中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
一、引言
從廣義上講,意外的變故或災(zāi)禍稱為事故.事故是一種失敗,但事故與失敗在性質(zhì)上又不完全相同,當(dāng)失敗的結(jié)果形成重大事態(tài)即是事故.從工程建設(shè)上講,當(dāng)結(jié)構(gòu)特不能滿足多種預(yù)定功能要求(完全性、適用性和耐久性),并且不具有適當(dāng)?shù)目煽啃詴r,稱為事故.
近二十多年來,我國鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中得到了更為廣泛的應(yīng)用,在材料、加工工藝、施工技術(shù)、理論分析和設(shè)計方法等諸方面都有了飛速發(fā)展和進步,應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前的一大“熱點”,展現(xiàn)了其廣闊的、具有強大生命力的前景.實際上,鋼結(jié)構(gòu)的形式與應(yīng)用范圍是非常廣泛的,在形式上有普鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、張拉結(jié)構(gòu)等;應(yīng)用范圍,既有民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、公共建筑鋼結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu),又有特種構(gòu)筑物(塔桅、儲藏庫、管道支架、棧橋等)鋼結(jié)構(gòu)等，既可應(yīng)用于高主茂密400多米以上的高層建筑，跨度達200多米的空間結(jié)構(gòu)，又可應(yīng)用于幾米跨度的建筑結(jié)構(gòu)。
在鋼結(jié)構(gòu)大發(fā)展的同時，必須看到，無論是國外還是國內(nèi)，都有曾發(fā)生過許多不同類型、原因、程度的事故，特別是一些重要鋼結(jié)構(gòu)工程倒塌事故（在此不一一列舉），造成了重大人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)的損失。這些慘痛的教訓(xùn)，已引起了世人的廣泛的關(guān)注。特別是通過事故的分析研究，開始形成了一門學(xué)科，把事故分析的結(jié)果，使壞事變?yōu)?ldquo;好事”，成為“共同的寶貴財富”：事故分析與處理在一些國家還造就了一批產(chǎn)業(yè)。
二、國內(nèi)外事故分析的動態(tài)與作用
（一） 把事故公計諸于眾，正確對待已發(fā)生或可能發(fā)生的工程破壞事故。美國在20世紀70年代連續(xù)發(fā)生了幾起大跨度結(jié)構(gòu)破壞事故后，美國建筑師協(xié)會成立了一個專門委員會調(diào)查大跨度建筑的計數(shù)工藝，根據(jù)調(diào)查的結(jié)構(gòu)于1981年發(fā)表了《為大跨度建筑的安全而努力》的報告。同年，《紐約時報》發(fā)表了查爾斯·劉易斯的文章，該文針對這幾年倒塌或瀕臨倒塌的驚人數(shù)字，尖銳地指出：許許多多的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師—咎由自取—犯有玩忽職守罪。
（二） 樹立“事故”意識，研究及掌握處理事故的對策。原英國土木工程學(xué)會會長羅伯特早在1856年就曾對如何對待工程事故深刻地指出“當(dāng)結(jié)構(gòu)特發(fā)生了事故，對此采取處理措施的詳細記錄，往往要比評議建造成功的結(jié)構(gòu)特更有價值”。事故與安全是對立的，但又有聯(lián)系，建筑特建造（設(shè)計、施工、使用—安全了就不會發(fā)生事故，而發(fā)生了事故，會受到不安全檢查的威脅，日本法政大學(xué)的川口衛(wèi)教授指出“從建筑特的安全必須得到重視的觀點出發(fā)，能真正反映出其是安全的，只能是相對于不安全檢查的結(jié)構(gòu)特來說”，他形象地讓人們重視這一問題說：正是由于病人的存在，我們才能懂得舒適是健康。美國W·舒勒爾教授甚至要求教育學(xué)生“還必須培養(yǎng)對建筑結(jié)構(gòu)某種親身感受，希望他們能突然感覺自己就是結(jié)構(gòu)本身，從而體驗到應(yīng)力集中和骨骼變形的痛苦”。在美國圣何塞州立大學(xué)，特里克·皮佐教授為工程專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了事故分析課程，名為《故障分析》（可靠性物理學(xué)）。
