沈航安全原理课程设计Word文件下载.docx
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一、事故概况
1978年5月在密苏里州堪萨斯城开发商开始兴建150米高，40层楼的凯悦酒店。
第一期的工程进行是当地建造负责商，杰克·
格兰成立的工程公司，GCE对酒店的设计图尚未定稿便开始施工。
最后完工的酒店中央，是44米宽，15米高，耀眼的玻璃屋顶中厅三条悬空的通道将横跨这宽大的空间，可以从客房通往会议室及购物中心。
1981年7月17日，凯悦酒店在中庭大堂举行一个茶舞会。
许多的观众站立在悬空的天桥上跳舞，支持整个房间的第二和第四层的走道天花板棒连接处失效，两个悬空人行通道突然坍塌坠落。
四楼和二楼的悬空通道倒塌，但是旁边的三楼走道保持完好。
堪萨斯城的凯悦走道崩溃留下114人死亡和超过200人受伤的惨剧。
此外，倒塌导致数百万美元的损失，和成千上万人的生活受到不利影响。
此事故为美国最严重的建筑结构事故。
二、事故发生经过
1、单位简介
历经了长达两年的设计期及两年多的施工，密苏里州堪萨斯市最豪华、最现代化的旅馆－凯悦饭店（HyattRegency）于在1980年7月落成使用。
包含750个房间及套房提供的服务是最具水准和快捷的，各式餐厅的食物是最精致的，其雄伟的正厅推出下午茶、晚宴和舞会，成为上流人士驻足流连之地。
凯悦饭店的综合性建筑是由三幢相连的建筑物所组成:
北端是一栋纤细的钢筋混凝土高楼，容纳一般客房及套房，面积达117英尺×
145英尺（约36米×
44米）的正厅，覆有15米高的钢结构及玻璃屋顶；
南端是一幢四层楼钢筋混凝土的“功能性区域”，包括了所有的服务设施，如会议厅、餐厅、厨房等。
北端的高楼与南端的功能性区域，以三座人行天桥亦即通道连接在一起，这三座天桥从正厅屋顶的钢析架悬挂下来：
其中两座位于正厅西侧，一座在二楼、另一座在四楼的高度；
第三座则在正厅东侧三楼的位置。
正厅西侧的两座通道下方另有提供餐点的吧台。
这些通道的目的在于让客人避免穿过拥挤的正厅，而直接往来于客房及服务设施。
如图1：
图1结构示意图
2、事故经过
（1）事故过程描述
1981年7月17日星期五下午6时有1500人来到凯瑞饭店著名的中厅参加酒店最流行的定期的活动——40年代风格的茶舞大赛。
下午7时04分乐队奏起一首流行的狐步舞曲，舞蹈大赛正式开始，当时在2楼的通道上有许多人在观看舞蹈。
下午7时05分突然从2楼中厅传来的巨大的金属噪音，舞客们全都停下脚步，抬头往上，朝发出巨响的地方看去，在二、四楼高度的两座通道上一群人正欣赏着正厅的舞客跳舞，突然，两座通道突然断落。
四楼的通道从连接着屋顶析架的吊杆处脱落；
二楼的通道正是悬在四楼通道的下方，两座通道就一起摔落下来。
许多当时在跳舞的舞者和悬空通道上的观众被压在废墟下。
西侧与通道临接的玻璃墙也跟着碎裂开来，碎片散射出100英尺（约30米）远；
被掉落的通道撞破的水管开始不停地喷水，漫溢了整个正厅地面。
（2）事故现场救援
晚上7时17分消防队以及急救人员抵达，他们很快在大厅设置临时停尸间以及把计程车停车场设为临时急救中心。
救援开始，由于破坏造成了中央大厅水池的水管破裂，水迅速灌满大厅，被压在废墟下的人十分危险，但是救援人员无法切断水流，为了避免被压在下面的人不至于被淹死，当地消防局局长发现问题所在并下达指令，消防员使用推土机推开大门，使水从大门处流出。
