鋼結(jié)構(gòu)工程事故分析與處理

鋼結(jié)構(gòu)工程事故分析與處理第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷一、鋼材的性能及缺陷１．鋼材的化學(xué)成分鋼材的種類很多，建筑結(jié)構(gòu)用鋼材需具有較高強(qiáng)度，較好的塑性、韌性，足夠的變性能力，以及適應(yīng)冷熱加工和焊接的性能。目前，建筑結(jié)構(gòu)用鋼主要有低碳鋼和低合金鋼兩種。低碳鋼中，鐵約占９９％，碳只占０．１４％~０．２２％，此外便是硅（Ｓｉ）、錳（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ，不經(jīng)常有）等微量元素，還有在冶煉中不易除盡的有害元素，如硫（Ｓ）、磷（Ｐ）、氧（Ｏ）、氮（Ｎ）、氫（Ｈ）等。下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷在低碳鋼中添加用以改善鋼材性能的某些合金元素，如錳（Ｍｎ）、釩（Ｖ）、鎳（Ｎｉ）、鉻（Ｃｒ）等，就可得到低合金鋼。碳和這些元素雖然含量很低（總和僅占１％２％），但卻決定著鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性、可焊性和耐腐蝕性，其中，硫、磷是常見的有害元素，應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)，控制其含量。鋼材在高溫下進(jìn)行軋制、鍛造、焊接、鉚接等熱加工時(shí)，會(huì)使鋼內(nèi)的硫化亞鐵（ＦｅＳ）熔化，形成微裂，使鋼材變脆，即所謂的“熱脆現(xiàn)象”。另外，硫還會(huì)降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹蝕性，要求含量０．０３５％~０．０５０％。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷磷的存在可提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕性，但會(huì)嚴(yán)重地降低其塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性等；特別是在低溫條件下，會(huì)使鋼材變得很脆（低溫冷脆）。另外，適量的磷和銅共存可以提高強(qiáng)度，但最明顯的還是提高鋼的耐腐蝕性能，要求含量０．０３５％~０．０４５％。２．鋼材的物理力學(xué)性能影響鋼結(jié)構(gòu)性能的鋼材物理力學(xué)指標(biāo)除常用的強(qiáng)度和塑性外，還有以下幾種：（１）冷彎。冷彎性能是指鋼材在常溫下冷加工彎曲產(chǎn)生塑性變形時(shí)抵抗裂紋產(chǎn)生的一種能力。（２）沖擊韌性。沖擊韌性是衡量鋼材斷裂時(shí)吸收機(jī)械能量的能力，是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷（３）可焊性。鋼材的可焊性可分為施工上的可焊性和使用上的可焊性兩種類型。施工上的可焊性是指焊縫金屬產(chǎn)生裂紋的敏感性，以及由于焊接加熱的影響，近縫區(qū)母材的淬硬和產(chǎn)生裂紋的敏感性以及焊接后的熱影響區(qū)的大小。可焊性好是指在一定的焊接工藝條件下，焊縫金屬和近縫區(qū)鋼材均不產(chǎn)生裂紋。使用上的可焊性則指焊接接頭和焊縫的缺口韌性（沖擊韌性），以及熱影響區(qū)的延伸性（塑性）。要求焊接結(jié)構(gòu)在施焊后的力學(xué)性能不低于母材的力學(xué)性能。（４）疲勞。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷鋼材的疲勞是指其在循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作用下，裂紋生成、擴(kuò)展以致斷裂破壞的現(xiàn)象。鋼材疲勞破壞時(shí)，截面上的應(yīng)力低于鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼材在疲勞破壞之前，并不出現(xiàn)明顯的變形或局部收縮；它和脆性斷裂一樣，是突然破壞的。（５）腐蝕。鋼材的腐蝕有大氣腐蝕、介質(zhì)腐蝕和應(yīng)力腐蝕。鋼材的介質(zhì)腐蝕主要發(fā)生在化工車間、儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽、海洋結(jié)構(gòu)等一些和腐蝕性介質(zhì)接觸的鋼結(jié)構(gòu)中，腐蝕速度和防腐措施取決于腐蝕性介質(zhì)的作用情況。鋼材的應(yīng)力腐蝕是指其在腐蝕性介質(zhì)侵蝕和靜應(yīng)力長(zhǎng)期作用下的材質(zhì)脆化現(xiàn)象，如海洋鋼結(jié)構(gòu)在海水和靜應(yīng)力長(zhǎng)期作用下的“靜疲勞”。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷根據(jù)國(guó)外掛片試驗(yàn)結(jié)果，不刷涂層的兩面外露鋼材在大氣中的腐蝕速度為８~１７年１ｍｍ。（６）冷脆。在常溫下，鋼材本是塑性和韌性較好的金屬，但隨著溫度的降低，其塑性和韌性逐漸降低，即鋼材逐漸變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆現(xiàn)象”。３．鋼材的缺陷（１）發(fā)裂。發(fā)裂主要是由熱變形過程中（軋制或鍛造）鋼內(nèi)的氣泡及非金屬夾雜物引起的，經(jīng)常出現(xiàn)在軋件縱長(zhǎng)方向上，裂紋如發(fā)絲，一般裂紋長(zhǎng)２０~３０ｍｍ以下，有時(shí)為１００~１５０ｍｍ。發(fā)裂幾乎出現(xiàn)在所有鋼材的表面和內(nèi)部。發(fā)裂的防止最好由冶金工藝解決。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷(2)分層。分層是鋼材在厚度方向不密合，分成多層，但各層間依然相互連接并不脫離的現(xiàn)象。橫軋鋼板分層出現(xiàn)在鋼板的縱斷面上，縱軋鋼板分層出現(xiàn)在鋼板的橫斷面上。分層不影響垂直厚度方向的強(qiáng)度，但顯著降低冷彎性能。另外，在分層的夾縫處還容易銹蝕，甚至形成裂紋。分層將嚴(yán)重降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗脆斷能力。（３）白點(diǎn)。鋼材的白點(diǎn)是因含氫量過大和組織內(nèi)應(yīng)力太大，從而相互影響而形成的。它使鋼材質(zhì)地變松、變脆、喪失韌性、產(chǎn)生破裂。在煉鋼時(shí)，盡量不要使氫氣進(jìn)入鋼水中，并且做到鋼錠均勻退火，軋制前合理加熱，軋制后緩慢冷卻，即可避免鋼材中的白點(diǎn)。（４）內(nèi)部破裂。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷軋制鋼材過程中，若鋼材塑性較低或是軋制時(shí)壓量過小，特別是上下軋輥的壓力曲線不“相交”時(shí)，則會(huì)與外層的延伸量不等，從而引起鋼材的內(nèi)部破裂。這種缺陷可以用合適的軋制壓縮比（鋼錠直徑與鋼坯直徑之比）來補(bǔ)救。（５）斑疤。鋼材表面局部薄皮狀重疊稱為斑疤，這是一種表面粗糙的缺陷，它可能產(chǎn)生在各種軋材、型鋼及鋼板的表面。其特征為：因水容易浸入缺陷下部，會(huì)使鋼材冷卻加快，故缺陷處呈現(xiàn)棕色或黑色，斑疤容易脫落，形成表面凹坑。其長(zhǎng)度和寬度可達(dá)幾毫米，深度為０．０１~１．０ｍｍ不等。斑疤會(huì)使薄鋼板成型時(shí)的沖壓性能變壞，甚至產(chǎn)生裂紋和破裂。（６）劃痕。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷劃痕一般產(chǎn)生在鋼板的下表面上，主要是由軋鋼設(shè)備的某些零件摩擦所致。