第3章 鋼結(jié)構(gòu)加固

1、第3章 鋼結(jié)構(gòu)事故處理23.1 鋼結(jié)構(gòu)的缺陷鋼結(jié)構(gòu)的缺陷3.1.1 缺陷的概念缺陷的概念 由于人為（勘察、設(shè)計、施工、使用）或自然（地由于人為（勘察、設(shè)計、施工、使用）或自然（地質(zhì)、氣候）原因，致使建筑物出現(xiàn)影響正常使用以及承質(zhì)、氣候）原因，致使建筑物出現(xiàn)影響正常使用以及承載力、耐久性、整體穩(wěn)定性等不足的問題。載力、耐久性、整體穩(wěn)定性等不足的問題。 缺陷缺陷表現(xiàn)為具有影響正常使用以及承載力、耐久表現(xiàn)為具有影響正常使用以及承載力、耐久性、完整性的種種隱藏的和顯露的不足。但缺陷往往是性、完整性的種種隱藏的和顯露的不足。但缺陷往往是產(chǎn)生事故的直接或間接原因，而事故往往是缺陷的質(zhì)變產(chǎn)生事故的直接或間接

2、原因，而事故往往是缺陷的質(zhì)變和經(jīng)久不加處理的發(fā)展。和經(jīng)久不加處理的發(fā)展。 缺陷的分類：按照嚴重程度分為：按照嚴重程度分為：o輕微缺陷：輕微缺陷：不影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度及其完不影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度及其完整性，也不影響建筑結(jié)構(gòu)的近期使用；整性，也不影響建筑結(jié)構(gòu)的近期使用；o使用缺陷使用缺陷:非破壞性缺陷。它不影響建筑結(jié)構(gòu)的承非破壞性缺陷。它不影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力，但卻影響其使用功能，或使結(jié)構(gòu)的使用性能載力，但卻影響其使用功能，或使結(jié)構(gòu)的使用性能下降，有時還會使人產(chǎn)生不舒適感和不安全感。例下降，有時還會使人產(chǎn)生不舒適感和不安全感。例如，鋼粱較大的撓度等如，鋼粱較大的撓度等 o危及承載力缺

3、陷危及承載力缺陷:由于材料強度不足、構(gòu)件截面尺由于材料強度不足、構(gòu)件截面尺寸不夠、構(gòu)件殘缺有傷、安裝連接構(gòu)造質(zhì)量低劣等寸不夠、構(gòu)件殘缺有傷、安裝連接構(gòu)造質(zhì)量低劣等原因直接威脅到構(gòu)件甚至整個結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定原因直接威脅到構(gòu)件甚至整個結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。性。 43.1.2 3.1.2 鋼結(jié)構(gòu)缺陷的類型及原因鋼結(jié)構(gòu)缺陷的類型及原因 1鋼材的先天性缺陷鋼材的先天性缺陷（1）化學(xué)成分缺陷）化學(xué)成分缺陷。有害雜質(zhì)對鋼材性能的影響極大，。有害雜質(zhì)對鋼材性能的影響極大，應(yīng)加以嚴格控制。應(yīng)加以嚴格控制。（2）冶煉及軋制缺陷。）冶煉及軋制缺陷。在冶煉和軋制時，因工藝參數(shù)控在冶煉和軋制時，因工藝參數(shù)控制不嚴等產(chǎn)

4、生表面缺陷和內(nèi)部缺陷。如偏析、夾雜、裂制不嚴等產(chǎn)生表面缺陷和內(nèi)部缺陷。如偏析、夾雜、裂紋、分層、過燒、氣泡、內(nèi)部破裂及機械性能不合格等。紋、分層、過燒、氣泡、內(nèi)部破裂及機械性能不合格等。 2.鋼構(gòu)件的加工制作缺陷鋼構(gòu)件的加工制作缺陷 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法：剪、沖、切、折、割、剪、沖、切、折、割、鉆、鉚、焊、噴、壓、滾、彎、刨、銑、磨、鋸、鉆、鉚、焊、噴、壓、滾、彎、刨、銑、磨、鋸、涂、拋、熱處理等。涂、拋、熱處理等。1 1）選材不合格；）選材不合格；2 2）原材料矯正引起冷作硬化；）原材料矯正引起冷作硬化；3 3）放樣、號料尺寸超公差；）放樣、號料尺寸超公差；4 4）切割邊

5、未加工或達不到要求；）切割邊未加工或達不到要求；5 5）孔徑誤差；）孔徑誤差；6 6）沖孔未作加工，存在硬化區(qū)和微裂紋；）沖孔未作加工，存在硬化區(qū)和微裂紋；7 7）構(gòu)件冷加工引起鋼材硬化和微裂紋；）構(gòu)件冷加工引起鋼材硬化和微裂紋；8 8）構(gòu)件熱加工引起的殘余應(yīng)力；）構(gòu)件熱加工引起的殘余應(yīng)力；9 9）表面清洗防銹不合格；）表面清洗防銹不合格；1010）鋼構(gòu)件外型尺寸超公差。）鋼構(gòu)件外型尺寸超公差。 3.鋼結(jié)構(gòu)的連接缺陷鋼結(jié)構(gòu)的連接缺陷 （1）螺栓連接缺陷）螺栓連接缺陷：1 1）螺栓孔引起構(gòu)件截面削弱；）螺栓孔引起構(gòu)件截面削弱；2 2）普通螺栓連接在長期動載作用下的螺栓松動；）普通螺栓連接在長期動

6、載作用下的螺栓松動；3 3）高強螺栓連接預(yù)應(yīng)力松弛引起的滑移變形；）高強螺栓連接預(yù)應(yīng)力松弛引起的滑移變形；4 4）螺栓及附件鋼材質(zhì)量不合格；）螺栓及附件鋼材質(zhì)量不合格；5 5）孔徑及孔位偏差；）孔徑及孔位偏差；6 6）摩擦面處理達不到設(shè)計要求。）摩擦面處理達不到設(shè)計要求。 3.鋼結(jié)構(gòu)的連接缺陷鋼結(jié)構(gòu)的連接缺陷 （2）焊接連接缺陷）焊接連接缺陷：1 1）焊接材料不合格。一是焊接材料本身質(zhì)量問題；二是焊）焊接材料不合格。一是焊接材料本身質(zhì)量問題；二是焊接材料與母材不匹配；三是不注意焊接材料的烘焙工接材料與母材不匹配；三是不注意焊接材料的烘焙工作。作。2 2）焊接引起焊縫熱影響區(qū)母材的塑性和韌性降低

7、，使鋼材）焊接引起焊縫熱影響區(qū)母材的塑性和韌性降低，使鋼材硬化、變脆和開裂。硬化、變脆和開裂。3 3）因焊接產(chǎn)生較大的焊接殘余變形。）因焊接產(chǎn)生較大的焊接殘余變形。4 4）因焊接產(chǎn)生嚴重的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中。）因焊接產(chǎn)生嚴重的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中。5 5）焊縫存在的各種缺陷。如裂紋、焊瘤、邊緣未熔合、未）焊縫存在的各種缺陷。如裂紋、焊瘤、邊緣未熔合、未焊透、咬肉、夾渣和氣孔等。焊透、咬肉、夾渣和氣孔等。 4.鋼結(jié)構(gòu)運輸、安裝和使用維護中的缺陷鋼結(jié)構(gòu)運輸、安裝和使用維護中的缺陷 1 1）運輸過程中引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件較大的變形和損傷；）運輸過程中引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件較大的變形和損傷；2 2）吊裝過程中引起結(jié)構(gòu)