随后救援人员迅速采用起重机搬移废墟中的横梁及大块碎片，并采用切割破坏的方法展开救援行动。
早上5时整救援基本结束，最后仍有114人死亡和超过200人受伤，而且几乎全是重伤。
（3）事故模型的描述
根据事故发生的经过，现场调勘察，查阅相关资料及讨论分析，得出事故模型，如图2.1所示。
二层天桥和四层连接处设计失误
人员超过承受
连接处变形断裂
二楼天桥和四楼天桥断裂塌落至中厅
管道破裂
桥上观众及中厅人员部分被压在废墟下面
废墟下人员被淹
消防队救援被压人员
破坏大门排放中厅积水
救援结束
图2.1堪萨斯城凯悦酒店天桥坍塌事故模型
3、事故原因分析
1、事故现场概况
当我们来到现场时，已是救援行动结束后。
现场混乱不堪，两个天桥的废墟压在一起，巨大的残骸散落在中庭中，主要的残骸还是两个天桥的主体部分，已经断成几大块。
大体上还可以看出两层天桥叠压在一起，两层的连接的断裂处也是清晰可见。
2、起火时间的确定
根据事故幸存者询问的笔录的汇总，确定事故发生时间为1981年7月17日晚上7点零5分。
（根据附件1）
3、现场查勘与分析
由于此次事故属于特别重大事故，所以由我们国家标准局参与现场查勘及事故调查工作。
运用现场查勘技术中的4P技术，事故现场勘察应包括人、位置、部件、文件四各方面的信息。
而对于这类建筑倒塌事故，几乎全部是由于结构丧失承载能力所致，其原因包括强度不足，刚度不足和稳定性不够。
所以对于现场的查勘工作除了对目击者的询问，主要就是要对材料，设计，支撑，地基，连接，承载的相关内容进行查勘。
当我们调查组来到现场，救援已经结束，我们从被破坏的大门进入中厅，地面上还有一些积水，在中庭靠南的地方是天桥的残骸，可以看见天桥已经断裂几大块，但是天桥的桥面仍保持完整，两层叠加在一起，链接四楼的吊杆仍悬挂在屋顶上，周围是散落的水泥碎片，一片狼藉。
（附件3图1）下面是对现场的查勘过程：
1、经调查问询得知：
根据幸存人员的询问记录，当时他们都听到了巨大的金属噪声后才发生的天桥倒塌，所以，可以初步确定造成原因与金属部件有关的可能性最大；
且据目击者观察，两座桥掉落的先后是由于四楼的连接断裂照成了二楼的掉落。
2、对建筑材料进行查勘：
对现场的残骸进行查勘，建筑的基本结构较完整（附件3图2、3、4），没有出现大量碎片，桥体表面材料均匀，坠落的残骸骨架仍保持大致形态，建筑材料合格。
支撑桥的横梁没有断裂，材料合格。
连接桥的吊杆悬在屋顶处吊杆仍保持完好，没有发生断裂，材料合格。
事故与材料的关系不大。
3、对天桥支撑的查勘：
天桥的设计采用的悬吊式的设计，但是遗留的与房顶析架连的吊杆任然完好（附件3图5），几乎牢固连在屋顶，残骸中的吊杆虽然变形但少有断裂的，所以事故与天桥的支撑关系可能性不大。
4、对天桥的连接出，焊接处查勘：
根据施工单位资料显示，2楼天桥和4楼天桥采用每隔30英尺在二层及四层箱形梁标高处用螺帽将通道每侧的单根钢杆锁紧在箱形梁上的设计，但根据残骸的情况显示二楼和四楼的螺母与横梁的链接处已严重变形，成“口”状的横梁两边变形焊接处断裂并向上弯曲，吊杆从中抽出。
（附件3图6-10）所以事故发生与连接的关系的可能性很大，但是是设计问题，还是质量，载荷过大等造成的，还有待进一步的调查分析和实验证明。
5、对天桥载荷量的查勘：
根据肯萨斯州的建筑规定的公共建筑物要求的载荷是488公斤/平方米，理论上天桥可以承载1280人，根据目击者确定当时桥上人数明显少于这些。
