行桥。该桥为中承式钢管混凝土提篮拱桥，桥长140米，主拱净跨120米，桥面总宽6米，净宽5.5米。该桥在未向有关部门申请立项的情况下，于1994年11月5日开工，1996年2月竣工，施工中将原设计沉井基础改为扩大基础，基础均嵌入基石中。1996年3月15日该桥未经法定机构验收核定即投入使用，建设耗资418万元。 2 事故经过

1999年1月4日18时50分，30余名群众正行走于彩虹桥上，另有22名驻綦武警战士进行训练，由西向东列队跑步至桥上约三分之二处时，整座大桥突然垮塌，桥上群众和武警战士全部坠入綦河中。 3 伤亡

事故造成40人死亡(其中：18名武警战士、22名群众)、14人受伤。

直接经济损失：约631万元(其中：建桥工程费418万元，伤亡人员善后处理费207.5万元，现场清障费5.5万元)。 4 破坏过程

该桥的垮塌过程大致分为四个阶段： (1)局部吊杆锚固失效阶段。

1996年6月19日龙舟赛时，东岸上游7#吊杆和东岸下游3#吊杆发生巨响，经检查7#、3#吊杆已发生滑移失效。 (2)吊杆锚固失效发展阶段。

1998年5月某日桥上发生异常响声，桥面晃动下沉。 (3)多根吊杆锚固急速失效阶段。

1999年1月4日下午6点50分，桥面板倾斜垮塌，拱结构受力严重恶化。

(4)主拱结构整体突然垮塌破坏。

现场勘察发现，上游主拱断成13段，下游主拱断成15段，其断点均为工厂焊接处。 5 事故分析吊杆锁锚问题

主拱钢绞线锁锚方法错误，不能保证钢绞线有效锁定及均匀受力，锚头部位的钢绞线出现部分或全部滑出，使吊杆钢绞线锚固失效。

主拱钢管焊接问题

主拱钢管在工厂加工中，对接焊缝普遍存在裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等严重缺陷，质量达不到施工及验收规范规定的二级焊缝验收标准。

钢管混凝土问题

主钢管内混凝土强度未达设计要求，局部有漏灌现象，在主拱肋板处甚至出现1米多长的空洞。吊杆的灌浆防护也存在严重质量问题。

设计问题设计粗糙，随意更改。

施工中对主拱钢结构的材质、焊接质量、接头位置及锁锚质量均无明确要求。在成桥增设花台等荷载后，主拱承载力不能满足相应规范要求。

建设过程严重违反基本建设程序。

未办理立项及计划审批手续，未办理规划、国土手续，未进行设计审查，未进行施工招投标，未办理建筑施工许可手续，未进行工程竣工验收。设计、施工主体资格不合法。

1)私人设计，非法出图。该项目系由赵国勋邀集人员私人设计，借用重庆市政勘察设计研究院的图签出图(该院虽未在设计图上加盖设计专用章，但在施工过程中的部分设计更改书上加盖了设计更改专用章)。

2)施工承包主体不合法。重庆桥梁工程总工司川东南公司无独立承包工程的资格，更无市政工程施工资质，擅自承接工程。

3)挂靠承包，严重违规。重庆桥梁工程总公司川东南公司擅自同意私人包工头费上利挂靠，以该公司名义承建工程，由公司收取管理费，由费邀集人员承包施工。

管理混乱。

1) 县个别领导行政干预过多，对工程建设的许多问题擅自决断，缺乏约束监督;

2) 建设业主与县建设行政主管部门职责混淆，责任不落实，工程发包混乱，管理严重失职;

3) 工程总承包关系混乱，总承包单位在履行职责上严重失职;

4) 施工管理混乱，设计变更随意，手续不全，技术管理薄弱，责任不落实，关键工序及重要部位的施工质量无人把关;

5)材料及构配件进场管理失控，不按规定进行试验检测，外协加工单位加工的主拱钢管未经焊接质量检测合格就交付施工方使用;

6)质监部门未严格审查项目建设条件，就受理质委托，虽制订了监督大纲，委派了监督员，但未认真履行职责，对项目未经验收就交付使用的错误作法未有效制止;

7)工程档案资料管理混乱，无专人管理。档案资料内容严重不齐，各种施工记录签字手续不全，竣工图编制不符合有关规定;

8)未经验收，强行使用。成桥以后，对已经发现的质量问题未进行整改，没有进行桥面荷载试验，没有对工程进行质量等级核定，没有进行项目竣工验收，在尚未完工的情况下即强行投入使用;投入使用后又未对彩虹桥进行认真监测和维护，特别是在使用过程中发生异常情况时，未采取有效措施消除质量安全隐患。 6 事故教训