劃痕的寬度和深度肉眼可見，長(zhǎng)度不等，有時(shí)貫穿全長(zhǎng)。（７）切痕。切痕是薄板表面上常見的折疊比較好的形似接縫的褶皺，在屋面板與薄鐵板的表面上尤為常見。如果將形成的切痕的褶皺展平，鋼板易在該處裂開。（８）過熱。過熱是指鋼材加熱到上臨界點(diǎn)后，還繼續(xù)升溫時(shí)，其機(jī)械性能變差（如抗拉強(qiáng)度），特別是沖擊韌性顯著降低的現(xiàn)象。它是由于鋼材晶粒在經(jīng)過上臨界點(diǎn)后開始脹大所引起的，可用退火的方法使過熱金屬的結(jié)晶顆粒變細(xì)，恢復(fù)其機(jī)械性能。（９）過燒。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷當(dāng)金屬的加熱溫度很高時(shí)，鋼內(nèi)雜質(zhì)集中的邊界開始氧化或部分熔化時(shí)會(huì)發(fā)生過燒現(xiàn)象。（１０）機(jī)械性能不合格。鋼材的機(jī)械性能一般要求抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和截面收縮率四項(xiàng)指標(biāo)得到保證，有時(shí)再加上冷彎，用在動(dòng)力荷載和低溫時(shí)還必須要求沖擊韌性。如果上述機(jī)械性能大部分不合格，鋼材只能報(bào)廢，若僅有個(gè)別項(xiàng)達(dá)不到要求，可作等外品處理或用于次要構(gòu)件。（１１）夾雜。夾雜通常指的是非金屬夾雜，常見的為硫化物和氧化物，前者使鋼材在８００℃~１２００℃高溫下變脆，后者將降低鋼材的力學(xué)性能和工藝性能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷(12)脫碳。脫碳是指金屬加熱表面氧化后，表面含碳量比金屬內(nèi)層低的現(xiàn)象。主要出現(xiàn)在優(yōu)質(zhì)高碳鋼、合金鋼、低合金鋼中，中碳鋼有時(shí)也有此缺陷，鋼材脫碳后淬火將會(huì)降低鋼材強(qiáng)度、硬度及耐磨性。缺陷有表面缺陷和內(nèi)部缺陷，也有輕重之分。最嚴(yán)重的應(yīng)屬鋼材中形成的各種裂紋，應(yīng)高度重視其危害后果。二、鋼結(jié)構(gòu)加固制作中可能存在的缺陷鋼結(jié)構(gòu)的加工制作全過程是由一系列工序組成的，鋼結(jié)構(gòu)的缺陷也就可能產(chǎn)生于各工種的加工工藝中。１．鋼構(gòu)件的加工制作及可能產(chǎn)生的缺陷上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷鋼構(gòu)件的加工制作過程一般為：鋼材和型鋼的鑒定試驗(yàn)→鋼材的矯正→鋼材表面清洗和除銹→放樣和畫線→構(gòu)件切割→孔的加工→構(gòu)件的冷熱彎曲加工等。構(gòu)件加工制作可能產(chǎn)生各種缺陷，主要缺陷有以下幾方面：（１）鋼材的性能不合格。（２）矯正時(shí)引起的冷作硬化。（３）放樣尺寸和孔中心的偏差。（４）切割邊未作加工或加工未達(dá)到要求。（５）孔徑誤差。（６）構(gòu)件的冷加工引起的鋼材硬化和微裂紋。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷（７）構(gòu)件的熱加工引起的殘余應(yīng)力等。２．鉚接缺陷鉚接是將一端帶有預(yù)制釘頭的鉚釘，經(jīng)加熱后插入連接構(gòu)件的釘孔中，再用鉚釘槍將另一端打鉚成釘頭，以使連接達(dá)到緊固。鉚接有熱鉚和冷鉚兩種方法。鉚接傳力可靠，塑性、韌性均較好。在２０世紀(jì)上半葉以前，鉚接曾是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法。由于鉚接是現(xiàn)場(chǎng)熱作業(yè)，目前只在橋梁結(jié)構(gòu)和吊車梁構(gòu)件中偶爾使用。鉚接工藝帶來的缺陷歸納如下：（１）鉚釘本身不合格。（２）鉚釘孔引起的構(gòu)件截面削弱。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷（３）鉚釘松動(dòng)，鉚合質(zhì)量差。（４）鉚合溫度過高，引起局部鋼材硬化。（５）板件之間緊密度不夠。３．栓接缺陷栓接包括普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓連接兩大類。普通螺栓由于緊固力小，且螺栓桿與孔徑間空隙較大（主要指粗制螺栓），故受剪性能差，但受拉連接性能好，且裝卸方便，故通常應(yīng)用于安裝連接和需拆裝的結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)螺栓是繼鉚接連接之后發(fā)展起來的一種新型鋼結(jié)構(gòu)連接形式，它已成為當(dāng)今鋼結(jié)構(gòu)連接的主要手段之一。螺栓連接給鋼結(jié)構(gòu)帶來的主要缺陷有：上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷（１）螺栓孔引起構(gòu)件截面削弱。（２）普通螺栓連接在長(zhǎng)期動(dòng)載作用下的螺栓松動(dòng)。（３）高強(qiáng)螺栓連接預(yù)應(yīng)力松弛引起的滑移變形。（４）螺栓及附件鋼材質(zhì)量不合格。（５）孔徑及孔位偏差。（６）摩擦面處理達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，尤其是摩擦系數(shù)達(dá)不到要求。４．焊接缺陷焊接是鋼結(jié)構(gòu)最重要的連接手段。焊接方法種類很多，按焊接的自動(dòng)化程度一般分為手工焊接、半自動(dòng)焊接及自動(dòng)化焊接。焊接工藝可能存在以下缺陷：上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷（１）焊接材料不合格。手工焊采用的是焊條，自動(dòng)焊采用的是焊絲和焊劑。在實(shí)際工程中通常容易出現(xiàn)三個(gè)問題：一是焊接材料本身質(zhì)量有問題；二是焊接材料與母材不匹配；三是不注意焊接材質(zhì)的烘焙工作。（２）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、變脆開裂。（３）因焊接產(chǎn)生較大的焊接殘余變形。（４）因焊接產(chǎn)生嚴(yán)重的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中。（５）焊縫存在多種缺陷，如裂紋、焊瘤、邊緣未熔合、未焊透、咬肉、夾渣和氣孔等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的缺陷三、鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)中的缺陷鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)中可能產(chǎn)生的缺陷有以下幾方面：（１）運(yùn)輸過程中引起結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件產(chǎn)生的較大變形和損傷。（２）吊裝過程中引起結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件的較大變形和局部失穩(wěn)。（３）安裝過程中沒有足夠的臨時(shí)支撐或錨固，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件產(chǎn)生較大的變形、喪失穩(wěn)定性，甚至傾覆等。（４）施工連接（焊縫、螺栓連接）的質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求。