如果建筑符合规定的话，和承载的关系应该不大。
6、对事故的施工方式进行查勘：
根据对施工单位提供的的资料显示，这座建筑的施工形式采用的是边设计边施工的方式，这很明显会出现一些问题。
但是是否是设计问题导致接口断裂，从现场查勘的角度还难以确定，这需要进一步的深入调查和实验证明，并邀请专业人士进行参与分析。
根据现场查勘的结果，事故的直接原因主要与二楼和四楼的连接处变形断裂，但是具体的事故的根本原因是什么，还是有待于进一步的深入调查和实验分析。
4、事故原因事后深入调查分析
通过现场查勘分析结合相关资料，照片，询问笔录，对事故原因进行深入分析及实验，详情如下：
（1）对于材料的调查：
通过调查建筑公司的采购清单和现场取回的水泥碎片和横梁等的检验（附件5），发现建筑材料符合建筑标准，排除材料的问题。
（2）对于载荷的调查：
根据当时在场的拍摄活动的记者的录像带记录当时在桥上的人数总共只有63人，根据建筑标准，载荷不超过最大载重量。
但是根据目击者声称和录像证明，当时桥上观众几乎也在随音乐起舞（附件3图11、12），如果舞蹈频率与桥的频率一样，就会产生所谓简谐振动照成超负荷，这有必要进行调查。
但是根据实际调查，当时音乐的频率是1.1，而通过对保留下来的3楼的桥的调查，桥的自然频率是7.1，明显不同，排除简谐振动的影响。
（3）对于设计的调查：
通过从市政府取得凯悦酒店设计蓝图显示，蓝图的设计与最后的完工有明显的出入。
根据设计图显示，正厅西侧倒塌的这两座通道（第三座通道仍独自悬吊在原处），两边各有4段跨，每跨跨度为30英尺（约9米），每跨由两个纵向排列的宽翼型钢梁组成，钢梁宽度约16英寸（约406毫米）。
这4段跨各30英尺（约9米）长的钢梁两端以L形角钢通过螺栓连接在钢梁端部上翼缘上，跨越在120英尺（约37米）长的正厅上方。
通道的南端固定焊接在功能性区域的楼板上;
北端则支撑在大楼地板上的滑动式轴承上，这种轴承使梁能随着温度变化胀缩，而不会产生热应力。
通道中间支点在30英尺（约9米）长的钢梁两端，以两条8英寸（约203毫米）高的槽钢沿全长对缝焊而形成横向箱形梁。
在原始的施工图（设计工程师最后交给承包商及建筑师的工程图）中，每个箱形横梁两端翼板上各有一个孔洞图15.4，一根1.25英寸（约32毫米）粗的钢棒穿过孔洞，同时作为二楼及四楼通道的吊杆。
该设计中两座通道的荷载支撑方式是，每隔30英尺在二层及四层箱形梁标高处用螺帽将通道每侧的单根钢杆锁紧在箱形梁上。
如此一来，从大厅屋顶钢彬架悬吊而下的杆件，承受了两座通道的重量，但各个通道的箱形横梁则仅支持住其所在位置的个别通道。
如图2。
图2原设计图中连接
但在现场施工图和现场的照片（附件3图7、10）显示中，四楼通道的箱形横梁每个端部上下翼缘上各留有两个孔洞，一个距离边缘2英寸（约50毫米），另一个距离6英寸（约150毫米）。
两根上吊杆（从屋顶钢架至四楼通道）是1.25英寸直径的钢杆，穿过四楼通道箱形横梁上较靠近外缘的孔洞，并仅在横梁下翼缘处用螺帽及垫圈锁住，以支撑四层通道。
而与上层吊件组分离的两个下层吊件组，穿过四楼通道箱形横梁上较靠内的孔洞，并在横梁上皿缘处用螺帽及垫圈锁住，以支撑二楼的通道。
这种改变导致四楼天桥的横梁的连接处承受四楼和二楼的共同重量，这导致承重量增加了近一倍。
很明显是设计的不良最可能是事故发生的原因，我们需要用实验来证明我们的猜想。
如图3.