（三） 由于事故分析的重要性和作用，在國外已有了專門的期刊和書籍。如英國出版了雜志《工程破壞分析》（Engineering Failure Analysis）：美國出版了《失敗雜志》：美國有一個網(wǎng)上雜志名為《失敗》，該雜志從各種角度探討失敗及原因；日本的鈿鈿村洋太朗出版了專著《不斷向?qū)嶋H的設(shè)計—失敗學(xué)習(xí)》。完全針對鋼結(jié)構(gòu)的專著甸有王光煜等的《鋼結(jié)構(gòu)缺陷及其處理》，涉及到鋼結(jié)構(gòu)的書籍更多一些，如王濟川等的《建筑物的損務(wù)診斷與對策》、江見鯨等的《建筑工程事故處理預(yù)防》。
（四） 對每次重大事故的分析處理的價值，在于促進了新學(xué)科的發(fā)展和一些重大疑難問題的解決。美國于1940年7月建成的跨度為853m的塔科懸索橋，于同年11月7日在風(fēng)速不到20m/s的情況下，發(fā)生了很大的扭轉(zhuǎn)振動而倒塌。找出了事故的原因后，提出了新的計算方法和構(gòu)造方法，從此，美國北極星導(dǎo)彈固體發(fā)動機殼體，在實驗時發(fā)生了爆炸成許多小碎塊的事故，經(jīng)過調(diào)查分析，破壞的原因是材料中存在0.1～1.0mm宏觀的裂紋源擴展所致,因而對經(jīng)典的材料力學(xué)檢驗提出了質(zhì)疑,從而注意了原始微裂紋的重要性,促進了新學(xué)科—斷裂力學(xué)的發(fā)展.1963年德國的B.G.Neal首次提出了桁架極限承載力的分析雛形,1976年澳大利亞的L.C.Schmidt提出了雙層網(wǎng)架的極限承載力問題,但研究的進展不很大,直到1978年1月美國哈特福市中心體育館屋蓋網(wǎng)架(91.4×109.7m)在建成兩年多后突然倒塌,經(jīng)過學(xué)術(shù)界和工程界廣泛深入的調(diào)查研究分析,不但探明了事故發(fā)生的原因,而且使網(wǎng)架極限承載力的研究成了國內(nèi)外理論研究的焦點之一,取得了巨大的進展.中國土木工程學(xué)會空間結(jié)構(gòu)委員會和中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會空間結(jié)構(gòu)協(xié)會,在空間結(jié)構(gòu)空前大發(fā)展的同時,十分重視提高質(zhì)量、防微杜漸,避免事故發(fā)生問題,在多次舉行學(xué)術(shù)交流會上都有事故實例與分析報告或論文.1989年10月曾舉行過《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)動力與質(zhì)量問題》專題研討會,其出版的《空間結(jié)構(gòu)簡迅》還開辟了“熱門話題”專欄,講座如何提高質(zhì)量,杜絕事故.中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會對此問題也很重視,不但舉行過專題學(xué)術(shù)報告,還在舉辦的“網(wǎng)架(殼)結(jié)構(gòu)技術(shù)培訓(xùn)班”中把事故分析與處理作為重要的一課.所有這些活動,對學(xué)術(shù)的發(fā)展、對相關(guān)規(guī)范的制定與修改都有很大的助益.
（五） 事故分析在日本國,不但受到了工程界和學(xué)術(shù)界廣泛重視,也受到了政府部門的高度重視,日本科技廳于2000年6月初提出了“失敗學(xué)”概念,成立了“活學(xué)科技失敗教訓(xùn)(知識)研究會”,吸收科技、心理學(xué)、法律和企業(yè)管理等領(lǐng)域的專家、學(xué)者作為成員,從事“失敗學(xué)”的研究.該研究會的主要任務(wù)和目的是: 有效利用科技領(lǐng)域過去的失敗教訓(xùn),使之推動成功,因為新的知識和發(fā)現(xiàn)以及新技術(shù)的開發(fā),不少都是建立在不斷失敗的基礎(chǔ)上,從事故和失敗中一定能夠?qū)W到知識,把這些事故和失敗等實例搜集起來作為“知識資源”和“社會共有的財產(chǎn)”,成為提高技術(shù)可靠性的有效手段.該研究會還決定于2002年開始建立《“失敗學(xué)”數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)的檢索系統(tǒng)》,它包括土木工程、材料、機械和化工等科技領(lǐng)域發(fā)生的事故和失敗事例及知識信息,能在需要的時候以需要的方式提供給需要的人,也可在風(fēng)險管理方法的研究開發(fā)的技術(shù)人員的培訓(xùn)中充分利用這些失敗的知識信息.