（５）使用期間由于地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞。（６）沒有定期維護(hù)，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較嚴(yán)重腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的可靠性能。上一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理鋼結(jié)構(gòu)按破壞形式大致可分為：鋼結(jié)構(gòu)承載力與剛度的失效、鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)、鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞、鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕等。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的各種破壞又是相互聯(lián)系和相互影響的，在一個(gè)事故中有可能發(fā)現(xiàn)幾種形式的破壞，導(dǎo)致各種形式破壞的原因雖有不同，但大多具有一定的共性。一、鋼結(jié)構(gòu)承載力與剛度的失效１．鋼結(jié)構(gòu)承載力失效鋼結(jié)構(gòu)承載力失效主要指正常使用狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度被超過而導(dǎo)致破壞。其主要原因大致可歸納為：（１）鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)不合格。下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)重要的強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度fy和抗拉強(qiáng)度fｕ。另外，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受較大剪力或扭矩時(shí)，鋼材的抗剪強(qiáng)度fv也是一個(gè)重要的強(qiáng)度指標(biāo)。（２）連接強(qiáng)度不滿足要求。鋼結(jié)構(gòu)焊接連接的強(qiáng)度主要取決于焊接材料的強(qiáng)度及其與母材的匹配、焊接工藝、焊縫質(zhì)量和缺陷及其檢查和控制、焊接對(duì)母材熱影響區(qū)強(qiáng)度的影響等。螺栓連接強(qiáng)度的影響因素為：螺栓及其附件材料的質(zhì)量以及熱處理效果（高強(qiáng)度螺栓）、螺栓連接的施工技術(shù)工藝的控制，特別是高強(qiáng)度螺栓預(yù)應(yīng)力控制和摩擦面的處理、螺栓孔引起被連接構(gòu)件截面的削弱和應(yīng)力集中等。（３）使用荷載和條件的改變。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理使用荷載和條件的改變主要包括計(jì)算荷載的超載、部分構(gòu)件退出工作引起的其他構(gòu)件荷載的增加、溫度荷載、基礎(chǔ)不均勻沉降引起的附加荷載、意外的沖擊荷載、結(jié)構(gòu)加固過程中引起計(jì)算簡(jiǎn)圖的改變等。２．鋼結(jié)構(gòu)剛度失效鋼結(jié)構(gòu)剛度失效主要指結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生了影響其繼續(xù)承載或正常使用的塑性變形或振動(dòng)。其主要原因?yàn)椋海ǎ保┙Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度不滿足設(shè)計(jì)要求。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中，軸心受壓構(gòu)件不滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求；受彎構(gòu)件（梁）不滿足撓度的要求；壓彎構(gòu)件不滿足長(zhǎng)細(xì)比和撓度的要求等。（２）結(jié)構(gòu)支撐體系不夠。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理在鋼結(jié)構(gòu)中，支撐體系是保證結(jié)構(gòu)整體剛度的重要組成部分，它不僅對(duì)抵制水平荷載和抗震有利，而且會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的正常使用。二、鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)最突出的問題，長(zhǎng)期以來，許多工程技術(shù)人員對(duì)強(qiáng)度概念認(rèn)識(shí)清晰，對(duì)穩(wěn)定概念認(rèn)識(shí)單薄，并且存在強(qiáng)度重于穩(wěn)定的錯(cuò)誤思想。因此，在大量接連發(fā)生的鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故中付出了血的代價(jià)，得到了嚴(yán)重的教訓(xùn)。鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故分為整體失穩(wěn)事故和局部失穩(wěn)事故兩大類。１．影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要原因（１）構(gòu)件整體穩(wěn)定不滿足要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理影響它的主要參數(shù)為長(zhǎng)細(xì)比（λ＝l/r，其中，l為構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，r為截面的回轉(zhuǎn)半徑）。應(yīng)注意，截面兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度可能有所不同，以及構(gòu)件兩端實(shí)際支承情況與計(jì)算支承間的區(qū)別。（２）構(gòu)件有各類初始缺陷。在構(gòu)件的穩(wěn)定性分析中，各類初始缺陷對(duì)其極限承載力的影響比較顯著。這些初始缺陷主要包括：初彎曲、初偏心，熱軋和冷加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、殘余變形及其分布，焊接殘余應(yīng)力和殘余變形等。（３）構(gòu)件受力條件的改變。鋼結(jié)構(gòu)使用荷載和使用條件的改變，如超載、節(jié)點(diǎn)的破壞、溫度的變化、基礎(chǔ)的不均勻沉降、意外的沖擊荷載、結(jié)構(gòu)加固過程中計(jì)算簡(jiǎn)圖的改變等，引起受壓構(gòu)件應(yīng)力增加，或使受拉構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)槭軌簶?gòu)件，從而導(dǎo)致構(gòu)件整體失穩(wěn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理（４）施工臨時(shí)支撐體系不夠。在結(jié)構(gòu)的安裝過程中，由于結(jié)構(gòu)并未完全形成一個(gè)設(shè)計(jì)要求的受力整體或其整體剛度較弱，因而需要設(shè)置一些臨時(shí)支撐體系來維持結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體穩(wěn)定。