8、或構(gòu)件較大的變形和局部失穩(wěn)；）吊裝過程中引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件較大的變形和局部失穩(wěn)；3 3）安裝過程中沒有足夠的臨時支撐或錨固，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)）安裝過程中沒有足夠的臨時支撐或錨固，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生較大變形，喪失穩(wěn)定性，甚至傾覆；件產(chǎn)生較大變形，喪失穩(wěn)定性，甚至傾覆；4 4）現(xiàn)場焊接及螺栓連接質(zhì)量達不到設(shè)計要求：）現(xiàn)場焊接及螺栓連接質(zhì)量達不到設(shè)計要求：5 5）使用期間由于地基不均勻沉陷、溫度應(yīng)力以及人為因素）使用期間由于地基不均勻沉陷、溫度應(yīng)力以及人為因素造成的結(jié)構(gòu)損壞；造成的結(jié)構(gòu)損壞；6 6）不能定期維護，致使結(jié)構(gòu)腐蝕嚴重，影響到結(jié)構(gòu)的耐久）不能定期維護，致使結(jié)構(gòu)腐蝕嚴重，影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。性。93

9、.1.3 3.1.3 鋼結(jié)構(gòu)缺陷的檢測方法鋼結(jié)構(gòu)缺陷的檢測方法 1鋼材化學(xué)成分缺陷的檢測鋼材化學(xué)成分缺陷的檢測 化學(xué)成分的化驗問題。采用的檢測方法化學(xué)成分的化驗問題。采用的檢測方法和手段有很多，例如，質(zhì)譜儀、色譜儀、光和手段有很多，例如，質(zhì)譜儀、色譜儀、光譜儀、核磁共振等。試驗方法，通常從構(gòu)件譜儀、核磁共振等。試驗方法，通常從構(gòu)件中鉆取試樣檢測。中鉆取試樣檢測。質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀色譜儀色譜儀 光譜儀光譜儀2鋼材冶金及軋制缺陷的檢測鋼材冶金及軋制缺陷的檢測 通常用宏觀檢查、機械法以及超聲波探通常用宏觀檢查、機械法以及超聲波探傷相結(jié)合進行檢測。例如氣泡的檢測，首先傷相結(jié)合進行檢測。例如氣泡的檢測，首先是

10、宏觀檢查確定部位，然后用手錘敲打凸包是宏觀檢查確定部位，然后用手錘敲打凸包處，如聽有聲響便是氣泡。處，如聽有聲響便是氣泡。3. 構(gòu)件加工制作缺陷的檢測構(gòu)件加工制作缺陷的檢測檢測的項目：檢測的項目：1 1）構(gòu)件的外觀檢查；）構(gòu)件的外觀檢查； 2 2）構(gòu)件制作允許偏差檢查；）構(gòu)件制作允許偏差檢查； 3 3）構(gòu)件制孔的允）構(gòu)件制孔的允許偏差檢查；許偏差檢查；4 4）構(gòu)件螺栓孔距的允許偏差檢查；）構(gòu)件螺栓孔距的允許偏差檢查； 5 5）構(gòu)件端部銑）構(gòu)件端部銑平的允許偏差檢查；平的允許偏差檢查；6 6）磨光頂緊的構(gòu)件組裝面檢查；）磨光頂緊的構(gòu)件組裝面檢查；7 7）構(gòu)件的）構(gòu)件的裂縫檢查。裂縫檢查。檢測方法

11、檢測方法：敲擊、放大鏡觀察、滴油法等。：敲擊、放大鏡觀察、滴油法等。4. 鋼結(jié)構(gòu)連接缺陷的檢測鋼結(jié)構(gòu)連接缺陷的檢測（1 1）螺栓連接缺陷檢測）螺栓連接缺陷檢測 1 1）摩擦面的檢測；）摩擦面的檢測；2 2）擰緊力的檢查；）擰緊力的檢查；（2 2）焊縫連接缺陷的檢測）焊縫連接缺陷的檢測 1 1）外觀檢查、鉆孔檢查；）外觀檢查、鉆孔檢查；2 2）射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷。）射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷。 各種檢測方法存在各自的優(yōu)缺點和適用范圍，在實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)各種檢測方法存在各自的優(yōu)缺點和適用范圍，在實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)對焊縫的質(zhì)量要求綜合選用。合鋼結(jié)構(gòu)對焊縫的質(zhì)量要求綜合選用。5.

12、 鋼結(jié)構(gòu)運輸、安裝和使用維護中的檢測鋼結(jié)構(gòu)運輸、安裝和使用維護中的檢測 主要表現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的過大變形、失穩(wěn)以及耐久性問題，檢主要表現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的過大變形、失穩(wěn)以及耐久性問題，檢測方法主要依靠人工和測量儀器等。測方法主要依靠人工和測量儀器等。項目項目檢查高強螺栓檢查摩擦面確認檢查出廠前組裝的高強螺栓施工記錄復(fù)核檢查涂層檢查構(gòu)件被涂表面的處理情況檢查誤涂、漏涂、無脫皮和除銹檢查涂層外觀檢查干漆膜允許偏差檢查安裝檢查檢查構(gòu)件出廠合格證明及附件構(gòu)件外觀檢查鋼結(jié)構(gòu)安裝允許偏差檢查安裝焊縫質(zhì)量檢查高強螺栓初擰、終擰質(zhì)量檢查高強螺栓接頭外觀檢查終擰扭矩檢查扭剪型高強螺栓終擰檢查補刷漆膜完整性檢查干漆

13、膜允許偏差檢查143.1.4 3.1.4 鋼結(jié)構(gòu)缺陷的預(yù)防和處理鋼結(jié)構(gòu)缺陷的預(yù)防和處理鋼結(jié)構(gòu)的加工制作、安裝及使用缺陷的處理與預(yù)防從以下鋼結(jié)構(gòu)的加工制作、安裝及使用缺陷的處理與預(yù)防從以下方面入手：方面入手：1）設(shè)計人員應(yīng)重視鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計。合理的節(jié)點）設(shè)計人員應(yīng)重視鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計。合理的節(jié)點構(gòu)造將會大大降低應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、殘余變形等缺構(gòu)造將會大大降低應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、殘余變形等缺陷的影響程度。陷的影響程度。2）制造廠應(yīng)重視加工制作過程中各個環(huán)節(jié)工藝的合理性）制造廠應(yīng)重視加工制作過程中各個環(huán)節(jié)工藝的合理性和設(shè)備的先進性，盡量減少手工作業(yè)，力求全自動化，和設(shè)備的先進性，盡量減少手

14、工作業(yè)，力求全自動化，并加強質(zhì)量的監(jiān)控和檢驗工作。并加強質(zhì)量的監(jiān)控和檢驗工作。3）施工單位應(yīng)重視安裝工序的合理性、人員的高素質(zhì)以）施工單位應(yīng)重視安裝工序的合理性、人員的高素質(zhì)以及現(xiàn)場質(zhì)量檢驗工作，尤其不可忽視臨時支撐和安全措及現(xiàn)場質(zhì)量檢驗工作，尤其不可忽視臨時支撐和安全措施。施。4）使用單位應(yīng)重視定期維護工作，保證必要的耐久性。）使用單位應(yīng)重視定期維護工作，保證必要的耐久性。153.2 鋼結(jié)構(gòu)事故種類和表現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)事故種類和表現(xiàn)3.2.1 鋼結(jié)構(gòu)的材料事故鋼結(jié)構(gòu)的材料事故 鋼材和連接材料性能的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的可靠性。鋼材和連接材料性能的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的可靠性。1材料事故的類型及產(chǎn)生的

