超強(qiáng)臺風(fēng)引發(fā)塔機(jī)倒塌事故分析
1、事故概況
2006年8月10日超強(qiáng)級臺風(fēng)“桑美”襲擊了浙江省溫州地區(qū)蒼南縣,致使6臺附著式塔式起重機(jī)倒塌,其中一臺塔機(jī)事故情況如下。
某工程商業(yè)商業(yè)A樓施工用60tm附著式塔機(jī)在“桑美”臺風(fēng)正面作用下造成倒塌。該塔機(jī)實(shí)際塔身高度56m,第一道附墻位置在20.7m處,第二道附墻在35.7m處。在臺風(fēng)的正面作用下,上下兩道附墻環(huán)梁破壞后塔機(jī)沿商業(yè)A樓北面倒下,朝西砸向一期工程B樓6層樓屋面,吊臂彎曲變形倒在8#樓與B樓之間的空地上,平衡臂倒在B樓屋面上,3-6層樓面結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞,且混凝土平衡重塊打在三樓的一根梁和框架異型柱上(見圖1)。
現(xiàn)場工作人員看到連接塔身的上面一道附墻環(huán)梁首先解體,隨之附墻撐桿破壞,接著下面一道環(huán)梁解體,支撐桿破壞,最后導(dǎo)致塔機(jī)倒塌。該環(huán)梁不是塔機(jī)生產(chǎn)廠家提供的,而是由租賃公司自行設(shè)計制造。環(huán)梁四邊為2[12槽鋼,4個角處2根槽鋼通過節(jié)點(diǎn)板用螺栓連接,見圖2。事故現(xiàn)場情況是有些槽鋼與節(jié)點(diǎn)板(δ=8)的連接焊縫已拉開,有的螺栓(目估為M12)已被拉脫,附墻撐桿(目估為Φ120鋼管)已彎折。
塔身4根弦桿為矩形型鋼,弦桿與底架之間采用高強(qiáng)螺栓連接。事故后高強(qiáng)螺栓本身未破壞,高強(qiáng)螺栓連接套與弦桿之間焊縫基本上也未破壞,而是在高強(qiáng)螺栓連接套與弦桿焊接處與焊縫成35°角左右剪切破壞(見圖3)。從破壞現(xiàn)場看,高強(qiáng)螺栓和連接套焊接質(zhì)量較好,而弦桿處于剪切破壞和脆性破壞,說明弦桿型鋼質(zhì)量存在一定問題。塔機(jī)底架和地腳螺栓未發(fā)現(xiàn)較大拉伸與位移,塔機(jī)基礎(chǔ)(設(shè)有樁基)基本完好,這說明塔機(jī)附墻環(huán)梁設(shè)計與制造問題是造成塔機(jī)倒塌的內(nèi)部主要原因。
2、原因分析
據(jù)氣象預(yù)報,“桑美”臺風(fēng)達(dá)到17級,風(fēng)速超過60m/s,按GB/T13752-1992《塔機(jī)設(shè)計規(guī)范》計算,離地面10m處風(fēng)壓為:
Pw=0.613×602=2207Pa
而按GB5009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,在56m處風(fēng)壓高度變化系數(shù)u2=1.73,則在該高度處風(fēng)壓達(dá)到:
Pw=2207×1.73=3800 Pa
《塔機(jī)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定在H=56m處塔機(jī)的非工作狀態(tài)允許風(fēng)載荷Pω3=1100 Pa。也就是說,臺風(fēng)在此高度處風(fēng)壓是塔機(jī)設(shè)計風(fēng)壓Pω3的3.45倍,大大超過原塔機(jī)設(shè)計的能力,這就是“桑美”臺風(fēng)導(dǎo)致蒼南6臺塔機(jī)倒塌的主要外界原因。
同時,通過該次臺風(fēng)事故,說明該塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計完好,如果塔機(jī)附墻環(huán)梁強(qiáng)度與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造能滿足規(guī)范要求,再加上采取一些技術(shù)措施就不會導(dǎo)致倒塌事故,故引起塔機(jī)倒塌主要原因是塔機(jī)附墻環(huán)梁設(shè)計問題造成的,表現(xiàn)為環(huán)梁截面偏小,環(huán)梁4個轉(zhuǎn)角處節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等設(shè)計錯誤。
3、臺風(fēng)應(yīng)急措施的建議
?。?)在臺風(fēng)來臨前,利用爬升套架卸去部分標(biāo)準(zhǔn)節(jié),將塔機(jī)平衡臂落在建筑物樓面上,可大大減少塔機(jī)頂部荷重,減少塔身變形。
(2)提前增加附墻,降低塔機(jī)上部自立高度。
?。?)未附墻的塔機(jī),可在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對角線方向設(shè)置4根纜風(fēng)繩,并在塔身上下設(shè)2-3道以增加塔身水平約束。該法效果較好,這次臺風(fēng)中有1臺塔機(jī)采取該法避免了倒塌事故。
?。?)檢查各種連接螺栓與焊縫情況并及時補(bǔ)救。