若臨時(shí)支撐體系不完善，輕則會(huì)使部分構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定，重則造成整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌或傾覆。２．影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部穩(wěn)定性的主要原因（１）構(gòu)件局部穩(wěn)定不滿足要求。（２）局部受力部位加勁肋構(gòu)造措施不合理。在構(gòu)件的局部受力部位，如支座、較大集中荷載作用點(diǎn)，沒有設(shè)支承加勁肋，使外力直接傳給較薄的腹板而產(chǎn)生局部失穩(wěn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理構(gòu)件運(yùn)輸單元的兩端以及較長(zhǎng)構(gòu)件的中間如沒有設(shè)置橫隔，難以保證截面的幾何形狀不變且易喪失局部穩(wěn)定性。（３）吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置選擇不當(dāng)。在吊裝過程中，由于吊點(diǎn)位置選擇不當(dāng)會(huì)造成構(gòu)件局部較大的壓應(yīng)力，從而導(dǎo)致局部失穩(wěn)。所以鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，圖紙應(yīng)詳細(xì)說明正確的起吊方法和吊點(diǎn)位置。三、鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞往往是在其循環(huán)應(yīng)力反復(fù)作用下發(fā)生的。在鋼結(jié)構(gòu)的疲勞分析中，習(xí)慣把循環(huán)次數(shù)N≤105稱為低周疲勞，而把N＞105稱為高周疲勞。經(jīng)常承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、近海結(jié)構(gòu)等，在其工作期限內(nèi)所經(jīng)歷的循環(huán)應(yīng)力次數(shù)遠(yuǎn)超過105級(jí)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力特征和實(shí)際循環(huán)次數(shù)超過設(shè)計(jì)時(shí)所采取的參數(shù)，就很可能發(fā)生疲勞破壞。此外，鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的影響因素還有：（１）所用鋼材的抗疲勞性能差。（２）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的較大應(yīng)力集中；《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５００１７—２００３）中有關(guān)疲勞計(jì)算的８類結(jié)構(gòu)形式或多或少都含有一定程度的應(yīng)力集中。（３）鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加工制作缺陷，其中裂紋型缺陷，如焊縫及其熱影響區(qū)的細(xì)裂紋、沖孔和剪切邊硬化區(qū)的微裂紋等，對(duì)鋼材的疲勞強(qiáng)度的影響比較大。另外，鋼材的冷熱加工、焊接工藝所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余變形等對(duì)鋼材的疲勞強(qiáng)度的影響也較大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理四、鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂是指鋼材或鋼結(jié)構(gòu)在低名義應(yīng)力（低于鋼材屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度）情況下發(fā)生的突然斷裂破壞。脆性斷裂是鋼結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)中最危險(xiǎn)的破壞形式。由于脆性斷裂具有突發(fā)性，往往會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果。因此，作為鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員，應(yīng)該高度重視脆性破壞的嚴(yán)重性，并加以防范。鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂事故產(chǎn)生的原因如下：（１）材質(zhì)缺陷。當(dāng)鋼材中碳、硫、磷、氧、氮、氫等元素的含量過高時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重降低其塑性和韌性，脆性則相應(yīng)增大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理通常，碳導(dǎo)致可焊性差，硫、氧導(dǎo)致“熱脆”，磷、氮導(dǎo)致“冷脆”，氫導(dǎo)致“氫脆”。另外，鋼材的冶金缺陷，如偏析、非金屬夾雜、裂紋以及分層等，也會(huì)大大降低鋼材抗脆性斷裂的能力。（２）應(yīng)力集中。鋼結(jié)構(gòu)由于孔洞、缺口、截面突變等缺陷不可避免，在荷載作用下，這些部位將產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，而其余部位應(yīng)力較低且分布不均勻的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。通常把截面高峰應(yīng)力與平均應(yīng)力之比稱為應(yīng)力集中系數(shù)，以表明應(yīng)力集中的嚴(yán)重程度。（３）鋼板厚度。隨著鋼結(jié)構(gòu)向大型化發(fā)展，尤其是高層鋼結(jié)構(gòu)的興起，構(gòu)件鋼板的厚度有增加的趨勢(shì)。鋼板厚度對(duì)脆性斷裂有較大影響，通常鋼板越厚，脆性破壞傾向越大?！皩訝钏毫选眴栴}應(yīng)引起高度重視。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理（４）使用環(huán)境。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)受到較大的動(dòng)力荷載作用或者處于較低的環(huán)境溫度下工作時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞。當(dāng)溫度在０℃以下時(shí)，隨溫度降低，鋼材強(qiáng)度略有提高，而塑性和韌性降低，脆性增大。尤其是當(dāng)溫度下降到某一溫度區(qū)間時(shí)，鋼材的沖擊韌性值急劇下降，出現(xiàn)低溫脆斷。通常，又把鋼結(jié)構(gòu)在低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆”現(xiàn)象，產(chǎn)生的裂紋稱為“冷裂紋”。因此，在低溫下工作的鋼結(jié)構(gòu)，特別是受動(dòng)力荷載作用的鋼結(jié)構(gòu)，鋼材應(yīng)具有負(fù)溫沖擊韌性的合格保證，以提高抗低溫脆斷的能力。五、鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕１．鋼結(jié)構(gòu)銹蝕類型上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理鋼材由于和外界介質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的損壞過程稱為腐蝕，又叫鋼材銹蝕。