15、原因材料事故的類型及產(chǎn)生的原因 鋼結(jié)構(gòu)材料事故的產(chǎn)生原因如下：鋼結(jié)構(gòu)材料事故的產(chǎn)生原因如下： 1）鋼材質(zhì)量不合格；）鋼材質(zhì)量不合格； 2）鉚釘質(zhì)量不合格：）鉚釘質(zhì)量不合格： 3）螺栓質(zhì)量不合格；）螺栓質(zhì)量不合格； 4）焊接材料質(zhì)量不合格；）焊接材料質(zhì)量不合格； 5）設(shè)計時選材不合理；）設(shè)計時選材不合理； 6）制作時工藝參數(shù)不合理，鋼材與焊接材料不匹配；）制作時工藝參數(shù)不合理，鋼材與焊接材料不匹配； 7）安裝時管理混亂，導(dǎo)致材料混用或隨意替代。）安裝時管理混亂，導(dǎo)致材料混用或隨意替代。2材料事故的處理方法材料事故的處理方法 常見的是構(gòu)件裂縫，且裂縫純屬材料本身不合格所常見的是構(gòu)件裂縫，且裂縫純屬

16、材料本身不合格所引起。引起。 （1）認真復(fù)檢鋼材及連接材料的各項指標，確認事故）認真復(fù)檢鋼材及連接材料的各項指標，確認事故原因；原因； （2）影響構(gòu)件安全的裂縫，采用加固或更換構(gòu)件的處）影響構(gòu)件安全的裂縫，采用加固或更換構(gòu)件的處理方法；理方法； （3）次要構(gòu)件的裂紋，可采用焊補法處理；）次要構(gòu)件的裂紋，可采用焊補法處理； （4）構(gòu)件鋼板夾層缺陷的處理）構(gòu)件鋼板夾層缺陷的處理： 桁架節(jié)點板夾層處理桁架節(jié)點板夾層處理：承受靜載或間接動載的桁架：承受靜載或間接動載的桁架節(jié)點板，當夾層深度小于節(jié)點板厚度的節(jié)點板，當夾層深度小于節(jié)點板厚度的1/3時，將夾時，將夾層表面鏟成層表面鏟成V形坡口，作焊合處理；

17、當夾層深度等于或形坡口，作焊合處理；當夾層深度等于或大于節(jié)點板大于節(jié)點板1/3高度時，應(yīng)將節(jié)點板作拆換處理。高度時，應(yīng)將節(jié)點板作拆換處理。2材料事故的處理方法材料事故的處理方法實腹梁、柱翼緣板夾層處理：實腹梁、柱翼緣板夾層處理：當承受靜載的實腹梁和實腹當承受靜載的實腹梁和實腹柱翼緣有夾層存在時，可按下述方法處理：柱翼緣有夾層存在時，可按下述方法處理： 在一半長度內(nèi)，夾層總長度（連續(xù)或間斷）不超過在一半長度內(nèi)，夾層總長度（連續(xù)或間斷）不超過200mm，夾層深度不超過翼緣板斷面厚度，夾層深度不超過翼緣板斷面厚度1/5且不且不大于大于100mm時，可不作處理繼續(xù)使用。時，可不作處理繼續(xù)使用。 當夾層

18、總長度超過當夾層總長度超過200mm，而夾層深度不超過翼緣，而夾層深度不超過翼緣斷面厚度斷面厚度1/5，可將夾層表面鏟成，可將夾層表面鏟成V形坡口予以焊合。形坡口予以焊合。 當夾層深度未超過翼緣斷面高度當夾層深度未超過翼緣斷面高度1/2時，可在夾層處鉆時，可在夾層處鉆孔，用高強螺拴擰合，此時應(yīng)驗算鉆孔所削弱的截面；孔，用高強螺拴擰合，此時應(yīng)驗算鉆孔所削弱的截面；當夾層深度超過翼緣斷面高度當夾層深度超過翼緣斷面高度l2時，應(yīng)將夾層的一時，應(yīng)將夾層的一邊翼緣板全部切除，另換新板。邊翼緣板全部切除，另換新板。2材料事故的處理方法材料事故的處理方法 （5）焊縫裂紋處理）焊縫裂紋處理 對于焊縫裂紋，原則

19、上要刨掉重焊（用碳孤氣刨對于焊縫裂紋，原則上要刨掉重焊（用碳孤氣刨或風鏟），對承受靜載的實腹梁翼緣和腹板處的焊縫裂或風鏟），對承受靜載的實腹梁翼緣和腹板處的焊縫裂紋，可采用在裂紋兩端鉆上止裂孔，并在兩板之間加焊紋，可采用在裂紋兩端鉆上止裂孔，并在兩板之間加焊短斜板方法處理，斜板厚度應(yīng)大于裂紋長度。短斜板方法處理，斜板厚度應(yīng)大于裂紋長度。3事故實例分析事故實例分析 （1）工程及事故概況）工程及事故概況 車間為車間為5跨單層廠房，全長跨單層廠房，全長759m,寬寬159m，屋，屋蓋共有鋼屋架蓋共有鋼屋架118榀，榀，40榀屋架下弦角鋼為榀屋架下弦角鋼為2L16014，其肢端普遍存在不同程度的裂縫。

20、裂縫，其肢端普遍存在不同程度的裂縫。裂縫深深25mm，個別達，個別達20mm，裂縫寬，裂縫寬0.10.7mm，長長0.510m不等。不等。（2）原因分析）原因分析 經(jīng)取樣檢驗，該批角鋼材質(zhì)符合經(jīng)取樣檢驗，該批角鋼材質(zhì)符合A3F標準，裂縫標準，裂縫是在鋼材生產(chǎn)過程中形成；由于現(xiàn)場缺乏嚴格的質(zhì)量檢是在鋼材生產(chǎn)過程中形成；由于現(xiàn)場缺乏嚴格的質(zhì)量檢驗制度，管理混亂，而將這批鋼材用到工程上。驗制度，管理混亂，而將這批鋼材用到工程上。 （3）處理措施）處理措施 o加固原則。加固原則。加固鋼材截面一律按已知裂縫最大深度加固鋼材截面一律按已知裂縫最大深度20mm加倍考慮，并與屋架下弦中心基本重合，不產(chǎn)加倍考慮

21、，并與屋架下弦中心基本重合，不產(chǎn)生偏心受拉，其斷面按雙肢和對稱考慮，鋼材焊接時，生偏心受拉，其斷面按雙肢和對稱考慮，鋼材焊接時，要求不損害原下弦拉桿并要防止結(jié)構(gòu)變形。要求不損害原下弦拉桿并要防止結(jié)構(gòu)變形。o加固方法。加固方法。在下弦兩側(cè)沿長度方向各加焊一根規(guī)格為在下弦兩側(cè)沿長度方向各加焊一根規(guī)格為L90566的不等邊角鋼。的不等邊角鋼。 裂縫加固角鋼L90566拼接角鋼加固角鋼補強角鋼 L636豁口加固角鋼補強角鋼L16014L1601414213.2.2 鋼結(jié)構(gòu)的變形事故鋼結(jié)構(gòu)的變形事故 1. 鋼結(jié)構(gòu)變形類型及產(chǎn)生的原因鋼結(jié)構(gòu)變形類型及產(chǎn)生的原因 變形可分為總體變形和局部變形。變形可分為總體

22、變形和局部變形。 總體變形總體變形指整個結(jié)構(gòu)的外形和尺寸發(fā)生變化，出現(xiàn)指整個結(jié)構(gòu)的外形和尺寸發(fā)生變化，出現(xiàn)彎曲、畸變和扭曲等；彎曲、畸變和扭曲等； 局部變形局部變形指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)變形。如構(gòu)件指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)變形。如構(gòu)件凹凸變形、端面的角變位、板邊褶皺波浪形變形等。凹凸變形、端面的角變位、板邊褶皺波浪形變形等。 總體變形與局部變形在結(jié)構(gòu)中可能單獨出現(xiàn)，更多的是總體變形與局部變形在結(jié)構(gòu)中可能單獨出現(xiàn)，更多的是組合出現(xiàn)。變形都會影響到結(jié)構(gòu)的美觀，降低構(gòu)件的剛度組合出現(xiàn)。變形都會影響到結(jié)構(gòu)的美觀，降低構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性，給連接和組裝帶來困難，尤其是附加應(yīng)力的產(chǎn)和穩(wěn)定性，給連接和組

