装配式高层建筑史上的反面案例--伦敦罗南角（装配式钢筋混凝土）公寓倒塌事件.docx

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1、装配式高层建筑史上的反面案例：伦敦罗南角（装配式钢筋混凝土）公寓倒塌事件2010版之后的结构设计规范普遍增加了结构牢固性、抗连续倒塌等内容。英国的结构工程师同行在谈论这些问题时，往往都会提及1968年伦敦Ronan Point公寓倒塌事件。早在2012年我参加住建部在北京举办的装配式钢筋混凝土技术研讨会的时候，清华大学的教授们首先谈到的也是这个反面案例，警示大家要以极为审慎的态度面对装配式钢筋混凝土高层建筑。滑稽的是，装配式建筑发展到今天，活跃在各种展会、研讨会、及网络论坛上的反倒是没有几个从事建筑结构的人士了，都是推广、宣传、培训获利的人士了。下面我带领大家看看伦敦罗南角（装配式钢筋混凝土）

2、公寓倒塌事件。一些人会说我们现在的装配式钢筋混凝土高层建筑已经进步了、先进了，等同于现浇了，先别那么乐观，沉住气看看。伦敦Ronan Point公寓是22层的装配式钢筋混凝土板式结构体系。纸牌屋的坍塌罗南角公寓（Ronan point）是一座位于东伦敦，新汉姆的一幢22层的高层公寓楼。若不是1968年5月16日的一起爆炸事故，这幢刚刚完工于1968年3月的公寓楼也许会像坐落在伦敦这座大都市的其他众多公寓楼一样，默默履行着自己的使命。1968年，5月16日清晨5.45，住在18层90号房间的住户艾维霍奇(Ivy hodge)走进她的厨房，点燃了一根火柴想要烧水泡一壶热茶。这根火柴却点燃了泄露的燃

3、气，引发了一场爆炸。该次事故中共有4人死亡和17人受伤。艾维本人幸运地活了下来，但是被严重烧伤。我记得我点燃火柴想要烧水，醒来就发现自己躺在了地板上当时的媒体形容这次事故犹如一堆纸牌的崩塌。从现场照片上可以看到，整幢公寓坍塌的一角像被狠狠切了一刀一样，伤口利落而规整事实上，坍塌的模式也的确有规律可循：18楼以下该方位上的起居室全部被坠落损坏。18楼及以上起居室及与起居室相连的卧室全部坍塌。罗南角公寓楼共22层，U0间公寓。每层楼有5个公寓。始建于1966年，完工于爆炸发生的两个月前。罗南角公寓楼采用了当时最富盛名的larsen-nielsen技术,这种1948年兴起于丹麦的技术大量使用预制混凝

4、土结构，以此来最大程度地减少现场施工。二战之后，为了快速弥补战争中被损毁的房屋。政府改变政策提高了允许居住密度。同时，预制建筑组件技术的发展和使用使得高层公寓建筑越来越流行，这种新型的建筑居住率高，更有利于节省空间，劳动力和建设成本。罗南角公寓采用的larsen-nielsen技术就是一种使用预制混凝土结构的快速建筑方式。该公寓的墙体，底板，楼梯，全部为预制结构。底板和墙拼接镶嵌在一起，其连接处先用螺栓固定再用由水泥，沙和水做成的泥浆覆盖。每层楼的底板都由其下方的承重墙直接支撑，并向下传递。事故的调查政府立刻成立了调查小组负责此次事故的原因。同年，调查结果确认了整幢公寓的坍塌起源于18层东南角

5、公寓的厨房的爆炸。厨房的燃气管和炉灶连接处的一个铜制法兰螺母（或者叫带垫螺母）在安装时由于过度拧紧而被损坏，导致该连接的失效并引起燃气泄漏。泄漏的燃气可能聚集在房顶，所以并没有被艾维注意到，由明火引燃了燃气并最终导致了爆炸。爆炸瞬间产生的压力损毁了艾维公寓里隔离起居室和卧室的内墙，又进而损毁了卧室和起居室的外墙。这些外墙作为承重墙，是18层以上楼房在该方位仅有的支撑。它们的损毁产生了一系列的连锁反应，19层，20层，直至22层该方位的楼板由于失去支撑，纷纷坍塌。19层至22层，整整四层楼的位于该角落的起居室和卧室全部塌落至18层，由此产生的巨大的冲击力又引发了第二次坍塌。18层以下所有楼层位于

6、该角落的公寓的起居室的墙壁承受不了冲击力，一层接一层往下坠落，直至整幢公寓的西南角全部坍塌。公寓以及爆炸断裂面示意图令人意外的是，调查结果显示，该次爆炸产生的冲击力只有不到70kPa,因为艾维的听力并没有被爆炸伤害，同时专家也对房屋内的其他物品进行了测试以确认事发时的冲击力。70KPa是日常用煤气爆炸会产生的冲击力的正常数值。在正常大气压下，一般生活使用的燃气在该大小的公寓里爆炸可产生最高800kPa的冲击。如此冲击力却产生了这么大的坍塌，于是，对该公寓的设计和施工的质疑被源源不断的提出。64bJnss adJOJs0Stoichiometnc Ethylene-airmixture 6.5%