开展工程质量大检查。事故发生后，重庆市各相关单位在全市开展了以资质是否相符、程序是否合法、质量是否合格为重点的拉网式工程质量大检查，对存在质量和安全问题的在建和已建成工程，做到查出一件，彻底整改一件，该停建的项目必须坚决停建，该取消资质的必须坚决取消，该撤换责任人的必须立即撤换，对已建成而存在质量、安全隐患的建(构)筑物要立即停止使用，并着手进行处理。

重点整顿綦江县建筑市场，规范建设各方主体行为。针对该县建筑市场混乱无序，建设各方主体行为极不规范的现状，重庆市帮助县里解决管理中的根本问题和薄弱环节，督促县建委整顿建筑市场。

进一步加强建筑市场和施工现场的管理。重庆市严格执行项目法人责任制、招标投标制、合同管理制和工程监督制，坚持政企分开，坚持重大问题集体决定，不允许任何人干扰工程项目的公开、公平、公正招投标。对不符合规定要求的建设项目，一经发现，立即停止拨款 7 感悟反思

彩虹桥垮塌，40人殒命的惨剧不是天灾，而是人祸。时刻要敲响警钟，任何疏忽的小问题都会酿成大祸

在其位，谋其政。守住底线，勿忘良知。

第4篇：湖南凤凰桥倒塌事故的原因分析

――梁河县交通局学习实践科学发展观典型案件教育

根据《开展深入学习实践科学发展观活动实施方案》开展“六个一”要求，梁河县交通局结合交通工作实际，按照“依理说事、就事明理”的方式，于2009年4月21日开展了“典型案件教育”活动。梁河县交通局用“2007年8月13日湖南省湘西土家族苗族自治州凤凰县堤溪沱江大桥坍塌事故”，组织开展案例分析教育。目的是通过剖析事件发生的深层次原因，深刻反思，举一反三，切实增强科学发展意识，着力提高领导干部驾驭复杂局面的能力、提高党员干部分析和解决实际问题的能力。

一、事故发生的经过

2007年8月13日下午4时40分左右，湖南省湘西土家族苗族自治州凤凰县正在建设的堤溪沱江大桥发生坍塌事故，桥梁将凤凰至山江公路塞断，当时现场正在施工，造成64人死亡，22人受伤，直接经济损失3974.7万元。

相关技术资料显示，堤溪沱江大桥是凤凰县至大兴机场二级路的公路桥梁，桥身设计长328米，跨度为4孔，每孔65米，高度42米。按照交通部的标准，此桥属于大型桥。堤溪沱江大桥上部构造主拱券为等截面悬链空腹式无铰拱，腹拱采用等截面圆弧拱。基础则奠基在弱风化泥灰或白云岩上，混凝土、石块构筑成基础，全桥未设制动墩。

二、事故处理结果

2007年8月13号下午，湖南省湘西自治州凤凰县堤溪沱江大桥发生坍塌事故发生后，国务院组成事故调查组立即开展了调

1 查工作。经调查认定，这是一起严重的责任事故。12月7号，国务院常务会议听取事故调查组对事故调查处理情况的汇报，讨论通过了对相关责任人和责任单位的处理意见。

根据国务院常务会议的决定，湖南省有关部门已将对事故发生负有直接责任、涉嫌犯罪的湘西自治州公路局局长兼凤大公司董事长胡东升、总工程师兼凤大公司总经理游兴富和湘西自治州交通局副局长王伟波等24人移送司法机关依法追究刑事责任。对事故发生负有责任的湖南省交通厅、湘西自治州政府相关负责人，省、州公路局和省路桥集团公司以及设计、监理、质监等单位的32名责任人给予了相应的政纪、党纪处分。

另外，湘西自治州原州长、州委原副书记杜崇烟对事故发生负有重要领导责任，因其他违纪违法问题已被湖南省纪委立案，将连同此案一并处理。对事故责任单位及主要负责人依照有关法律法规给予了经济等其他方面的严厉处罚。对于事故背后的腐败问题，湖南省正按照国务院要求深入开展调查，一经查实，依法严肃处理。

三、原因分析

湖南凤凰县沱江大桥在竣工前出现了整体倒塌，这是新中国成立以来建桥史上第一次。受到了社会公众的广泛关注，在社会上引起了强烈反响。不少权威专家也凤凰桥倒塌事故原因进行分析，综合专家的意见观念，我们认为沱江大桥突然坍塌可能存在以下几个原因：

(一)拱架拆卸过早。为了州庆缩短大桥养护期，沱江大桥施工工期过紧，施工中变更了主拱券砌筑的程序，拱架拆卸过早。据了解，因为湘西自治州要进行50年州庆，所以沱江大桥施工采