23、裝帶來困難，尤其是附加應(yīng)力的產(chǎn)生，將嚴重降低構(gòu)件的承載力，影響到整體結(jié)構(gòu)的安全。生，將嚴重降低構(gòu)件的承載力，影響到整體結(jié)構(gòu)的安全?？傮w變形總體變形畸變 扭曲 彎曲 局部變形局部變形褶皺波浪變形 角變位 凹凸變形 變形原因：變形原因： （1）鋼材的初始變形）鋼材的初始變形 軋制及人為因素等原因，常存在初始變形，尤其是軋制及人為因素等原因，常存在初始變形，尤其是冷彎薄壁型鋼，因此在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作前必須認真檢查冷彎薄壁型鋼，因此在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作前必須認真檢查材料，矯正變形，不允許超出鋼材規(guī)定的變形范圍。材料，矯正變形，不允許超出鋼材規(guī)定的變形范圍。（2）加工制作中的變形）加工制作中的變形 冷加工產(chǎn)生

24、的變形；冷加工產(chǎn)生的變形；制作、組裝帶來的變形；制作、組裝帶來的變形；焊接變形焊接變形（3）運輸及安裝過程中產(chǎn)生的變形）運輸及安裝過程中產(chǎn)生的變形 運輸不小心、安裝工序不合理、吊點位置不當、臨運輸不小心、安裝工序不合理、吊點位置不當、臨時支撐不足、堆放場地不平等均會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生變形。時支撐不足、堆放場地不平等均會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生變形。 （4）使用過程中產(chǎn)生的變形）使用過程中產(chǎn)生的變形25 2. 鋼結(jié)構(gòu)變形事故的處理方法鋼結(jié)構(gòu)變形事故的處理方法（1）冷加工法矯正變形）冷加工法矯正變形 冷加工法是用人力或機械力矯正變形，適用于冷加工法是用人力或機械力矯正變形，適用于尺寸較小或變形較小的構(gòu)件（桿件和

25、板件無裂紋、尺寸較小或變形較小的構(gòu)件（桿件和板件無裂紋、缺口等損傷缺口等損傷 ）。）。 1）手工矯正。采用大錘和平臺為工具，用錘）手工矯正。采用大錘和平臺為工具，用錘擊使金屬延伸，達到矯正變形的目的；適合于尺寸擊使金屬延伸，達到矯正變形的目的；適合于尺寸較小的零件的局部變形矯正，也可作為機械矯正和較小的零件的局部變形矯正，也可作為機械矯正和熱矯正的輔助矯正方法。熱矯正的輔助矯正方法。 2）機械矯正。采用簡單弓架、千斤頂和各種）機械矯正。采用簡單弓架、千斤頂和各種機械來矯正變形。機械來矯正變形。 手工矯正手工矯正錘擊點 錘擊方向平臺（e）（c）（b）（a）方向捶擊（d）機械矯正機械矯正示意圖角鋼

26、機械類別適用范圍拉伸機矯正壓力機矯正薄板凹凸及翹曲矯正，型材扭曲矯正，管材、線材、帶材矯直管材、型材、桿件的局部變形矯正輥式機矯正正輥斜輥板材、管材矯正，角鋼矯直圓截面管材及棒材矯正變形型鋼弓形矯正型鋼彎曲變形（不長）矯正千斤頂矯正桿件局部彎曲變形矯正墊梁千斤頂機械矯正機械矯正示 意 圖角 鋼機 械 類 別適 用 范 圍拉 伸 機 矯 正壓 力 機 矯 正薄 板 凹 凸 及 翹 曲 矯 正 ， 型 材 扭 曲矯 正 ， 管 材 、 線 材 、 帶 材 矯 直管 材 、 型 材 、 桿 件 的 局 部 變 形 矯 正輥式機矯正正輥斜輥板 材 、 管 材 矯 正 ， 角 鋼 矯 直圓 截 面 管

27、材 及 棒 材 矯 正變 形 型 鋼弓 形 矯 正型 鋼 彎 曲 變 形 （ 不 長 ） 矯 正千 斤 頂 矯 正桿 件 局 部 彎 曲 變 形 矯 正墊 梁千 斤 頂29 2. 鋼結(jié)構(gòu)變形事故的處理方法鋼結(jié)構(gòu)變形事故的處理方法（2）熱加工法矯正變形）熱加工法矯正變形 采用乙炔氣和氧氣混合燃燒火焰為熱源，對變形采用乙炔氣和氧氣混合燃燒火焰為熱源，對變形結(jié)構(gòu)構(gòu)件加熱，使其產(chǎn)生新的變形，來抵消原有的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件加熱，使其產(chǎn)生新的變形，來抵消原有的變形。正確使用火焰和溫度是其關(guān)鍵。加熱方式有點狀加熱、正確使用火焰和溫度是其關(guān)鍵。加熱方式有點狀加熱、線狀加熱（直線、曲線、環(huán)線、平行線和網(wǎng)線）和三角線

28、狀加熱（直線、曲線、環(huán)線、平行線和網(wǎng)線）和三角形加熱。形加熱。 加熱方式加熱方式點狀環(huán)線直線平行線網(wǎng)線曲線三角形加熱矯正步驟方法加熱矯正步驟方法：了解變形情況，分析變形原因，測量變形大小，做到心了解變形情況，分析變形原因，測量變形大小，做到心中有數(shù)；中有數(shù)；確定矯正順序，原則上是先整體變形矯正，后局部變形確定矯正順序，原則上是先整體變形矯正，后局部變形矯正。角變形先矯正，凹凸變形后矯正；矯正。角變形先矯正，凹凸變形后矯正；確定加熱部位和方法，由多人同時加熱效果較佳，有些確定加熱部位和方法，由多人同時加熱效果較佳，有些變形單靠熱矯正有困難，可以借助輔助工具外力來對適變形單靠熱矯正有困難，可以借助

29、輔助工具外力來對適當部位進行拉、壓、撐、頂、打等，加熱位置應(yīng)盡量避當部位進行拉、壓、撐、頂、打等，加熱位置應(yīng)盡量避開關(guān)鍵部位，避免同一位置反復(fù)多次加熱；開關(guān)鍵部位，避免同一位置反復(fù)多次加熱；選定合適的火焰和加熱溫度。選定合適的火焰和加熱溫度。矯正后要對構(gòu)件進行修整和檢查。矯正后要對構(gòu)件進行修整和檢查。 加熱矯正方法加熱矯正方法1 4 8 6 3 25 71 4 5 3 245加熱線三角形加熱翼板豎板加熱線線狀加熱蓋板腹板加熱線加熱線454545f（a）（b）（d）（e）（c） 3. 事故實例分析事故實例分析 實例實例1某橋主梁為某橋主梁為24m跨工字形焊接鋼板梁，跨工字形焊接鋼板梁，上翼緣因焊

30、前預(yù)彎量不夠，焊后產(chǎn)生角變形；下翼緣因上翼緣因焊前預(yù)彎量不夠，焊后產(chǎn)生角變形；下翼緣因拼裝不正確，加上焊接引起下翼緣與腹板不垂直。拼裝不正確，加上焊接引起下翼緣與腹板不垂直。 -48024-190012-48024加熱線90加熱線 實例實例2某鋼板焊接主梁，為工字形截面，在某鋼板焊接主梁，為工字形截面，在焊接橫向加勁肋和節(jié)點板（水平）之后腹板產(chǎn)生凹焊接橫向加勁肋和節(jié)點板（水平）之后腹板產(chǎn)生凹凸變形，凹凸范圍為凸變形，凹凸范圍為300600，深度，深度36mm 。 橫 肋 板節(jié) 點 板3 - 6 m m353.2.3 鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故 鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂的特征：鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂

31、的特征： 1）破壞時的應(yīng)力常小于鋼材的屈服強度；）破壞時的應(yīng)力常小于鋼材的屈服強度； 2）破壞前沒有顯著變形，吸收能量很小，破壞突然發(fā)）破壞前沒有顯著變形，吸收能量很小，破壞突然發(fā)生，無事故先兆；生，無事故先兆； 3）斷口平齊光亮。）斷口平齊光亮。 1.脆性斷裂產(chǎn)生的原因脆性斷裂產(chǎn)生的原因 1）材質(zhì)缺陷）材質(zhì)缺陷 碳、硫、磷、氧、氮、氫等元素的含量過高時，會碳、硫、磷、氧、氮、氫等元素的含量過高時，會降低其塑性和韌性；鋼材的冶金缺陷，如偏析、非金屬降低其塑性和韌性；鋼材的冶金缺陷，如偏析、非金屬夾雜、裂紋及分層等也將降低抵抗脆性斷裂的能力。夾雜、裂紋及分層等也將降低抵抗脆性斷裂的能力。 36

32、1.脆性斷裂產(chǎn)生的原因脆性斷裂產(chǎn)生的原因 2）應(yīng)力集中）應(yīng)力集中 應(yīng)力集中越嚴重，鋼材的塑性降低愈多，同時脆性應(yīng)力集中越嚴重，鋼材的塑性降低愈多，同時脆性斷裂的危險性也愈大。應(yīng)力集中主要與構(gòu)造細節(jié)有關(guān)：斷裂的危險性也愈大。應(yīng)力集中主要與構(gòu)造細節(jié)有關(guān)： 在構(gòu)件的設(shè)計和制作中，孔洞、刻槽、凹角、缺口、在構(gòu)件的設(shè)計和制作中，孔洞、刻槽、凹角、缺口、裂紋以及截面突變等缺陷在所難免。裂紋以及截面突變等缺陷在所難免。 焊接結(jié)構(gòu)的各種缺陷將成為斷裂源。焊接結(jié)構(gòu)的各種缺陷將成為斷裂源。 3）使用環(huán)境）使用環(huán)境 當鋼結(jié)構(gòu)受到較大的動載作用或者處于較低的環(huán)境當鋼結(jié)構(gòu)受到較大的動載作用或者處于較低的環(huán)境溫度下工作時

33、，鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性增大。溫度下工作時，鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性增大。 37 1.脆性斷裂產(chǎn)生的原因脆性斷裂產(chǎn)生的原因 4）鋼板厚度）鋼板厚度 鋼板越厚，脆性破壞傾向愈大。鋼板越厚，脆性破壞傾向愈大。“層狀撕裂層狀撕裂”問題應(yīng)引起高度重視。問題應(yīng)引起高度重視。 綜上所述，材質(zhì)缺陷、應(yīng)力集中、使用環(huán)境以綜上所述，材質(zhì)缺陷、應(yīng)力集中、使用環(huán)境以及鋼板厚度是影響脆性斷裂的主要因素。及鋼板厚度是影響脆性斷裂的主要因素。在動載作在動載作用下，嚴重的應(yīng)力集中加上材質(zhì)缺陷、殘余應(yīng)力、用下，嚴重的應(yīng)力集中加上材質(zhì)缺陷、殘余應(yīng)力、冷卻硬化、低溫環(huán)境等往往是導(dǎo)致脆性斷裂的根本冷卻硬化、低溫環(huán)境等往往是導(dǎo)致脆性斷

34、裂的根本原因。原因。 38 2. 脆性斷裂的防治措施脆性斷裂的防治措施1）合理選擇鋼材）合理選擇鋼材 根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法以及工根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法以及工作環(huán)境選擇鋼種；尤其是在低溫下承受動載的重要的焊作環(huán)境選擇鋼種；尤其是在低溫下承受動載的重要的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇韌性高的材料。接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇韌性高的材料。2）合理設(shè)計）合理設(shè)計 選擇合理的結(jié)構(gòu)型式；避免或減少應(yīng)力集中選擇合理的結(jié)構(gòu)型式；避免或減少應(yīng)力集中；提高提高接頭或節(jié)點的承載力設(shè)計值；滿足強度和穩(wěn)定的前提下接頭或節(jié)點的承載力設(shè)計值；滿足強度和穩(wěn)定的前提下盡量采用薄鋼板；避免焊縫集中布置或重疊交叉。盡量采用薄鋼

35、板；避免焊縫集中布置或重疊交叉。 39 2. 脆性斷裂的防治措施脆性斷裂的防治措施 3）合理制作和安裝）合理制作和安裝 采取合理的制作安裝工藝以減少各種缺陷及焊接采取合理的制作安裝工藝以減少各種缺陷及焊接殘余應(yīng)力、裝配應(yīng)力。殘余應(yīng)力、裝配應(yīng)力。 4）合理使用及時維修）合理使用及時維修 按照設(shè)計規(guī)定的用途、荷載及環(huán)境使用，不得隨意按照設(shè)計規(guī)定的用途、荷載及環(huán)境使用，不得隨意變更。建立必要的維修措施，監(jiān)視缺陷或損壞情況，以變更。建立必要的維修措施，監(jiān)視缺陷或損壞情況，以防患于未然。防患于未然。 403.2.4 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞事故鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞事故 1.脆疲勞破壞的概念及其影響因素脆疲勞破壞的概

36、念及其影響因素 疲勞破壞是指鋼材或構(gòu)件在反復(fù)交變荷載作用下在疲勞破壞是指鋼材或構(gòu)件在反復(fù)交變荷載作用下在拉力遠低于抗拉極限強度甚至屈服點的情況下發(fā)生的一拉力遠低于抗拉極限強度甚至屈服點的情況下發(fā)生的一種破壞。種破壞。 疲勞破壞的特點：疲勞破壞的特點：1）結(jié)構(gòu)在反復(fù)交變動載作用下的破壞，而塑性破壞和脆）結(jié)構(gòu)在反復(fù)交變動載作用下的破壞，而塑性破壞和脆性破壞是鋼結(jié)構(gòu)在靜載作用下的破壞。性破壞是鋼結(jié)構(gòu)在靜載作用下的破壞。2）疲勞破壞經(jīng)歷了裂縫起始、擴展和斷裂的漫長過程，）疲勞破壞經(jīng)歷了裂縫起始、擴展和斷裂的漫長過程，而脆性破壞往往是無任何先兆的情況下突然發(fā)生。而脆性破壞往往是無任何先兆的情況下突然發(fā)生

37、。 3）疲勞破壞斷口一般分為疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)。）疲勞破壞斷口一般分為疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)。疲勞區(qū)疲勞區(qū)記載記載了裂縫擴展和閉合的過程，顏色發(fā)暗，表面有較清楚的了裂縫擴展和閉合的過程，顏色發(fā)暗，表面有較清楚的疲勞紋理，呈沙灘狀或波紋狀。疲勞紋理，呈沙灘狀或波紋狀。瞬斷區(qū)瞬斷區(qū)反映了當構(gòu)件截反映了當構(gòu)件截面因裂縫擴展削弱到一臨界尺寸時脆性斷裂的特點，瞬面因裂縫擴展削弱到一臨界尺寸時脆性斷裂的特點，瞬斷區(qū)晶粒粗亮。斷區(qū)晶粒粗亮。疲 勞 源疲 勞 區(qū)瞬 斷 區(qū) 2.影響疲勞破壞的因素影響疲勞破壞的因素 （1）應(yīng)力幅）應(yīng)力幅 （2）構(gòu)造細節(jié)）構(gòu)造細節(jié)鋼材的內(nèi)部缺陷，如偏折、夾渣；鋼材的內(nèi)部缺陷，如偏折、夾渣；制