图3实际施工方案
（4）专家的分析：
与我们调查组合作的结构工程师韦恩利西卡分析表示，事故中的“口”形横梁是由两个8寸钢槽焊接而成，但是这种设计本身就不合理，专家表示一般设计时会将它们焊接成“工”字形，否则，承受的重力会转移到两壁，使得两壁很容易变形。
很明显，在天桥的设计上，出现了第二处的不合理。
（5）实验的分析：
在马里兰州盖瑟土堡的国家工程学实验室，我们复制了与现场相同的箱型横梁和连接，通过计算，空载时每个连接点的负载是8150公斤。
通过对复制品施加8公吨的压力，虽然没有吊杆没有脱离，但是横梁产生了变形。
接着我们计算了，当时现场实际的载重，算出每个连接点的实际负载是9公吨，于是我们对第二个复制品，进行试验，并在施加8公吨后，逐渐增加压力，但负载达到8255公斤时，横梁地步完全断裂变形，吊杆脱离。
这只有堪萨斯城载荷标准1/3，完全不符合标准。
虽然设计的承载是实际的1/2，但仍然满足不了标准。
综合以上人证、物证、现场查勘、深入分析调查以及模拟实验，认定这次事故的发生与设计缺陷有关。
而造成设计缺陷的原因，根据事后对设计公司的调查，发现两处事实证明结论：
其一，设计者在本身设计就没有考虑天桥的承重，而是基于美学考虑：
其二，在施工单位提出修改后且设计单位同意后，两方都没有计算承重，均表示计算承重应该是对方的责任。
这最终导致了设计的缺陷没有被及时发现。
四、结论及建议
1、结论
通过一系列的查勘工作，调查分析和实验最终确定了事故的直接原因是四楼和二楼的接口断裂造成，而根本原因则是建筑本身的设计有问题，确定为重大责任事故。
需要对责任者，也就是负责这次设计的结构工程公司负责人及项目经理进行严肃处理。
在最后，密苏里州执照核发委员会及该州上诉法庭，都认为错在设计工程师身上，工程师忽视了原始设计图与承包商的建议、并由设计工程师审查认可后修改的设计图间的重大差异。
而国家标准局则厘清了即使是原始的设计图也并不符合堪萨斯市建筑管理法规的设计规定。
由于本身设计不合理，这些上层吊杆各以一个螺帽及螺栓锁在四楼箱形横梁并不厚的下翼缘上，在原设计值两倍的荷载情况下，螺栓首先弄弯了箱形横梁的下翼缘，接着又把下方孔洞和上方孔洞扯裂开而从中脱出，最后便和箱形横梁整个脱离开。
这个情形最先发生在中跨的上层吊杆;
接着导致其他吊杆因无法多承受第一根己损坏的吊杆应承受的重量，而跟着从孔洞脱开，两座通道就这样掉了下来。
2、建议
（1）对于设计者的安全建议
在对设计者的调查，发现当初他们采取这种设计的本意是出于美学考虑，完全没有计算过这种将通道悬吊起来的特殊连接方式是否可行。
当施工者提出施工困难，并提出修改意见时，对于非专业设计者提出的意见，没有进行深入考虑就认可施工。
这些都是对使用者不负责。
所以，对于设计者而言，设计公共建筑等应优先考虑使用者的人员安全，在安全的基础上考虑美观。
（2）对建筑安全管理的建议
对于建筑安全的管理，一方面我们应该确定相关建筑的设计规范，要求设计单位考虑设计中的结构的安全度，和可靠度，并规定在提交设计方案时必须提交承重，耐火等级等相关数据；
另一方面确定设计者和施工单位的详细责任范围，使建筑从设计到施工到最后竣工，两方方都承担明确的责任，避免双方出现责任疏漏及推卸责任的情况。
（3）对建筑业主的建议
这次的事故中赔偿金额相当之高，最初估计超过3亿美元。
为负起道义及社会责任，业主唐纳·
豪尔支付了90%以上的赔偿金。
对于这类公共建筑的业主，一方面出现事故本身就是自己财产的损失，而且对顾客造成的伤害还需要进行赔偿，这对业主来说都是不小的一笔损失，所以建议业主最好投保财产损失保险中的火灾保险、利润损失险和第三者责任险。
火灾保险是以存放在固定场所并处于相对静止状态的财产及其有关利益为保险标的，保险人承保被保险人的财产因火灾、爆炸、雷击及其他灾害事故的发生所造成的损失。
对与事故造成的本身损失风险就可以转移给保险公司。
利润损失险，又称“营业中断保险”，是依附于财产保险上的一种扩大的保险。
利润损失保险是对于工商企业特别提供的一种保险。
它承保的是被保险人受灾后停业或停工的一段时期内的可预期的利润损失，或是仍需开支的费用。
对于事故导致营业中断的营业损失的风险就可以转移给保险公司。