鋼材銹蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。（１）化學(xué)腐蝕是大氣或工業(yè)廢氣中含的氧氣、碳酸氣、硫酸氣或非電解質(zhì)液體與鋼材表面作用（氧化作用）產(chǎn)生氧化物引起的銹蝕。（２）電化學(xué)腐蝕是由于鋼材內(nèi)部有其他金屬雜質(zhì)，具有不同電極電位，在與電解質(zhì)或水、潮濕氣體接觸時(shí)，產(chǎn)生原電池作用，使鋼材腐蝕。絕大多數(shù)鋼材銹蝕是電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕同時(shí)作用形成的?！拌F銹”吸濕性強(qiáng)，吸收大量水分后體積膨脹，形成疏松結(jié)構(gòu)，易被腐蝕性氣體和液體滲入，使腐蝕繼續(xù)擴(kuò)展到內(nèi)部。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理鋼材腐蝕速度與環(huán)境濕度、溫度及有害介質(zhì)濃度有關(guān)，在濕度大、溫度高、有害介質(zhì)濃度高的條件下，鋼材腐蝕速度加快。２．鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理措施鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方法很多，如使用耐蝕鋼材、鋼材表面氧化處理、表面用金屬鍍層保護(hù)和涂層涂料保護(hù)等。對(duì)已有腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕處理，采用涂層防腐蝕是可行的；涂層防腐蝕不僅效果好，而且涂料價(jià)廉、品種多、適用范圍廣、施工方便，基本不會(huì)增加結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還可以給構(gòu)件涂以各種色彩。涂層防腐蝕耐久性雖差一點(diǎn)，但在一定周期內(nèi)注意維護(hù)是可耐久的，所以仍被廣泛采用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理涂層（俗稱“油漆”）能防止鋼材腐蝕，是因?yàn)橥繉佑袌?jiān)實(shí)的薄膜，使構(gòu)件與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，涂層有絕緣性，能夠阻止離子活動(dòng)。防腐蝕涂層要起作用，必須在涂刷前將鋼材表面腐蝕性物質(zhì)和涂膜破壞因素徹底除掉。原有鋼結(jié)構(gòu)的涂層防腐蝕處理較新建鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難用單一涂層材料和統(tǒng)一處理方法來解決，必須根據(jù)實(shí)際情況選擇涂層材料，決定除銹和涂刷程序；根據(jù)銹蝕面積來決定是局部維護(hù)涂層還是全面維修涂層，一般銹蝕面積超過１／３的要全面重新做涂層。周期性的（一般視情況35）全面涂層維修是十分必要的。鋼結(jié)構(gòu)防銹蝕涂層處理包括舊漆膜處理、表面處理和涂層選擇。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理六、鋼結(jié)構(gòu)的其他類型事故（一）鋼結(jié)構(gòu)材料事故１．鋼結(jié)構(gòu)材料事故產(chǎn)生的原因鋼結(jié)構(gòu)材料事故是指由材料本身的原因引發(fā)的事故。材料事故可概括為兩大類：裂縫事故和倒塌事故。裂縫事故多指出現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件中的事故，倒塌事故則指由材質(zhì)原因引起的結(jié)構(gòu)局部倒塌和整體倒塌。鋼結(jié)構(gòu)材料事故產(chǎn)生的原因如下：（１）設(shè)計(jì)時(shí)選材不合理。（２）鋼材質(zhì)量不合格。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理（３）制作時(shí)工藝參數(shù)不合理，鋼材與焊接材料不匹配。（４）螺栓質(zhì)量不合格。（５）鉚釘質(zhì)量不合格。（６）焊接材料質(zhì)量不合格。（７）安裝時(shí)管理混亂，導(dǎo)致材料混用或隨意替代。２．鋼結(jié)構(gòu)材料事故的處理措施（１）復(fù)檢各項(xiàng)指標(biāo)。1)鋼材應(yīng)符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）的相關(guān)規(guī)定。２）焊接材料應(yīng)符合《碳鋼焊條》（GB/T5117-1995）、《低合金鋼焊條》（ＧＢ／Ｔ５１１８—１９９５）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理３）螺栓材料應(yīng)符合《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》（GB/T３０９８．１—2010）、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》（GB/T1231-2006）和《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接》（GB/T3632-2008）等有關(guān)規(guī)定。（２）焊縫處理。對(duì)于焊縫裂紋，原則上要刨掉重焊（用碳弧氣刨或風(fēng)鏟），但對(duì)承受靜載的實(shí)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，并在兩板之間加焊短斜板的方法處理，斜板厚度應(yīng)大于裂紋長(zhǎng)度。（３）構(gòu)件鋼板夾層缺陷處理。鋼板夾層是鋼材最常見的缺陷之一，在構(gòu)件加工前往往不易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時(shí)已成半成品或成品，或者已用于結(jié)構(gòu)投入使用。構(gòu)件鋼板夾層處理方法如下。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理１）實(shí)腹梁、柱翼緣板夾層處理。當(dāng)承受靜載的實(shí)腹梁和實(shí)腹柱翼緣有夾層存在時(shí)，可按下述方法處理：①在一半長(zhǎng)度內(nèi)，板夾層總長(zhǎng)度(連續(xù)或間斷)不超過200mm，夾層深度不超過翼緣板斷面高度1/5且不大于100mm時(shí)，可不做處理繼續(xù)使用。②當(dāng)夾層總長(zhǎng)度超過200mm，而夾層深度不超過翼緣斷面高度1/5時(shí)，可將夾層表面鏟成V形坡口予以焊合。③當(dāng)夾層深度未超過翼緣斷面高度1/2時(shí)，可在夾層處鉆孔，用高強(qiáng)螺栓擰合，此時(shí)應(yīng)驗(yàn)算鉆孔所削弱的截面;當(dāng)夾層深度超過翼緣斷面高度1/2時(shí)，應(yīng)將夾層的一邊翼緣板全部切除，另?yè)Q新板。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理２）桁架節(jié)點(diǎn)板夾層處理。對(duì)于屋蓋結(jié)構(gòu)承受靜載或間接動(dòng)載的桁架節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)夾層深度小于節(jié)點(diǎn)板高度的１／３時(shí)，應(yīng)將夾層表面鏟成Ｖ形坡口，做焊合處理；當(dāng)允許在角鋼和節(jié)點(diǎn)板上鉆孔時(shí)，也可用高強(qiáng)螺栓擰合；當(dāng)夾層深度等于或大于節(jié)點(diǎn)板高度的１／３時(shí)，應(yīng)將節(jié)點(diǎn)板做拆換處理。