38、作過程中剪切、沖孔、切割；制作過程中剪切、沖孔、切割；焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；焊接缺陷，如：氣孔、夾渣、咬肉、未焊透等；焊接缺陷，如：氣孔、夾渣、咬肉、未焊透等；非焊接結(jié)構(gòu)的孔洞、刻槽等；非焊接結(jié)構(gòu)的孔洞、刻槽等；構(gòu)件的截面突變；構(gòu)件的截面突變；結(jié)構(gòu)由于安裝、溫度應(yīng)力、不均勻沉降等產(chǎn)生的附加應(yīng)結(jié)構(gòu)由于安裝、溫度應(yīng)力、不均勻沉降等產(chǎn)生的附加應(yīng)力集中。力集中。（3）循環(huán)次數(shù)）循環(huán)次數(shù) n=5106次視為各類構(gòu)件和連接疲勞極限對應(yīng)的應(yīng)力循次視為各類構(gòu)件和連接疲勞極限對應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。環(huán)次數(shù)。 minmax 3.提高和改善疲勞性能的措施提高和改善疲勞性能的措施1）精心選材

39、。用于動載作用的鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，嚴格控制）精心選材。用于動載作用的鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，嚴格控制鋼材的缺陷，選擇優(yōu)質(zhì)鋼材；鋼材的缺陷，選擇優(yōu)質(zhì)鋼材；A-E級別越來越高級別越來越高 /化學(xué)成分控制范圍越來越窄化學(xué)成分控制范圍越來越窄/機械性能要求提高機械性能要求提高/沖擊要求越來越低沖擊要求越來越低.A- 沒有要求沒有要求,B- 20度要求度要求,C- 0度要求度要求,D- -20度要求度要求,E- -40度要求度要求, Q235分分A、B、C、D四級四級(GB700-88) Q235A級含級含C0.140.22% Mn0.300.65Si0.30S0.050P0.045 Q235B級含級含C0.120.

40、20% Mn0.300.670Si0.30S0.045P0.045 Q235C級含級含C0.18% Mn0.350.80Si0.30S0.040P0.040 Q235D級含級含C0.17% Mn0.350.80Si0.35S0.040P0.0352）精心設(shè)計。力求減少截面突變，避免焊縫集中，使鋼）精心設(shè)計。力求減少截面突變，避免焊縫集中，使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造合理化；結(jié)構(gòu)構(gòu)造合理化；3）精心制作。使缺陷、殘余應(yīng)力等減小到最低程度；）精心制作。使缺陷、殘余應(yīng)力等減小到最低程度；4）精心施工。避免附加應(yīng)力集中的影響；）精心施工。避免附加應(yīng)力集中的影響；5）正確使用。避免對結(jié)構(gòu)的局部損害，如劃痕、開孔、）正確

41、使用。避免對結(jié)構(gòu)的局部損害，如劃痕、開孔、撞擊等；撞擊等；6）修補焊縫。）修補焊縫。 修補焊縫的方法：修補焊縫的方法： 對接焊縫，磨去焊縫表面余高部分。如果焊縫內(nèi)部無顯對接焊縫，磨去焊縫表面余高部分。如果焊縫內(nèi)部無顯著缺陷，疲勞強度可以提高到和母材相同。著缺陷，疲勞強度可以提高到和母材相同。 角焊縫，應(yīng)打磨焊趾。不僅磨去切口，還要將板磨去角焊縫，應(yīng)打磨焊趾。不僅磨去切口，還要將板磨去0.5mm，以除去侵入的焊渣。打磨后的表面不應(yīng)有明，以除去侵入的焊渣。打磨后的表面不應(yīng)有明顯刻痕。顯刻痕。 對于角焊縫的趾部，用氣體保護鎢弧重新熔化，可以起對于角焊縫的趾部，用氣體保護鎢弧重新熔化，可以起到消除切口

42、的作用。到消除切口的作用。 在焊縫及附近金屬表層采用噴射金屬丸?；蝈N擊等方法在焊縫及附近金屬表層采用噴射金屬丸?；蝈N擊等方法引入殘余壓應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力和錘擊造成的冷工硬化均引入殘余壓應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力和錘擊造成的冷工硬化均會使疲勞強度提高，同時尖銳切口也被緩減。會使疲勞強度提高，同時尖銳切口也被緩減。 4. 事故實例事故實例 某廠均熱爐車間某廠均熱爐車間15m變截面鉚接吊車梁。變截面鉚接吊車梁。1987年年9月月29日，該梁的右端變截面處的下翼緣和腹板發(fā)日，該梁的右端變截面處的下翼緣和腹板發(fā)生突發(fā)性撕裂，斷口處于變截面轉(zhuǎn)折處。生突發(fā)性撕裂，斷口處于變截面轉(zhuǎn)折處。 吊車梁的使用（即吊車運行）情況調(diào)

43、查結(jié)果：車間吊車梁的使用（即吊車運行）情況調(diào)查結(jié)果：車間廠房跨度廠房跨度36m，車間內(nèi)設(shè)置了，車間內(nèi)設(shè)置了50t鉗式吊車鉗式吊車3臺，太臺，太原產(chǎn)原產(chǎn)2050t鉗式吊車鉗式吊車1臺。自臺。自1960年年7月投產(chǎn)至吊月投產(chǎn)至吊車梁發(fā)生破壞，已使用車梁發(fā)生破壞，已使用27年。該車間鉗式吊車停止運年。該車間鉗式吊車停止運行時間是：每次小修（每周一次）停行時間是：每次小修（每周一次）停48h，每次中修，每次中修（年度檢修）停（年度檢修）停1018d，每次大修（每次一周期），每次大修（每次一周期）停停30d。平均每年工作。平均每年工作326d，每天實際工作，每天實際工作17h，每小時運行每小時運行15次

44、，荷載循環(huán)次數(shù)為次，荷載循環(huán)次數(shù)為2.245106次。次。吊車無超負荷使用史，吊車梁發(fā)生破壞時的起重量為吊車無超負荷使用史，吊車梁發(fā)生破壞時的起重量為13.5t。 調(diào)查數(shù)據(jù)表明：該變截面吊車梁已調(diào)查數(shù)據(jù)表明：該變截面吊車梁已超過疲勞壽命超過疲勞壽命。但就一般情況而言，荷載循環(huán)次數(shù)達到了疲勞周期不一但就一般情況而言，荷載循環(huán)次數(shù)達到了疲勞周期不一定就產(chǎn)生損傷，況且因該梁正處在運行的極端位置，吊定就產(chǎn)生損傷，況且因該梁正處在運行的極端位置，吊車運行只能到達梁的中部，可梁的破壞部位不是在吊車車運行只能到達梁的中部，可梁的破壞部位不是在吊車運行最頻繁的運行最頻繁的43號柱那一端，而是在受力狀態(tài)較好的號

45、柱那一端，而是在受力狀態(tài)較好的45號柱一端。號柱一端。 破壞原因有二：一是在制作安裝時，因破壞原因有二：一是在制作安裝時，因鉚釘孔不對鉚釘孔不對位而被擴大位而被擴大，減少了母材的受力面積；二是組成該吊車，減少了母材的受力面積；二是組成該吊車梁下翼緣的梁下翼緣的主體金屬有晶格缺陷主體金屬有晶格缺陷。由于這些原因，降低。由于這些原因，降低了構(gòu)件的強度和疲勞壽命。了構(gòu)件的強度和疲勞壽命。473.2.5 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故 1.鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類型及產(chǎn)生的原因鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類型及產(chǎn)生的原因 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故可分為整體失穩(wěn)事故和局部失穩(wěn)鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故可分為整體失穩(wěn)事故和局部失穩(wěn)事故兩大類。事故

