倫敦羅南角公寓倒塌事件，裝配式建筑歷史上的暗黑時(shí)刻

紙牌屋的坍塌

羅南角公寓(Ronan point)是一座位于東倫敦，新漢姆的一幢22層的裝配式鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)體系高層公寓樓。若不是1968年5月16日的一起爆炸事故，這幢剛剛完工于1968年3月的公寓樓也許會(huì)像坐落在倫敦這座大都市的其他眾多公寓樓一樣，默默履行著自己的使命。1968年，5月16日清晨5.45，住在18層90號(hào)房間的住戶艾維霍奇 (Ivy hodge) 走進(jìn)她的廚房，點(diǎn)燃了一根火柴想要燒水泡一壺?zé)岵?。這根火柴卻點(diǎn)燃了泄露的燃?xì)?，引發(fā)了一場(chǎng)爆炸。該次事故中共有4人死亡和17人受傷。艾維本人幸運(yùn)地活了下來(lái)，但是被嚴(yán)重?zé)齻?/p>

當(dāng)時(shí)的媒體形容這次事故猶如“一堆紙牌的崩塌”。從現(xiàn)場(chǎng)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樣，傷口利落而規(guī)整事實(shí)上，坍塌的模式也的確有規(guī)律可循：18樓以下該方位上的起居室全部被墜落損壞。18樓及以上起居室及與起居室相連的臥室全部坍塌。

18層至頂層的起居室全部坍塌，臥室的底板搖搖欲墜

羅南角公寓樓共22層，110間公寓。每層樓有5個(gè)公寓。始建于1966年，完工于爆炸發(fā)生的兩個(gè)月前。

羅南角公寓樓采用了當(dāng)時(shí)最富盛名的larsen-nielsen技術(shù)，這種1948年興起于丹麥的技術(shù)大量使用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，以此來(lái)最大程度地減少現(xiàn)場(chǎng)施工。二戰(zhàn)之后，為了快速?gòu)浹a(bǔ)戰(zhàn)爭(zhēng)中被損毀的房屋。政府改變政策提高了允許居住密度。同時(shí)，預(yù)制建筑組件技術(shù)的發(fā)展和使用使得高層公寓建筑越來(lái)越流行，這種新型的建筑居住率高，更有利于節(jié)省空間，勞動(dòng)力和建設(shè)成本。羅南角公寓采用的larsen-nielsen技術(shù)就是一種使用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的快速建筑方式。該公寓的墻體，底板，樓梯，全部為預(yù)制結(jié)構(gòu)。底板和墻拼接鑲嵌在一起，其連接處先用螺栓固定再用由水泥，沙和水做成的泥漿覆蓋。每層樓的底板都由其下方的承重墻直接支撐，并向下傳遞。

事故的調(diào)查

政府立刻成立了調(diào)查小組負(fù)責(zé)此次事故的原因。同年，調(diào)查結(jié)果確認(rèn)了整幢公寓的坍塌起源于18層?xùn)|南角公寓的廚房的爆炸。廚房的燃?xì)夤芎蜖t灶連接處的一個(gè)銅制法蘭螺母(或者叫帶墊螺母)在安裝時(shí)由于過(guò)度擰緊而被損壞，導(dǎo)致該連接的失效并引起燃?xì)庑孤?。泄漏的燃?xì)饪赡芫奂诜宽敚圆](méi)有被艾維注意到，由明火引燃了燃?xì)獠⒆罱K導(dǎo)致了爆炸。爆炸瞬間產(chǎn)生的壓力損毀了艾維公寓里隔離起居室和臥室的內(nèi)墻，又進(jìn)而損毀了臥室和起居室的外墻。這些外墻作為承重墻，是18層以上樓房在該方位僅有的支撐。它們的損毀產(chǎn)生了一系列的連鎖反應(yīng)，19層，20層，直至22層該方位的樓板由于失去支撐，紛紛坍塌。19層至22層，整整四層樓的位于該角落的起居室和臥室全部塌落至18層，由此產(chǎn)生的巨大的沖擊力又引發(fā)了第二次坍塌。18層以下所有樓層位于該角落的公寓的起居室的墻壁承受不了沖擊力，一層接一層往下墜落，直至整幢公寓的西南角全部坍塌。

令人意外的是，調(diào)查結(jié)果顯示，該次爆炸產(chǎn)生的沖擊力只有不到70kPa, 因?yàn)榘S的聽(tīng)力并沒(méi)有被爆炸傷害，同時(shí)老師也對(duì)房屋內(nèi)的其他物品進(jìn)行了測(cè)試以確認(rèn)事發(fā)時(shí)的沖擊力。70KPa是日常用煤氣爆炸會(huì)產(chǎn)生的沖擊力的正常數(shù)值。在正常大氣壓下，一般生活使用的燃?xì)庠谠摯笮〉墓⒗锉僧a(chǎn)生最高800kPa的沖擊。如此沖擊力卻產(chǎn)生了這么大的坍塌，于是，對(duì)該公寓的設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)疑被源源不斷的提出。

由國(guó)家房屋調(diào)查中心和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院共同對(duì)羅南角公寓從內(nèi)部到底能承受多大荷載這個(gè)題目進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要19.3kPa就可以使墻壁發(fā)生較大的變形。據(jù)估計(jì)，廚房和起居室的內(nèi)墻僅僅在1.7kPa的壓力之下就發(fā)生了損壞，而整個(gè)公寓的外墻在21kPa的壓力下發(fā)生了損壞。