2 取了项目倒计时。6月20日主拱券的砌筑完成，第19天开始卸架，养护期不够，比规定少了9天。按规定，大桥养护期是28天。因为养护期减短，大桥拱券承载能力减弱。

(二)桥下地质复杂桥墩严重裂缝。施工中，就已经发现桥墩的地质构造比较复杂，而且还发现0号桥墩下面有严重裂隙。施工中虽然对此处进行了一些处理，但现在看来，没有从根本上解决问题。大桥垮塌的方向从0号桥墩开始，像积木一样顺一个方向垮塌。

(三)所用沙石含土量过高。主拱券砌筑质量有问题，砌筑要使用料石，才能够相互咬合。但事故后发现，塌下来的主拱券中还有片石。而且砌筑的砂浆混凝土不饱和，未填实，有空隙、空洞。另外，沙石含土量比较高。沙石应该用水洗过的沙，一含土就影响混凝土的凝结力。

(四)工程层层分包质量管理混乱。管理方面存在问题，施工中施工单位有变更，却没有及时告知监理单位，监理单位对发现的问题也没有及时向上级工程质量监督管理部门反映，而且中层分包单位多，层层分包。

(五)混凝土灌注太少。根据媒体报道，沱江大桥一号拱圈在今年5月曾下沉10厘米。如果媒体报道准确，说明桥墩没有打牢，这可能跟灌注的混凝土太少有关，也有可能和当地的地质有关。但不管什么原因，拱圈下沉对沱江大桥造成的影响都是致命的。因为石拱桥的特点是不怕压力最怕变位，石头属刚性，承重能力好，但不能承受弯曲和挠曲。桥墩位移会导致拱圈弯曲，对拱圈产生附加力，打破石拱桥各个部位之间的受力均衡，从而导致大桥垮塌。

(六)修建拱圈石料规格不一。修建石拱桥对石材的质量要求较高，这样形成的拱圈才能确保足够紧密，如果拱圈不紧密，就会像媒体报道的那样，出现漏水的情形。另有媒体报道，修建拱圈所用的石料规格不统一可能也是导致事故发生的原因之一，除了比较整齐的石块，大桥还使用了许多碎石。石料不规整，灌注的混凝土又不够饱满，就很容易出现经常掉石头的情况。

另外还有专家认为是结构设计标准的低要求造成的。“我国结构设计在安全设臵水准上的低要求，在世界上是非常突出的。”从2003年起，就有14位中国工程院院士两次向国家有关部门递交咨询报告。 “公路桥梁的短寿首先源于设计规范对耐久性的低标准要求。” 据中国工程院土木水利建筑学部陈肇元院士在咨询报告中写道。他在报告中说，我国规范规定的车辆荷载安全系数为1.40，低于美国的1.75和英国的1.73。另一方面，在估计桥梁构件本身的承载能力时，我国规范规定的材料设计强度又定得较高，因而对车辆荷载来说，我国桥梁的设计承载能力仅为美英的68%和60%。

通过此次典型案件教育，引起了全局工程技术人员的高度重视，个个都认为工程质量是公路建设的生命，公路建设是“百年大计”的大事，来不得半点马虎，一定要严格遵守国家的公路技术标准规范来测量设计工程，一定要按照交通局出台制定的《工程管理办法》来管理公路工程建设，宁当恶人、不当罪人，牢记“修路修人生，养路养人品”至理名言，吸取教训，防微杜渐，警钟常鸣。

梁河县交通局二○○九年四月二十三日

第5篇：模板支撑失稳倒塌事故分析研讨会会议纪要

2006年11月13日，中国建筑业协会建筑安全分会在京组织召开了模板支撑系统失稳事故专题研讨会。会议分析研讨了近年来模板坍塌事故发生的原因，研究提出了遏制模板坍塌事故的对策建议。现将会议主要内容纪要如下：

会议由中国建筑业协会安全分会秦春芳主任主持，建设部质量安全司、标准定额研究所有关处室负责同志，北京、广东、浙江、江苏、山东、大连、贵阳、淄博等地区建设行政主管部门和安全监督机构的有关人员，沈阳建筑大学、北京交通大学有关专家教授及部分施工企业的有关人员参加了此次会议。

研讨会上，北京市、浙江省、广东省、大连市、贵阳市、淄博市等地区与会人员首先对北京2005年“9·5”事故、浙江2003年“2·18”事故、江门2004年“10·7”事故、大连2006年“5·19”事故、贵阳2005年“10·27”事故、淄博2006年“9·30”事故等模板坍塌事故的有关情况进行了介绍和分析。《建筑模板工程安全技术规范》主编单位沈阳建筑大学土木工程学院的魏忠泽教授简要介绍了规范的编制情况。与会人员针对模板坍塌事故原因分析及规范编制情况展开了热烈的讨论，并提出了有关对策建议。

与会专家经过分析讨论一致认为，造成模板坍塌事故的主要原因有以下五个方面：

一是施工现场管理不到位。一些施工企业不按规定编制模板工程安全专项施工方案或不按施工方案搭设模板支撑体系;监理单位现场监管不力，对方案编制不审核，对模板支撑体系不验收;建设主管部门对模板工程没有实行有效的监管。