46、兩大類。 （1）整體失穩(wěn)事故原因）整體失穩(wěn)事故原因1）設(shè)計錯誤。計算簡圖及支座約束與實際不符，設(shè)計安）設(shè)計錯誤。計算簡圖及支座約束與實際不符，設(shè)計安全儲備過小等全儲備過小等 。2）制作缺陷。初彎曲、初偏心、熱軋冷加工以及焊接產(chǎn)）制作缺陷。初彎曲、初偏心、熱軋冷加工以及焊接產(chǎn)生的殘余變形等。生的殘余變形等。3）臨時支撐不足。安裝過程中，臨時支撐設(shè)置不合理或）臨時支撐不足。安裝過程中，臨時支撐設(shè)置不合理或者數(shù)量不足，造成構(gòu)件失穩(wěn)，致使結(jié)構(gòu)倒塌或傾覆。者數(shù)量不足，造成構(gòu)件失穩(wěn)，致使結(jié)構(gòu)倒塌或傾覆。 4）使用不當。隨意改造使用功能；改變構(gòu)件的受力狀態(tài)；）使用不當。隨意改造使用功能；改變構(gòu)件的受力狀態(tài)；

47、由積灰或增加懸吊設(shè)備引起的超載；基礎(chǔ)的不均勻沉降由積灰或增加懸吊設(shè)備引起的超載；基礎(chǔ)的不均勻沉降和溫度應(yīng)力引起的附加變形；意外的沖擊荷載等。和溫度應(yīng)力引起的附加變形；意外的沖擊荷載等。 （2）局部失穩(wěn)事故原因）局部失穩(wěn)事故原因1）設(shè)計錯誤。忽視甚至不進行構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗算。）設(shè)計錯誤。忽視甚至不進行構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗算。2）構(gòu)造不當。局部受集中力較大的部位，原則上應(yīng)設(shè)置）構(gòu)造不當。局部受集中力較大的部位，原則上應(yīng)設(shè)置構(gòu)造加勁肋；為了保證構(gòu)件在運輸過程中不變形也須設(shè)構(gòu)造加勁肋；為了保證構(gòu)件在運輸過程中不變形也須設(shè)置橫隔、加勁肋等。置橫隔、加勁肋等。3）原始缺陷。包括鋼材的負公差嚴重超規(guī)，制作過程中

48、）原始缺陷。包括鋼材的負公差嚴重超規(guī)，制作過程中焊接等工藝產(chǎn)生的局部鼓曲和波浪形變形等焊接等工藝產(chǎn)生的局部鼓曲和波浪形變形等 。4）吊點位置不合理。）吊點位置不合理。 2.鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的處理與防范鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的處理與防范 失穩(wěn)事故應(yīng)以防范為主，應(yīng)做好以下工作：失穩(wěn)事故應(yīng)以防范為主，應(yīng)做好以下工作： （1）設(shè)計人員應(yīng)強化穩(wěn)定設(shè)計理念）設(shè)計人員應(yīng)強化穩(wěn)定設(shè)計理念 1）結(jié)構(gòu)的整體布置必須考慮整個體系及其組成部分的）結(jié)構(gòu)的整體布置必須考慮整個體系及其組成部分的穩(wěn)定性要求。穩(wěn)定性要求。 2）計算簡圖必須符合實際受力情況。）計算簡圖必須符合實際受力情況。 3）構(gòu)件的穩(wěn)定計算與細部構(gòu)造的穩(wěn)定計算必須配合，）構(gòu)件

49、的穩(wěn)定計算與細部構(gòu)造的穩(wěn)定計算必須配合，尤其要有強節(jié)點的概念。尤其要有強節(jié)點的概念。 4）強度問題通常采用一階分析，而穩(wěn)定問題原則上應(yīng)）強度問題通常采用一階分析，而穩(wěn)定問題原則上應(yīng)采用二階分析。采用二階分析。 5）疊加原理不適用于穩(wěn)定問題。）疊加原理不適用于穩(wěn)定問題。 6）應(yīng)考慮整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相關(guān)影響。）應(yīng)考慮整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相關(guān)影響。（2）制作應(yīng)力求減少缺陷）制作應(yīng)力求減少缺陷 通過合理的工藝和質(zhì)量控制措施將初彎曲、初偏心、通過合理的工藝和質(zhì)量控制措施將初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力等缺陷減少到最低程度殘余應(yīng)力等缺陷減少到最低程度 。（3）施工應(yīng)確保安裝過程中的安全）施工應(yīng)確保安裝過程中

50、的安全 制定科學(xué)的施工組織設(shè)計，采用合理的吊裝方案，制定科學(xué)的施工組織設(shè)計，采用合理的吊裝方案，精心布置臨時支撐，以防止鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中失穩(wěn)，確精心布置臨時支撐，以防止鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中失穩(wěn)，確保結(jié)構(gòu)安全。保結(jié)構(gòu)安全。 （4）正確使用鋼結(jié)構(gòu)建筑物）正確使用鋼結(jié)構(gòu)建筑物 。 定期檢查和維護；當需要進行工藝流程和使用功定期檢查和維護；當需要進行工藝流程和使用功能改造時，必須與設(shè)計單位或有關(guān)專業(yè)人士協(xié)商，不得能改造時，必須與設(shè)計單位或有關(guān)專業(yè)人士協(xié)商，不得擅自增加負荷或改變構(gòu)件受力。擅自增加負荷或改變構(gòu)件受力。 3.事故實例分析事故實例分析（1）事故概況）事故概況 河北省某廠鑄造車間，總長83m，分三

51、期建成。第一期工程第一期工程于1983年10月完工，共15間，開間3.3m。為鋼筋混凝土吊車梁，三鉸拱式輕鋼屋架。屋面為輕鋼檁條，上鋪木望板，掛水泥瓦。屋架下弦標高10.5m，磚墻承重。第二期工程第二期工程為由原車間向東接建8個開間，開間尺寸4m，屋架下弦標高8.25m。其余同第一期工程。第三期工程第三期工程于84年7月開始在室內(nèi)增建兩排鋼筋混凝土柱，橫向柱距16.5m，縱向柱距與廠房開間相同。南排柱緊靠廠房南墻，柱頂為現(xiàn)澆鋼筋混凝土吊車梁，設(shè)3t和5t吊車各一臺。86年1月投入使用。 3.事故實例分析事故實例分析（1）事故概況）事故概況(續(xù)續(xù)) 該工程未經(jīng)正式設(shè)計單位設(shè)計，未考慮抗震設(shè)計，并

52、由農(nóng)村非正式施工單位施工。1987年11月27日下午2時10分，廠房中工人正在澆注鐵水，突然有一根屋架上弦支撐的圓鋼掉下來，接著發(fā)現(xiàn)屋架下弦嚴重下垂從室外看屋蓋上弦三角形變?yōu)椤叭恕弊中巍Ｖ?時52分，屋頂開始掉灰塵，緊接著整個屋蓋23榀三鉸拱式輕鋼屋架全部倒塌。頂部部分墻體倒塌。幸運的是車間人員發(fā)現(xiàn)險情后，迅速撤出，只有3人受輕傷，未造成重大傷亡。但造成嚴重的直接和間接經(jīng)濟損失。 1020165002480200004000833001510006.200165002000010.500(b)(a)1020165002480200004000833001510006.2001650020000