羅南角公寓坍塌事件就像是當(dāng)代建筑界的泰坦尼克號(hào)，公眾對(duì)Larsen-Nielsen預(yù)制體系的熱情和信心也隨之崩塌。除了承重墻和墻板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)上的缺陷，該體系還缺乏風(fēng)載和火災(zāi)下的承載力，缺乏對(duì)隔熱和隔音的設(shè)計(jì)考量，以及最為重要的，該體系對(duì)施工人員的幾乎沒(méi)有技術(shù)要求。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)的由于糟糕的施工所導(dǎo)致的最突出的缺陷存在于樓板和外墻之間。本應(yīng)按照設(shè)計(jì)填充水泥砂漿的樓板和外墻連接處卻留有空隙，煙霧，聲音都可以通過(guò)縫隙四處傳播，甚至“如果你拿一張小紙條，從樓梯板塞進(jìn)去，紙條的另一端會(huì)從樓下公寓的天花板伸出來(lái)。”

如果爆炸產(chǎn)生的損壞只局限于艾維的公寓墻壁，那么整個(gè)坍塌也不會(huì)發(fā)生。事實(shí)上，爆炸引發(fā)了一處坍塌，而該處坍塌由一而再再而三地應(yīng)發(fā)了其他樓層的坍塌，也就是連續(xù)坍塌。

以羅南角公寓坍塌為例，一間公寓的廚房發(fā)生的民用燃?xì)獗ㄊ遣蛔阋詫?dǎo)致整個(gè)公寓西南角坍塌的，最終的坍塌狀態(tài)實(shí)際是由爆炸及其產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)導(dǎo)致的。

汲取教訓(xùn)

在羅南角公寓被建造的19世紀(jì)60年代，連續(xù)坍塌是沒(méi)有被設(shè)計(jì)規(guī)范考慮在內(nèi)的。也因此，羅南角公寓坍塌時(shí)間給有關(guān)當(dāng)局和民眾敲響了警鐘。1970年，英國(guó)對(duì)現(xiàn)行的建筑規(guī)范(building regulations)公布了第五修正條例 (5th amendment), 要求建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)必須達(dá)到一定的整體穩(wěn)定性(英式英語(yǔ)里有一個(gè)專門的名詞robustness來(lái)指代結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性)，即建筑在遭遇火災(zāi)，爆炸，沖擊或者其他人為災(zāi)害的時(shí)候，必須保證結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生于初始事故誘因不相稱的連續(xù)坍塌。這是全世界最早的對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的規(guī)范要求。

英國(guó)規(guī)范同時(shí)也對(duì)預(yù)制混凝土建筑的失效安全機(jī)制提供了詳細(xì)的指導(dǎo)，以確保同類型建筑即使有特定失效，也不會(huì)對(duì)人員造成嚴(yán)重的傷害，盡力將損失降到最小化。

其他國(guó)家也紛紛吸取了此事件的教訓(xùn)對(duì)建筑規(guī)定作出了相應(yīng)的修改，如歐洲規(guī)范EN1991規(guī)定結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度以抵御意外情況下的荷載。為了確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗連續(xù)倒塌能力，設(shè)計(jì)既要考慮具體的意外事件,也要獨(dú)立于意外事件,以控制意外事件造成的局部破壞。

美國(guó)水泥協(xié)會(huì)和預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)也發(fā)布規(guī)定要求結(jié)構(gòu)必須在設(shè)計(jì)時(shí)增強(qiáng)各個(gè)部分的延展性以預(yù)防局部結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形繼而產(chǎn)生的連續(xù)坍塌。

除了對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的補(bǔ)充說(shuō)明，英國(guó)建筑規(guī)范還增加了對(duì)意外情況下荷載的說(shuō)明，包括風(fēng)災(zāi)，火災(zāi)和爆炸荷載。

爆炸之后的風(fēng)險(xiǎn)分析表明，對(duì)于羅南角公寓大小的公寓樓，包含110間公寓，在 60年的設(shè)計(jì)使用年限中，有2%的可能會(huì)發(fā)生大型燃?xì)獗?。如果該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果在設(shè)計(jì)時(shí)就被考慮在內(nèi)，那么災(zāi)難或許可以避免發(fā)生。因此，英國(guó)建筑規(guī)范新增規(guī)定要求1968遍11月以后建造的五層高以上的樓房必須能夠抵御一定的爆炸壓力。

最終，該事故的原因被認(rèn)為是設(shè)計(jì)缺乏對(duì)于建筑完整性的考慮。設(shè)計(jì)并沒(méi)有采取失效安全機(jī)制，也沒(méi)有對(duì)荷載的傳遞提供備選的方案。由于缺乏結(jié)構(gòu)框架，上層樓板幾乎沒(méi)有足夠安全的支撐。

我國(guó)2010版之后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也普遍增加了結(jié)構(gòu)牢固性、抗連續(xù)倒塌等內(nèi)容。以上內(nèi)容就是“倫敦羅南角公寓倒塌事件，裝配式建筑歷史上的暗黑時(shí)刻”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載，獲取裝配式精華考點(diǎn)/課程講義。