（二）鋼結(jié)構(gòu)變形事故１．鋼結(jié)構(gòu)變形事故的類型鋼結(jié)構(gòu)的變形可分為總體變形和局部變形兩類。總體變形是指整個(gè)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，如圖６-５所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理局部變形是指結(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、板邊折皺波浪變形、端面的角變位等，如圖６-６所示?？傮w變形與局部變形在實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)中有可能單獨(dú)出現(xiàn)，但更多的是組合出現(xiàn)。無論何種變形都會(huì)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)生，將嚴(yán)重降低構(gòu)件的承載力，影響到整體結(jié)構(gòu)的安全。２．鋼結(jié)構(gòu)變形事故的原因（１）原材料變形。鋼廠出來的材料，少數(shù)可能受不平衡熱過程作用或其他人為因素而存在一些變形，所以制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件前應(yīng)認(rèn)真檢查材料、矯正變形，不允許超出材料規(guī)定的變形范圍。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理(2)冷加工時(shí)變形。剪切鋼板產(chǎn)生變形，一般為彎扭變形，窄板和厚板變形會(huì)大一點(diǎn)；刨削以后產(chǎn)生彎曲變形，薄板和窄板變形大一點(diǎn)。（３）焊接、火焰切割變形。電焊參數(shù)選擇不當(dāng)、焊接順序和焊接遍數(shù)不當(dāng)，是產(chǎn)生焊接變形的主要原因。焊接變形有彎曲變形、扭曲變形、畸變、折皺和凹凸變形。（４）制作、組裝變形。制作操作臺(tái)不平、加工工藝不當(dāng)、組裝場(chǎng)地不平、支撐不當(dāng)、組裝方法不正確等是鋼結(jié)構(gòu)制作中變形的主要原因。組裝引起的變形有彎曲、扭曲和畸變。（５）運(yùn)輸、堆放、安裝變形。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理吊點(diǎn)位置不當(dāng)，堆放場(chǎng)地不平和堆放方法錯(cuò)誤，安裝就位后臨時(shí)支撐不足，尤其是強(qiáng)迫安裝，均會(huì)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形明顯。（６）使用過程中變形。長(zhǎng)期高溫的使用環(huán)境，使用荷載過大（超載），操作不當(dāng)使結(jié)構(gòu)遭到碰撞、沖擊，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形。３．鋼結(jié)構(gòu)變形事故的處理鋼結(jié)構(gòu)的變形處理，應(yīng)根據(jù)變形的大小采取不同的處理方法。如果變形大小未超過容許破壞程度，可不做處理。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的容許破壞程度，應(yīng)針對(duì)不同材質(zhì)通過使用情況的大量調(diào)查研究，積累資料，并按實(shí)際破壞情況進(jìn)行必要的驗(yàn)算和試驗(yàn)工作后，綜合分析擬定；當(dāng)構(gòu)件的變形不大時(shí)，可采用冷加工和熱加工矯正；當(dāng)變形較大，而又很難矯正時(shí)，應(yīng)采用加固或調(diào)換新件進(jìn)行修復(fù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理對(duì)變形構(gòu)件應(yīng)按構(gòu)件的實(shí)際變形情況進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，截面上局部變形可按扣除變形部分的截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，強(qiáng)度不足時(shí)，也應(yīng)采取加固措施。（１）熱加工法矯正變形。熱加工法是采用乙炔氣和氧氣混合燃燒火焰為熱源，對(duì)變形結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加熱，使其產(chǎn)生新的變形，來抵消原有變形。正確使用火焰和溫度是關(guān)鍵；加熱方式有點(diǎn)狀加熱、線狀加熱（有直線、曲線、環(huán)線、平行線和網(wǎng)線加熱）和三角形加熱。采取熱加工矯正方法時(shí)，首先要了解變形情況，分析變形原因，測(cè)量變形大小，做到心中有數(shù)；其次確定矯正順序，原則上是先整體變形矯正，后局部變形矯正，一般角變形先矯正，而凹凸變形放在后面矯正；上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理再確定加熱部位和方法，由幾名工人同時(shí)加熱，效果較佳，有些變形單靠熱矯正有一定難度，可以借助輔助工具施以外力，對(duì)適當(dāng)部位進(jìn)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；最后選定合適的火焰和加熱溫度。矯正后要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行修整和檢查。（２）冷加工法矯正變形。鋼結(jié)構(gòu)冷加工法矯正變形處理方法如下：１）手工矯正。采用大錘和平臺(tái)為工具，適合于尺寸較小的零件局部變形矯正，也作為機(jī)械矯正和熱矯正的輔助矯正方法；手工矯正是用錘擊使金屬延伸達(dá)到矯正變形的目的。２）機(jī)械矯正。采用簡(jiǎn)單弓架、千斤頂和各種機(jī)械來矯正變形。表６-１是機(jī)械矯正變形的幾種方法及其適用范圍。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理冷加工矯正方法必須保證桿件和板件無裂紋、缺口等損傷，利用機(jī)械使力逐漸增加，變形消失后應(yīng)使壓力保持一段時(shí)間。（三）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫事故１．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫形成的原因鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫在鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝和使用階段都會(huì)出現(xiàn)，原因大致有以下幾種：（１）構(gòu)件材質(zhì)差。（２）荷載或安裝、溫度和不均勻沉降作用，產(chǎn)生的應(yīng)力超過構(gòu)件承載能力。（３）金屬可焊性差或焊接工藝不妥，在焊接殘余應(yīng)力下開裂。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理（４）構(gòu)件在動(dòng)力荷載和反復(fù)荷載作用下疲勞損傷。（５）構(gòu)件遭受意外沖撞。２．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的處理（１）裂縫處理基本要求。在全面細(xì)致地對(duì)同批同類構(gòu)件進(jìn)行檢查后，還要對(duì)裂縫附近構(gòu)件的材質(zhì)和制作條件進(jìn)行綜合分析，只有在鋼材和連接材料都符合要求，且裂縫又是少數(shù)的情況下，才能對(duì)裂縫進(jìn)行常規(guī)修復(fù)；如果裂縫產(chǎn)生原因?qū)俨牧媳旧砘蛄芽p較大且相當(dāng)普遍，則必須對(duì)構(gòu)件做全面分析，找出事故原因，慎重對(duì)待，要采用加固或更新構(gòu)件方法處理，不能修補(bǔ)了事。（２）較小裂縫處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理１）用電鉆在裂縫兩端各鉆一直徑12