值得重視的是,我國在此方面也邁出了可喜一步.上?？臻g結(jié)構(gòu)技術(shù)學(xué)科研究發(fā)展中心在上海市建委科技委和上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團有限公司的支持下,將《網(wǎng)架與網(wǎng)殼工程事故分析》立題,進行了大量的資料收集,調(diào)查研究分析,撰寫了調(diào)查分析報告,建立了初具規(guī)模的工程事故安全數(shù)據(jù)庫,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合工程設(shè)計的實際,編制了《設(shè)計校審大綱》(包括設(shè)計荷載、設(shè)計計算模型、計算結(jié)果分析、構(gòu)造注意事項和網(wǎng)架(殼)結(jié)構(gòu)配合施工注意事項等).這些成果對提高設(shè)計質(zhì)量,樹立質(zhì)量意識,促進工程結(jié)構(gòu)的健康發(fā)展具有重要作用,對其它結(jié)構(gòu)體系也有借鑒作用.
(六) 通過事故分析,造就了一個新興的產(chǎn)業(yè).當(dāng)事故發(fā)生后,派專家前往事故現(xiàn)場，查找事故的原因并預(yù)防其再次發(fā)生。例如總部高在美國硅谷的“解說者”公司，就曾分析過日本于1995年神戶地震所造成的災(zāi)難事故以及其它大小不同、性質(zhì)不同的事故，收到了很好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益。
三、建立事故分析住處庫的重要性和必要性
發(fā)生事故的原因很多，有的很復(fù)雜，從廣義上講，有由于自然災(zāi)害或其它原因為當(dāng)前人力所不能預(yù)防而造成的意外損害或破壞的事故—自然災(zāi)害事故，還有覺的由于設(shè)計、施工、管理或操作及使用時的過失所引起事故—責(zé)任事故。事故分析不單純是一項純技術(shù)性工作，有時可能涉及到法律問題。因此，它是一門綜合性學(xué)科，設(shè)計到材料學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、構(gòu)造學(xué)、設(shè)計方法、施工技術(shù)、質(zhì)量管理學(xué)等，既要科學(xué)的分析判斷事故原因，又要提出預(yù)防及處理的措施和對策，所以合理而又經(jīng)濟地處理好工程事故，與設(shè)計一個成功的工程，同樣具有重要價值。
我國早已提出了“百年大計，質(zhì)量第一”的建設(shè)方針，前幾年針對工程中發(fā)生的幾起特大災(zāi)難性事故又提出“質(zhì)量終身責(zé)任制”的要求，但是新事故仍在發(fā)生，重復(fù)性事故依然不斷，究其原因，主要是：對事故教訓(xùn)的重要性認識不足，質(zhì)量意識和事故意識樹立的不普及及不堅定；對事故分析的研究工作不夠，事故教訓(xùn)預(yù)防事故發(fā)生的對策尚未知識化；科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，建筑技術(shù)特別是鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的先進技術(shù)日新月異，而相關(guān)的知識、技術(shù)準備和人才不足；有些單位追求高效率和高利潤而忽略了質(zhì)量而置人的生命和國家財產(chǎn)損失不顧。
我國已進入了WTO，鋼結(jié)構(gòu)待業(yè)同樣面臨著巨在挑戰(zhàn)，也帶來了良好的機遇，迎接這個挑戰(zhàn)的策略都很多，但重要的一點是提高質(zhì)量，預(yù)防事故的發(fā)生。古人早有訓(xùn)誡；前車之鑒，后車之師，失敗是成功之母，這就是我們?yōu)槭裁匆罅﹂_展鋼結(jié)構(gòu)事故分析研究和建立事故分析信息庫的本意。事故信息庫應(yīng)包括：各種鋼結(jié)構(gòu)不同事故的實例，事故原因分析的方法、結(jié)論和教訓(xùn)，處理措施及相關(guān)資料等。信息庫的信息應(yīng)便于檢索，并能及時、方便地提供給使用者，使鋼結(jié)構(gòu)工作者從事故分析中學(xué)習(xí)，汲取教訓(xùn)，避免或減少事故的發(fā)生。建立事故分析信息庫及檢索系統(tǒng)涉及到諸多領(lǐng)域和方方面面，是一項得已利人的系統(tǒng)工程，會遇到資金、設(shè)備和工作人員等困難，特別是收集事故實例的難度更大，因為有些發(fā)生事故的單位或責(zé)任人出于“家丑不可外揚”等各種原因，不愿將事故公開，不愿提供相關(guān)信息資料。但是對這項工作重要性的認識提高了，在政府、協(xié)會、學(xué)會和熱心工作者的努力下，會建立起來并不斷充實、完善。
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