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为什么建筑物会倒塌?如何预防

介绍

悲剧的崩溃12层楼高的海滨公寓在佛罗里达州,有关正确检查和维护建筑的讨论再次在北美展开。目前,有关这座佛罗里达建筑倒塌前状况的信息有限由莫拉比托顾问报告是为数不多的能提供真知灼见的报告。结构鉴定专家需要一些时间才能准确地确定潜在的原因。在这篇文章中,我们将回顾一些最常见的挑战,面临的结构,如佛罗里达州的Surfside共管公寓和我们可能防止另一个建筑倒塌的方法。

建筑-倒塌-迈阿密(艾米·贝丝·贝内特-南佛罗里达太阳前哨-美联社)
这张航拍照片显示的是周四早些时候倒塌的12层海滨尚普兰大厦南公寓的一部分。(艾米·贝丝·贝内特/南佛罗里达太阳哨兵/美联社)

为什么建筑物会倒塌?

混凝土结构老化

建筑材料随着时间的恶化是不可避免的,可以说是在理解为什么一个建筑有坍塌的第一步。钢条在暴露于氯化物或盐水环境混凝土元件 - 样板和柱在停车库中发现例如-corrode随时间。

结构状态评估
钢筋混凝土建筑物和停车场中,钢筋锈蚀是一种常见的劣化机制

含有活性二氧化硅的混凝土材料会经历广泛的开裂,这是由于一种叫做碱-硅反应(ASR)的现象,在这种现象中,水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生反应,导致凝胶在接触水时膨胀,并增加内部压力。混凝土受到诸如融冰盐和受污染的土壤等腐蚀性化学物质的影响,会发生解体。建筑材料的变质是建筑倒塌最明显的原因,但还有其他挑战会导致建筑倒塌。

复杂性

乐动体育网站好不好结构系统是基础,柱,梁,地板和横向承载系统,以对支架风和地震载荷的复数矩阵。虽然每个组件都有其自身的复杂性在设计和基于需求的负载细节的要求,正是这些元素的结合在了一起,使事情变得更加困难。了解负载路径 - 负载如何相邻部件之间分布当列或梁失败并在每个估计的力 - 是在设计阶段一项容易的任务,但评估他们对现有的结构可以与这么多的未知数和不确定性极具挑战考虑到。

结构检查指南的限制也是一个挑战。在加拿大,我们对桥梁等关键基础设施的检查和维护协议都很完善。检查指引,如安大略桥梁结构检验手册(OSIM)例如,结构要求每隔两年对每座超过3米的桥梁进行肉眼检查(特写)。然而,对于住宅建筑和高层公寓来说,指导方针并不十分明确。而现有建筑物结构状况评估及指定结构指引由专业工程师安大略(PEO)是一个很好的资源,帮助工程师更好的表现评估。该指南没有明确规定的检查和评估的频率和程度,留下怎样的差距,以及何时,业主和维护经理采取行动。

有限的检查和维护预算

在谈到资产所有者 - 无论是资金,住宅或商业资产 - 你会经常听到“没有足够的钱,现在”视察。许多资产所有者着力抓好天的预算,以天需求,如热水,热,HVAC,适当的照明和电力而不是结构检查和适当的保养与许多资产所有者觉得钱投在检测丢失的资本。而在石油,能源,核能,交通重大资产所有者已经实现了更好的检查标准,对住宅和商业部门仍然缺乏的结构检测需求普遍理解。说实话,总是会有一个预算不足的,是的,质量检查和评估可能是昂贵的,但忽视了小问题作为结构老化会导致什么大不了的事情,并威胁生命。而且,正如所有的工程师从道德规范的学习,公益事业是最重要的。没有什么应该比生命更昂贵和居民福利。

元水平检查VS整体方法

作为工程师,我们的大多数检查和测试任务都是在“构件水平”上被要求和计划的,即梁、柱、地板或墙壁(也就是说,我们需要在一两个特定区域进行检查)。虽然这种类型的检查在评估特定的维护需求时非常有用,但它往往不能提供对整个系统结构响应的洞察力。例如,地下室梁上的裂缝可能被认为是正常的磨损,但当它传播到多个梁和板时,就可能是结构不稳定的危险信号。也就是说,开发一种全面的检查方法非常重要,而不仅仅是提供对部件质量和结构完整性的深入了解。结构工程师还需要解决造成因素的拼图——识别退化背后的来源和原因——并将其纳入他们的数值模型,并重新评估该结构的结构性能和承载能力。

能否防止建筑物倒塌?

值得注意的是,随着过去几十年设计和评估规范和指南的发展,建筑倒塌并不常见。

结构系统的冗余为结构的多种失效机制提供了强大的防乐动体育网站好不好御机制。例如,加入完整钢筋可以有效地防止冲剪,并能在很大程度上控制连续倒塌。

例行检查

首先,也许也是最明显的,是适当的维护计划,包括对结构部件的例行检查。

条件评估

如果在检查过程中发现不正常情况,可能需要进行详细的评估。全面评估有四个关键要素:采用系统的方法,使用相关的守则、准则、标准等;采用科学的方法,密切观察和收集每一个裂缝或泄漏的数据,以洞察结构部件的机械和耐久性性能。

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多元技术方法

采用多技术方法进行建筑评估也是关键。最近检验和材料测试技术的进步使工程师能够更好地了解结构完整性和材料质量,对于参与结构系统评估和评估的工程师来说,在日常实践中实施这些技术是关键。乐动体育网站好不好

目前有廉价的无损检测设备,如回弹锤、超声波检测、探地雷达和冲击回波检测,这些设备现在能够识别地下异常,帮助估计缺陷的位置和程度,并对元素的状况有更好的了解。

例如,混凝土或焊缝(钢结构)的超声波检测,类似于医学超声波,可以识别肉眼无法识别的一些亚表面缺陷。桩基完整性测试可用于评估混凝土基础的结构完整性,而Impact-Echo等方法可用于评估分层等缺陷。探地雷达(GPR)可以被检查员用来准确地识别钢筋的位置,并验证其间距与最新建筑规范的一致性。这些技术和设备极大地提高了工程师评估材料性能、确定结构细节、评估材料完整性和强度的能力。

造型及结构评估

除了使用技术外,当在结构检查过程中观察到重大缺陷时,数值模拟和结构评估也很关键。结构的数值模拟捕捉了结构和非结构构件的关键特征,除了现有的混凝土梁和板的重量,以及居民和家电等“活荷载”。将侵入式试验和非侵入式试验的结果应用于数值模型中,对构件乃至整个结构体系的残余承载力进行评估具有重要意义。作为结构工程师,我们需要收集这些信息,重现准确表示元素当前状态的结构模型,并评估结构性能,如需求与容量的对比。工程师需要与资产所有者密切合作,确定性能目标——例如,他们计划保存资产的时间,并设计补救/修复计划,以确保资产在给定的使用寿命内安全可靠地运行。

数值模拟与结构评价

结束语

这确实需要一个村庄,以确保公众安全和结构的使用寿命更长。防止大楼倒塌不会落在只是一方,但一些的肩膀上。理事机构需要有关于住宅楼,高层公寓和停车场的检查更清晰的指引。业主和设施管理人员必须作出结构性缺陷的优先级和雇用合格的工程师进行检查和评估在日常工作方面做的更好。而我们,作为工程师,需要采用新的技术和非破坏性测试解决方案,提供给我们,以便更好地评估结构的条件和正确识别提前缺陷。

随着每个人都尽自己的职责,所有这些系统都到位,更具成本效益的维护和维修可以确保公共安全,并有助于防止未来的灾难。

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