~16ｍｍ的圓孔（直徑大致與鋼材厚度相等），裂縫尖端必須落入孔中，減小裂縫處的應(yīng)力集中。２）沿裂縫邊緣用氣割或風(fēng)鏟加工成Ｋ形（厚板為Ｘ形）坡口。３）裂縫端部及縫側(cè)金屬預(yù)熱到１５０℃２００℃，用焊條（Ｑ２３５鋼用Ｅ４３１６，１６Ｍｎ鋼用Ｅ５０１６）堵焊裂縫，堵焊后用砂輪打磨平整為佳。除上述常規(guī)方法外，在鉚接構(gòu)件鉚釘附近裂縫，可采用在其端部鉆孔后，用高強(qiáng)螺栓封住。（３）較大裂縫處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理如果裂縫較大，或出現(xiàn)網(wǎng)狀、分叉裂紋區(qū)，甚至出現(xiàn)破裂時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加固修復(fù)，一般采用拼接板或更換有缺陷部分。對(duì)局部破裂構(gòu)件應(yīng)采取加固修復(fù)措施，如起重機(jī)梁腹板局部破裂，可用兩側(cè)加拼接板以電焊或高強(qiáng)螺栓連接，拼接板的總厚度不得小于梁腹板的厚度，焊縫厚度與拼接板板厚相等。修復(fù)可按下列順序進(jìn)行：先割除已破壞的部分；再修理可保留的部分；最后用新制的插入件修補(bǔ)割去的破壞部分。（四）鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)事故１．火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的危害鋼結(jié)構(gòu)作為一種結(jié)構(gòu)體系，既有優(yōu)點(diǎn)，也存在不容忽視的缺點(diǎn)。除耐腐蝕性差外，耐火性差也是鋼結(jié)構(gòu)的一大缺點(diǎn)。一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)很容易遭受破壞而倒塌。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理最為典型的案例為美國(guó)紐約世貿(mào)中心大樓在２００１年“９·１１”事件中的轟然倒塌。２．鋼結(jié)構(gòu)的防火方法就目前應(yīng)用情況看，鋼結(jié)構(gòu)防火方法的選擇是以構(gòu)件的耐火極限要求為依據(jù)的，并且防火涂料是最為流行的做法。鋼構(gòu)件防火方法如下：（１）緊貼包裹法。一般采用防火涂料緊貼鋼結(jié)構(gòu)的外露表面，將鋼構(gòu)件包裹起來，如圖６-１０（ａ）所示。（２）空心包裹法。一般采用防火板、石膏板、蛭石板、硅酸鈣蓋板、珍珠巖板將鋼構(gòu)件包裹起來，如圖６-１０（ｂ）所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理（３）實(shí)心包裹法。一般采用混凝土，將鋼結(jié)構(gòu)澆筑在其中，如圖６-１０（ｃ）所示。（五）鉚釘、螺栓連接缺陷事故１．鉚釘、螺栓連接常見缺陷與檢查方法（１）常見缺陷。鉚釘連接常見的缺陷有鉚釘松動(dòng)、釘頭開裂、鉚釘被剪斷、漏鉚以及個(gè)別鉚釘連接處貼合不緊密。高強(qiáng)度螺栓連接常見的缺陷有螺栓斷裂、摩擦型螺栓連接滑移、連接蓋板斷裂、構(gòu)件母材斷裂。（２）檢查方法。鉚釘與螺栓連接檢查，著重檢查鉚釘和螺栓是否在使用階段切斷、松動(dòng)和掉頭，同時(shí)也要檢查建造時(shí)留下的缺陷。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理１）鉚釘檢查采用目測(cè)或敲擊，常用方法是兩者相結(jié)合，所用工具有手錘、塞尺、弦線和１０倍以上的放大鏡。２）螺栓質(zhì)量缺陷檢查除了目測(cè)和敲擊外，尚需用扳手測(cè)試，對(duì)于高強(qiáng)度螺栓要用測(cè)力扳手等工具測(cè)試。３）要正確判斷鉚釘和螺栓是否松動(dòng)或斷裂，需要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，故對(duì)重要的結(jié)構(gòu)檢查，至少換人重復(fù)檢查１~２次，并做好記錄。２．鉚釘、螺栓連接缺陷處理（１）鉚釘連接缺陷處理措施。１）處理原則。發(fā)現(xiàn)鉚釘松動(dòng)、釘頭開裂、鉚釘被剪斷、漏鉚等應(yīng)及時(shí)更換、補(bǔ)鉚，或用高強(qiáng)螺栓更換（應(yīng)計(jì)算作等強(qiáng)代換），不得采用焊補(bǔ)、加熱再鉚方法處理有缺陷的鉚釘。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理２）鉚釘更換。更換鉚釘時(shí)，應(yīng)首先更換損壞嚴(yán)重的鉚釘，為避免因風(fēng)鏟振動(dòng)而削弱鄰近的鉚釘連接，局部更換時(shí)宜用氣割割除鉚釘頭，但施工時(shí)，應(yīng)注意不能燒傷主體金屬，也可鋸除或鉆去有缺陷的鉚釘。取出鉚釘桿后，應(yīng)仔細(xì)檢查釘孔并予以清理。若發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)孔、橢圓孔、孔壁傾斜等情況，當(dāng)用鉚釘或精制螺栓修復(fù)時(shí)，上述釘孔缺陷必須消除。為消除釘孔缺陷，應(yīng)按直徑增大一級(jí)予以擴(kuò)鉆，用直徑較大級(jí)的鉚釘重鉚，精制螺栓的直徑應(yīng)根據(jù)清孔和擴(kuò)孔后的孔徑?jīng)Q定。需擴(kuò)孔時(shí)，若鉚釘間距、行距及邊距均符合擴(kuò)孔后鉚釘或螺栓直徑的現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定時(shí)，擴(kuò)孔的數(shù)量不受限制，否則擴(kuò)孔的數(shù)量宜控制在５０％范圍內(nèi)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理當(dāng)在負(fù)荷狀況下更換鉚釘時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況分批更換。在更換過程中，鉚釘?shù)膽?yīng)力不得超過其強(qiáng)度。一般不容許同時(shí)去掉占總數(shù)１０％以上的鉚釘，鉚釘總數(shù)在１０個(gè)以下時(shí)，僅容許一個(gè)一個(gè)地更換。（２）螺栓連接缺陷處理措施。１）緊固后的螺栓伸出螺母處的長(zhǎng)度不一致的處理。此缺陷即使不影響連接承載力，至少也影響螺栓的外觀質(zhì)量和連接的結(jié)構(gòu)尺寸，故應(yīng)做適當(dāng)處理。處理時(shí)，應(yīng)首先判明其發(fā)生的原因，根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的處理方法。２）螺栓孔移位，無法穿過螺栓的處理。對(duì)普通螺栓，可用機(jī)械擴(kuò)鉆孔法調(diào)整位移，禁止用氣割擴(kuò)孔。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理對(duì)高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)先采用不同規(guī)格的孔量規(guī)分次進(jìn)行檢查：第一次用比孔公稱直徑小１．