二是模板支撑搭设不规范。部分现场施工人员不按支撑体系的构造要求进行搭设，缺少剪刀撑和扫地杆，使得支撑体系的整体稳定性无法保证;还有一些施工现场作业人员不重视模板支撑立杆底部的构造处理，雨季施工地基产生明显的不均匀沉降，导致模板支撑产生较大的次应力，极易发生垮塌。

三是模板支撑荷载计算错误或考虑不周。一些施工企业编制的施工方案荷载计算有误;荷载组合未按最不利原则考虑;对泵送混凝土引起的动力荷载在设计计算中估计不足等，造成模板支撑体系的安全度大幅度下降。

四是钢管和扣件的质量低劣。目前由于钢管、扣件生产及流通领域存在诸多问题，导致施工现场使用的钢管和扣件多为质量不合格产品，如钢管壁厚达不到规范要求，钢管的平直度较差，一些钢管已明显弯曲等，致使模板支撑承载能力明显降低。

五是安全技术规范有待完善。目前《建筑施工模板工程安全技术规范》尚未出台，现有标准规范中仅有《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2001)在56节和68节中涉及有关模板支撑体系的计算与构造要求的条文，但没有关于荷载取值和荷载组合计算等条款，对模板支撑体系的构造规定不明确。

针对以上五方面原因，与会专家提出以下对策建议：

一是严格执行《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》。施工单位应当按规定编制安全专项施工方案，特别是对于高度超过8米，或跨度超过18米的高大模板支撑系统，应当组织专家组进行论证审查。监理单位应当认真审核安全专项施工方案，并督促施工单位严格按照安全专项方案组织落实，严把验收关。

二是抓紧颁布《建筑模板工程安全技术规范》。在设计计算方面要针对目前使用较多的泵送混凝土浇注方法等，按最不利原则确定荷载组合;在构造要求方面要考虑地基变形、整体稳定性等问题，保证模板支撑为空间几何不变体系;在钢管扣件质量方面要严格加以控制，并制定切实可行的质量检测和验收方法。

三是加大对高大模板施工的监管力度。各地建设主管部门应当积极推行网格式管理，明确本地区监控重点环节和重点部位。对于高大模板等危险性较大工程，应当加大检查频次，发现隐患及时督促整改，有效遏制重大事故发生。

第6篇：关于印发《模板支撑失稳倒塌事故分析研讨会会议纪要》的通知

建质安函[2006]149号

各省、自治区建设厅，直辖市建委，江苏省、山东省建管局，新疆生产建设兵团建设局：

近期，全国建筑施工模板支撑失稳倒塌事故时有发生，且多数为群死群伤的恶性伤亡事故，不仅造成了严重的经济损失和恶劣的社会影响，而且严重威胁到施工作业人员的生命安全健康。为查明事故原因，提出有效对策，中国建筑业协会建筑安全分会于2006年11月13日在京组织召开了模板支撑系统失稳倒塌事故专题研讨会。现将《模板支撑失稳倒塌事故分析研讨会会议纪要》印发给你们。请各地结合实际，采取有效措施遏制模板支撑失稳倒塌事故。

建设部工程质量安全监督与行业发展司

二○○六年十一月二十一日

附件：

模板支撑失稳倒塌事故分析研讨会会议纪要

研讨会上，北京市、浙江省、广东省、大连市、贵阳市、淄博市等地区与会人员首先对北京2005年“9.5”事故、浙江2003年“2.18”事故、江门2004年“10.7”事故、大连2006年“5.19”事故、贵阳2005年“10.27”事故、淄博2006年“9.30”事故等模板坍塌事故的有关情况进行了介绍和分析。《建筑模板工程安全技术规范》主编单位沈阳建筑大学土木工程学院的魏忠泽教授简要介绍了规范的编制情况。与会人员针对模板坍塌事故原因分析及规范编制情况展开了热烈的讨论，并提出了有关对策建议。

与会专家经过分析讨论一致认为，造成模板坍塌事故的主要原因有以下五个方面：

四是钢管和扣件的质量低劣。目前由于钢管、扣件生产及流通领域存在诸多问题，导致施工现场使用的钢管和扣件多为质量不合格产品，如钢管壁厚达不到规范要求，钢管的平直度较差, 一些钢管已明显弯曲等，致使模板支撑承载能力明显降低。

五是安全技术规范有待完善。目前《建筑施工模板工程安全技术规范》尚未出台，现有标准规范中仅有《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)在5.6节和6.8节中涉及有关模板支撑体系的计算与构造要求的条文，但没有关于荷载取值和荷载组合计算等条款,对模板支撑体系的构造规定不明确。

针对以上五方面原因,与会专家提出以下对策建议：