而第三者责任险，是指致害人在公众活动场所的过错行为致使他人的人身或财产遭受损害，依法应由致害人承担的对受害人的经济赔偿责任。
此外，在一些并非公众活动的场所，如果公众在该场所受到了应当由致害人负责的损害，亦可以归属于公众责任。
这些存在着公众责任事故风险的场所的所有者、经营管理者等均需要通过投保公众责任保险来转嫁其责任。
（4）对一般民众的建议
意外伤害险是以被保险人的身体作为保险标的，以被保险人因遭受意外伤害而造成的死亡、残疾、医疗费用支出或暂时丧失劳动能力为给付保险金条件的保险。
一般民众投保意外伤害险，可以对因是事故造成被保险人死亡、残废、支付医疗费或误工费进行补偿。
（5）对保险公司的建议
承包上述险种，除了确定免赔额，免赔责任等控制自身承受的风险以外，像类似于凯悦酒店这种大型公共建筑，一旦发生事故造成财产损失和人员伤亡，都十分严重，单独承包将会承担巨大的风险，对于这类建筑进行承保，应采取再保险和共同承包来转移自身的部分风险。
调查人：
XXX
调查日期：
1982年5月10日
参考文献
[1]吴穹,许开立.安全管理学[M],煤炭工业出版社
[2]甄亮.事故调查分析与应急救援.[M],国防工业出版社
[3]马特斯·
李维，马里奥·
萨瓦多里.建筑的生与灭：
建筑物为何倒下去.[M],天津大学出版社
[4]吴定富.保险原理与实务.[M],中国财政经济出版社
[5]许谨良.人身保险原理和实务[M],上海财经大学出版社
[6]郑功成.财产保险[M],中国金融出版社
附件
附件1问询记录
问询记录
被询问人:
迈克·
马洪尼询问人：
XXX记录人：
XXX
问：
……………………
答：
当时是什么时候？
应该在7：
05左右吧，我记得我看到表时是7：
02之后没多久就发生了。
你当时在什么位置?
我在2楼餐厅进行高镜头拍摄。
你当时听到了什么或是看到了什么？
我听到很尖锐的金属的声音，“砰，砰”我的位置和第2条通道一样高，第2条通道开始下沉，之后只过了几秒钟但是感觉好像是一辈子，通道继续往下沉，然后，突然坠落……
被问询人签字：
迈克·
马洪尼
1981年7月18日
1.1目击者问询记录
目击者问询记录
1.2幸存者问询记录
马克·
威廉斯询问人：
你当时在什么位置？
几秒钟前，我还在酒吧拿取饮品。
你当时看到了什么或听到了什么？
我听到巨大的金属的噪音，然后就一声巨响，随后我感觉什么砸到了就晕倒了。
马克·
威廉斯
1981年7月19日
肯萨斯城消防局报警记录
报警人：
xxx报警时间：
1981年7月17日7：
11
报警号码：
XXXX-XXXXXX
报警情况：
…………
事发地点：
现场情况：
………………………………………………………………
………………………………………………………………
接警人：
xxx
附件2报警记录
附件3照片
图1现场查勘全景照片图2现场查勘细节照片1
图3现场查勘细节照片2图4现场查勘细节照片3
图5现场查勘细节照片4图6现场查勘特写照片1
图7现场查勘特写照片2图8现场查勘特写照片3
图9现场查勘特写照片4图10现场查勘特写照片5
图11记者采访时录像截图图12监控录像截图
图13实验现场照片
实验报告
实验名称：
现场横梁承重模拟实验
实验地点：
马里兰州盖瑟土堡
实验单位：
马里兰州盖瑟土堡的国家工程学实验室
一、实验目的：
验证在横梁的设计在事故发生时承载下出现的是否反生变形破坏
二、实验内容
……………………………………….
复制与现场相同的箱型横梁和连接，通过计算，空载时每个连接点的负载是8150公斤。
开始对复制品施加8公吨的压力，虽然没有吊杆没有脱离，但是横梁产生了变形。
三.实验结论
实验结果表示，设计不合理，接头处十分脆弱，在当时的承重下，很容易发生变形断裂。
附件4模拟实验报告1
残骸材料的分析报告
…………………………………………..
…………………………….
分析结论：
残骸材料符合建筑规范………..
报告单位：
XXX实验室
1981年11月24号
附件5XXX实验室对残骸材料的分析报告
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