０ｍｍ的量規(guī)檢查，應(yīng)通過每組孔數(shù)的８５％；第二次用比螺栓公稱直徑大０．２~０．３ｍｍ的量規(guī)檢查，應(yīng)全部通過。對(duì)二次不能通過的孔應(yīng)經(jīng)主管設(shè)計(jì)同意后，采用擴(kuò)孔或補(bǔ)焊后重新鉆孔來處理。３）摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接滑移處理。對(duì)于承受靜載結(jié)構(gòu)，如連接滑移是因螺栓漏擰或扭緊不足造成的，可采用補(bǔ)擰并在蓋板周邊加焊的方法來處理；對(duì)于承受動(dòng)載結(jié)構(gòu)，應(yīng)使連接在卸荷狀態(tài)下更換接頭板和全部高強(qiáng)度螺栓，原母材連接處表面重做接觸面處理。對(duì)于連接處蓋板或構(gòu)件母材斷裂，必須在卸荷情況下進(jìn)行加固或更換。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)事故原因分析及處理４）高強(qiáng)度螺栓斷裂處理。如此缺陷是個(gè)別斷裂，一般僅做個(gè)別替換處理，并加強(qiáng)檢查；如螺栓斷裂發(fā)生在擰緊后的一段時(shí)期，則斷裂與材質(zhì)密切有關(guān)，稱高強(qiáng)度螺栓延遲（滯后）斷裂，這類斷裂是材質(zhì)問題，應(yīng)拆換同一批號(hào)全部螺栓。拆換螺栓要嚴(yán)格遵守單個(gè)拆換和對(duì)重要受力部位按先加固（或卸荷）后拆換的原則進(jìn)行。上一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固一、鋼結(jié)構(gòu)加固的基本要求（１）鋼結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)不損傷原結(jié)構(gòu)，以避免不必要的拆除或更換。（２）鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)與實(shí)際施工方法緊密結(jié)合，并應(yīng)采取有效措施保證新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠，形成整體共同工作，應(yīng)避免對(duì)未加固部分或構(gòu)件造成不利影響。（３）鋼結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定所評(píng)定的可靠性等級(jí)和結(jié)論進(jìn)行。通過鑒定評(píng)定其承載力（包括強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞等）、變形、幾何偏差等，不滿足或嚴(yán)重不滿足現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定時(shí)，必須進(jìn)行加固方可繼續(xù)使用。下一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固（４）加固后鋼結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴(yán)重程度、結(jié)構(gòu)的重要性（等級(jí)）和加固后建筑物功能是否改變、結(jié)構(gòu)使用年限確定。（５）對(duì)于高溫、腐蝕、冷脆、振動(dòng)、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，應(yīng)先提出其相應(yīng)的處理對(duì)策后再進(jìn)行加固。（６）對(duì)于可能出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)或倒塌等不安全因素的鋼結(jié)構(gòu)，在加固之前，應(yīng)采取相應(yīng)的臨時(shí)安全措施，以防止事故的發(fā)生。（７）鋼結(jié)構(gòu)在加固施工過程中，若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位有未預(yù)估到的損傷或嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)立即停止施工，會(huì)同加固設(shè)計(jì)者采取有效措施進(jìn)行處理后方能繼續(xù)施工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固二、鋼結(jié)構(gòu)加固施工注意事項(xiàng)（１）表面的清除。加固施工時(shí)，必須清除原有結(jié)構(gòu)表面的灰塵，刮除油漆、銹跡，以利于施工。加固完畢后，應(yīng)重新涂刷油漆。（２）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。加固施工時(shí)，必須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，應(yīng)事先檢查各連接點(diǎn)是否牢固。必要時(shí)，可先加固連接點(diǎn)或增設(shè)臨時(shí)支撐。（３）缺陷、損傷的處理。對(duì)結(jié)構(gòu)上的缺陷、損傷（如位移、變形、撓曲等）一般應(yīng)首先予以修復(fù)，然后再進(jìn)行加固。加固時(shí)，應(yīng)先裝配好全部加固零件。如用焊接連接，則應(yīng)先兩端后中間以點(diǎn)焊固定。（４）負(fù)荷狀態(tài)下焊接加固。在負(fù)荷狀態(tài)下用焊接連接加固時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固１）采用焊接加固的環(huán)境溫度應(yīng)在０℃以上，最好在大于或等于１０℃的環(huán)境下施焊。２）應(yīng)慎重選擇焊接參數(shù)（如電流、電壓、焊條直徑、焊接速度等），盡可能減小焊接時(shí)輸入的熱能量，避免由于焊接輸入的熱量過大，而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失過多的承載能力。３）先加固最薄弱的部位和應(yīng)力較高的桿件。４）確定合理的焊接順序，以使焊接應(yīng)力盡可能減小，并能促使構(gòu)件卸荷。５）凡能立即起到補(bǔ)強(qiáng)作用，并對(duì)原構(gòu)件強(qiáng)度影響較小的部位先施焊，如加固桁架的腹桿時(shí)，應(yīng)先焊桿件兩端節(jié)點(diǎn)的焊縫，然后再焊中段焊縫，并且在腹桿的懸出肢（應(yīng)力較小處）上施焊。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固三、鋼結(jié)構(gòu)加固的方法鋼結(jié)構(gòu)加固的常用方法有結(jié)構(gòu)卸荷加固法、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖加固法和加大構(gòu)件截面加固法等。（一）結(jié)構(gòu)卸荷加固法１．柱子柱子卸荷加固法指采用設(shè)置臨時(shí)支柱卸去屋架和起重機(jī)梁的荷載的方法。臨時(shí)支柱也可立于廠房外面，這樣不影響廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)。當(dāng)僅需加固上段柱時(shí)，也可利用起重機(jī)橋架支托屋架使上段柱卸荷。當(dāng)下段柱需要加固甚至截?cái)嗖饟Q時(shí)，一般采用托梁換柱的方法。采用托梁換柱的方法時(shí)應(yīng)對(duì)兩側(cè)相鄰柱進(jìn)行承載力驗(yàn)算。當(dāng)需要加固柱子基礎(chǔ)時(shí)，可采用托柱換基的方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的加固２．托架