安全科技领域领跑者
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发布时间：2023-07-24 15:30:57
7月24日10时， 齐齐哈尔第三十四中体育馆楼顶坍塌事故，最后一名被困学生已搜救到，已无生命体征。此次事故共造成11人死亡，事故调查工作正在全面推进中。现场搜救工作结束。
经现场初步调查，与体育馆毗邻的教学综合楼施工过程中，施工单位违规将珍珠岩堆置体育馆屋顶。受降雨影响，珍珠岩浸水增重，导致屋顶荷载增大引发坍塌。深入调查仍在进行中。
目前，教学综合楼施工单位责任人已被公安机关控制。
图片来源：新华社
先说说引发事故直接原因的珍珠岩。这里说的是膨胀珍珠岩，它在建筑业上用途广泛，主要有：①做墙体、屋面、吊顶等围护结构的散填保温隔热材料。②配置轻骨料混凝土，预制各种轻质混凝土构件。③以膨胀珍珠岩为骨料，用各种有机和无机胶粘剂制成绝热吸音的膨胀珍珠岩制品。
膨胀珍珠岩具有很大的吸水性，因而能引起许多不良的后果。它遇水后吸水速度很快，15~30分钟的重量吸水率达400%。而且容重（密度）越小，吸水性越强，吸水量可达本身质量的2~9倍。比如容重为58千克/立方米的膨胀珍珠岩，重量吸水率高达921%，也就是9.21倍。当然，经过专门处理，珍珠岩的吸水性可以减小。
容重74千克/立方米，粒度34~80目膨胀珍珠岩的吸水率
不同容重膨胀珍珠岩的吸水率数据
那事发时到底堆积了多少珍珠岩呢？咱们来估算一下。从卫星地图上量测，体育馆屋顶平面尺寸约36米×28米，堆放的珍珠岩材料大约占了12米×28米。假设堆袋的高度是1米，这些材料的体积约为336立方米。我们按最不利情况估算，结果很吓人：容重取58千克/立方米，吸水率取9倍，这些堆料如果长期吸水，就可能总重量达到336×58×10=194880千克，约为195吨。
体育馆屋顶堆置建筑材料前后影像对比
事发体育馆为什么不能承受这么多重量呢。这还得由屋面结构决定。新闻报道称该体育馆屋面为混凝土板，其实从34中官微相关文章中可以看到，其实是网架结构在承重，上面覆盖着屋面及保温和防水材料等。
空间网架架构属于高次超静定结构。网架结构与墙体之间有多种支承方式，比如周边支承、三边支承、对边支承、多点支承、混合支承等。不同的支承方式应用场景也不同。
参考事故现场图片及坍塌前的照片推测，该体育馆应该采用的是周边支承，也就是网架四周边界上全部节点均为支座节点。这种方式最为常用，因为传力直接，受力均匀。
网架结构到底能承载多大重量呢？专业上称之为荷载和作用，主要有永久荷载、可变荷载和作用。
永久荷载比较好理解，建筑建好后荷载就不再变化的那部分，包括网架自重和节点自重、楼面或屋面覆盖材料自重、吊顶材料自重、设备管道自重等，前两项必须考虑，后两项根据实际情况而定。从现场图片看，这座体育馆中不涉及后两项自重。而且据报道，该馆原为齐齐哈尔第一中学校体育馆，建成距今已经有26年。
再说说可变荷载。它是指在结构使用期间，随时间变化且变化值与平均值相比不可忽略的荷载，主要包括：楼面或屋面活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载、吊车荷载。因为是体育馆，所以积灰荷载、吊车荷载可以被排除。这座体育馆看起来应该是周边支承且支座节点在上弦的网架，风荷载由四周墙面承受，所以风荷载在设计计算时也可以按规定不计入。齐齐哈尔位于东北，所以说雪荷载在设计时肯定考虑了，但是事故发生在夏季，实际使用中可以不考虑这一荷载。那么就剩下屋面活荷载一项了。按照设计规定，网架屋面一般不上人，屋面活荷载标准值取0.5千牛/平方米，具体可以根据工程性质查阅有关荷载规范取用。
到这，我们可以看出，正常的体育馆屋顶结构设计时，不可能再计入其它的活荷载，但是这次事故中，偏偏屋顶上被违规较长时间放置了大量的珍珠岩膨胀材料，又忽视了它的吸水性，因为屋面活荷载超过设计承受能力，导致坍塌事故。最无辜的是那些鲜活的生命，一瞬间就失去了生命。让人惋惜的是，齐市34中官微7月22日发布消息称：该校女子排球队刚刚荣获黑龙江省第十八届学生运动会排球比赛亚军。仅仅一天之后就出现了这样的事故。
而导致事故发生的主要原因就是因为紧靠着体育馆（下图蓝圈内建筑），34中正在修建附属综合楼（下图红圈内建筑）。施工单位把珍珠岩较长时间堆积在了体育馆的屋顶上。但凡他们有点工程常识，知道珍珠岩的吸水性，了解体育馆的网架结构，又怎么会犯下如此低级的错误。假如建设单位、相关的建设监管部门真抓实管，又怎能让这样的工程隐患长期存在？！
从这里，至少说明三个单位的领导入管理人员均存在失责的情况。
一是施工单位，无视体育馆屋顶承重能力，未及时清运，引发事故。
二是监理单位，未能发挥监督职责，未能发现安全隐患并督促施工单位解决，严重失职。
三是学校，对安全问题过于轻视，在长达半年的堆放过程中，居然没有去管理，去问责，去解决。
附件是事发前报的屋顶图片比较。
每一次事故的教训都是惨痛的，但愿各方都能痛定思痛，找出问题所在，杜绝一切安全隐患，拒绝一切违章作业，呵护生命安全。
注：文章素材综合整编于网络，仅作分享交流之用。