7、 v/v 乙烯Stoichiometric Propane-airmixture 4.0% v/v 丙烷00.20.40.60.8Time, secondsStoichiometric Methane-airmixtue彳5%”澎露海！几种化合物的典型爆炸冲击波数值由国家房屋调查中心和伦敦帝国理工学院共同对罗南角公寓从内部到底能承受多大荷载这个题目进行了研究。实验结果发现，只要19.3kPa就可以使墙壁发生较大的变形。据估计，厨房和起居室的内墙仅仅在1.7kPa的压力之下就发生了损坏 而整个公寓的外墙在21kPa的压力下发生了损坏。罗南角公寓坍塌事件就像是当代建筑界的泰坦尼克号，公众对Lars

8、en-Nielsen预制体系的热情和信心也随之崩塌。除了承重墙和墙板节点的设计上的缺陷，该体系还缺乏风载和火灾下的承载力，缺乏对隔热和隔音的设计考量，以及最为重要的，该体系对施工人员的几乎没有技术要求。事后调查发现的由于糟糕的施工所导致的最突出的缺陷存在于楼板和外墙之间。本应按照设计填充水泥砂浆的楼板和外墙连接处却留有空隙，烟雾，声音都可以通过缝隙四处传播，甚至如果你拿一张小纸条，从楼梯板塞进去 纸条的另一端会从楼下公寓的天花板伸出来。如果爆炸产生的损坏只局限于艾维的公寓墙壁，那么整个坍塌也不会发生。事实上，爆炸引发了一处坍塌，而该处坍塌由一而再再而三地应发了其他楼层的坍塌，也就是连续坍塌。结

9、构的连续坍塌是指，结构的局部被破坏失效，引发了连锁反应进而导致该结构其他部分的失效，使得结构发生大范围坍塌甚至最终丧失主体的承载力。一般来说，连续崩塌的最终破坏程度与诱发结构最初发生局部失效的原因不成比例。以罗南角公寓坍塌为例，一间公寓的厨房发生的民用燃气爆炸是不足以导致整个公寓西南角坍塌的，最终的坍塌状态实际是由爆炸及其产生的一系列连锁反应导致的。18层、三菊露胡讯连续坍塌示意图汲取教训在罗南角公寓被建造的19世纪60年代，连续坍塌是没有被设计规范考虑在内的。也因此，罗南角公寓坍塌时间给有关当局和民众敲响了警钟。1970年，英国对现行的建筑规范(building regulations )公

10、布了第五修正条例(5th amendment),要求建筑结构在设计时必须达到一定的整体稳定性(英式英语里有一个专门的名词robustness来指代结构的整体稳定性)，即建筑在遭遇火灾，爆炸，冲击或者其他人为灾害的时候，必须保证结构不会发生于初始事故诱因不相称的连续坍塌。这是全世界最早的对结构整体稳定性的规范要求。英国规范同时也对预制混凝土建筑的失效安全机制提供了详细的指导，以确保同类型建筑即使有特定失效，也不会对人员造成严重的伤害，尽力将损失降到最小化。其他国家也纷纷吸取了此事件的教训对建筑规定作出了相应的修改，如欧洲规范EN1991规定结构必须具有足够的强度以抵御意外情况下的荷载。为了确保结

11、构的整体稳定性和抗连续倒塌能力，设计既要考虑具体的意外事件，也要独立于意外事件,以控制意外事件造成的局部破坏。美国水泥协会和预应力混凝土协会也发布规定要求结构必须在设计时增强各个部分的延展性以预防局部结构失效导致其他结构产生较大变形继而产生的连续坍塌。除了对结构抗连续倒塌设计的补充说明，英国建筑规范还增加了对意外情况下荷载的说明，包括风灾，火灾和爆炸荷载。爆炸之后的风险分析表明，对于罗南角公寓大小的公寓楼，包含110间公寓，在60年的设计使用年限中，有2%的可能会发生大型燃气爆炸。如果该风险评估的结果在设计时就被考虑在内，那么灾难或许可以避免发生。因此,英国建筑规范新增规定要求1968遍11月

12、以后建造的五层高以上的楼房必须能够抵御一定的爆炸压力。最终，该事故的原因被认为是设计缺乏对于建筑完整性的考虑。设计并没有采取失效安全机制，也没有对荷载的传递提供备选的方案。由于缺乏结构框架，上层楼板几乎没有足够安全的支撑。诚如1968年向时任首相威尔逊提交罗南角爆炸事故报告时附注的笔记里所说，整个事故由一个煤气爆炸而起，但这接下来的坍塌，包括被爆炸损毁的承重墙则是在设计阶段就已经被决定了的。Draft Minute to the Price MinisterYou will reneaber that after the collap&e of sozoflats at Ronan Point

13、, Canning Town, last Hay I set up anInquiry undo? Mr. Hugh GriffithGt Q.C. 1 h&ve no/; receivedtho Tribunals report and encloco an adv&nco copy of It.2. As the Tribunal have made their own cumsary inChapter 8. I do not think I need burden you with a furtorlong summary. But it nay be ueoful to you (a

14、nd to our non-Departmental colleague。, to whoa I cannot9 at this moaent9furnish copies of the full report) if I sent ion its u&lnfeatures3 There is a clear finding that the accident was cau&odby a dozestio gas explosion, which blew out load bearingpane】 walla; and that tho ensuing collapse of part o

15、f thebuilding 7；as inherent in itG doaigne4 The report containa constructlvo proposals forsecuring that Ronan Point and existing blocks built by imllarseana are strengthened to protect thorn froa the rlek ofprogressive collapse of this kind. Ac you will rcacabor, Iooted In August to get local authorities to turn off tho gasfrom these build!ngc to rcaove the main hazard98. The report brlngG out that thooo concerned with eyatesbuilt high flats had not applied