53、10.500(b)(a)平面圖平面圖剖面圖剖面圖（2）事故原因）事故原因1）屋架選型不當。）屋架選型不當。該廠房為熱加工車間，20m跨。內(nèi)設(shè)吊車2臺，處于7度地震區(qū)。廠房跨度大，有振動荷載，并且處于高溫工作環(huán)境。屋蓋結(jié)構(gòu)選用了單榀和整體剛度都很差的三鉸拱式輕鋼屋架，與有關(guān)規(guī)定不符。2）屋架上弦斜梁不滿足整體穩(wěn)定性要求。）屋架上弦斜梁不滿足整體穩(wěn)定性要求。屋架上弦斜梁采用空間桁架式結(jié)構(gòu)，三角形組合截面，上弦為雙角鋼，下弦為單根圓鋼。原鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TJ17-74）中規(guī)定：“三鉸拱屋架的三角形截面組合斜梁，為了滿足整體穩(wěn)定性要求，其截面高度與斜梁長度的比值不得小于l/18?！睂嶋H工程中，一般采用

54、1/15左右。而本工程斜梁高跨比只有0.5/10.8=1/21.6，不能滿足整體穩(wěn)定性要求。（2）事故原因）事故原因(續(xù)續(xù))3）屋架斜梁上、下弦桿強度不足。）屋架斜梁上、下弦桿強度不足。屋架斜梁上弦采用2505角鋼，下弦采用120圓鋼。經(jīng)復(fù)算，在正常荷載作用下，上弦壓應(yīng)力為183.1MPa，下弦拉應(yīng)力達363.5MPa，均大于其允許應(yīng)力。 4）不應(yīng)采用磚墻承重方案。）不應(yīng)采用磚墻承重方案。第一期工程屋架下弦標高10.5m，這樣高的廠房，采用帶壁垛磚墻承重是不安全的。而應(yīng)采用鋼筋混凝土柱。5）未做抗震設(shè)計。）未做抗震設(shè)計。該工程位于7度地震區(qū)，而設(shè)計中未考慮抗震設(shè)防。 （3）教訓(xùn)）教訓(xùn)1）結(jié)構(gòu)選

55、型應(yīng)十分謹慎。）結(jié)構(gòu)選型應(yīng)十分謹慎。對有振動荷載或跨度大于18m的建筑不要選用輕鋼屋架。凡柱高在9m或9m以上的，不論房屋跨度大小和承重大小均不得采用磚排架承重方案。2）嚴禁在施工和使用中超載，嚴禁隨意在屋架上增加荷）嚴禁在施工和使用中超載，嚴禁隨意在屋架上增加荷載。載。對積灰較多的廠房，除設(shè)計時必須按規(guī)定考慮積灰荷載外，使用中應(yīng)指定專人負責，定期進行清掃，以防給屋架增加負擔。3）應(yīng)加強對建筑設(shè)計施工的管理。）應(yīng)加強對建筑設(shè)計施工的管理。嚴禁無證設(shè)計、無證施工。573.2.6 鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕事故鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕事故 生銹腐蝕將會引起構(gòu)件截面減小，承載力下降，因生銹腐蝕將會引起構(gòu)件截面減小，承載力下降

56、，因腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)生的“銹坑銹坑”將使鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞的可能性增將使鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞的可能性增大。再也將影響鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。大。再也將影響鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。 1銹蝕的類型及影響因素銹蝕的類型及影響因素（1）銹蝕的類型）銹蝕的類型 1）化學(xué)腐蝕。鋼材直接與大氣或工業(yè)廢氣中含有的氧氣、）化學(xué)腐蝕。鋼材直接與大氣或工業(yè)廢氣中含有的氧氣、碳酸氣、硫酸氣或非電介質(zhì)液體發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)碳酸氣、硫酸氣或非電介質(zhì)液體發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。生的腐蝕。2）電化學(xué)腐蝕。鋼材內(nèi)部有其他金屬雜質(zhì)，具有不同的）電化學(xué)腐蝕。鋼材內(nèi)部有其他金屬雜質(zhì)，具有不同的電極電位，在與電介質(zhì)或水、潮濕氣體接觸時，產(chǎn)生原電極電

57、位，在與電介質(zhì)或水、潮濕氣體接觸時，產(chǎn)生原電池作用，使鋼材腐蝕。電池作用，使鋼材腐蝕。 1銹蝕的類型及影響因素銹蝕的類型及影響因素（2）不同環(huán)境下的腐蝕因素分析）不同環(huán)境下的腐蝕因素分析1）大氣腐蝕。）大氣腐蝕。由于大氣中水和氧等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕。主由于大氣中水和氧等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕。主要影響因素為濕度、降水量、日照量、大氣污染物質(zhì)等。要影響因素為濕度、降水量、日照量、大氣污染物質(zhì)等。2）淡水腐蝕。）淡水腐蝕。影響因素有溫度、氧氣濃度等。淡水中常溶解有鈣、影響因素有溫度、氧氣濃度等。淡水中常溶解有鈣、鎂等礦物，其含量高時，稱為硬水。在硬水中，鋼材的腐蝕速鎂等礦物，其含量高時，稱為硬

58、水。在硬水中，鋼材的腐蝕速度有所減慢。度有所減慢。3）酸腐蝕。）酸腐蝕。主要影響因素為氫離子濃度、酸的類型和溫度等。主要影響因素為氫離子濃度、酸的類型和溫度等。4）堿腐蝕。）堿腐蝕。主要影響因素有溫度、壓力、主要影響因素有溫度、壓力、PH值和堿金屬種類值和堿金屬種類（一般認為堿金屬的原子量越大，腐蝕性越強）等。（一般認為堿金屬的原子量越大，腐蝕性越強）等。5）鹽類腐蝕。）鹽類腐蝕。主要影響因素有鹽的種類、濃度、溫度等。主要影響因素有鹽的種類、濃度、溫度等。6）海水腐蝕。）海水腐蝕。主要影響因素有與海水介質(zhì)的接觸深度、海水流速、主要影響因素有與海水介質(zhì)的接觸深度、海水流速、海生物、海水溫度等。海

59、生物、海水溫度等。7）土壤腐蝕。）土壤腐蝕。影響因素有土壤性質(zhì)（孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)、含水量、影響因素有土壤性質(zhì)（孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)、含水量、電阻率、酸堿度、含鹽量微生物等。電阻率、酸堿度、含鹽量微生物等。2鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理及防腐方法鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理及防腐方法 （1）新建鋼結(jié)構(gòu)防銹）新建鋼結(jié)構(gòu)防銹1）涂料敷蓋法）涂料敷蓋法。即在鋼材表面敷蓋一層涂料，使之與大。即在鋼材表面敷蓋一層涂料，使之與大氣隔絕，以防銹蝕。氣隔絕，以防銹蝕。2）金屬敷蓋法）金屬敷蓋法。即在鋼材表面鍍上一層其他金屬。所鍍。即在鋼材表面鍍上一層其他金屬。所鍍金屬可使鋼材與其他介質(zhì)隔絕，也可能是鍍層金屬的電金屬可使鋼材與其他介質(zhì)隔絕，也可

60、能是鍍層金屬的電極電位更低于鐵，起到犧牲陽極（鍍層金屬）保護陰極極電位更低于鐵，起到犧牲陽極（鍍層金屬）保護陰極（鐵）的作用。（鐵）的作用。（2）原有鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理）原有鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理1）銹蝕程度的分級和檢查）銹蝕程度的分級和檢查 銹蝕程度分級。銹蝕程度分級。A級級良好。構(gòu)件基本沒有銹蝕，涂層漆膜還有光澤；個別構(gòu)件良好。構(gòu)件基本沒有銹蝕，涂層漆膜還有光澤；個別構(gòu)件可有少量銹點?？捎猩倭夸P點。B級級局部銹蝕。構(gòu)件基本沒有銹蝕，面漆有局部脫落，底漆完局部銹蝕。構(gòu)件基本沒有銹蝕，面漆有局部脫落，底漆完好；個別構(gòu)件有少量銹點，或構(gòu)件邊緣、死角、縫隙、隱蔽部好；個別構(gòu)件有少量銹點，或構(gòu)件邊緣、死角、縫隙