鋼結(jié)構(gòu)事故分析論文

鋼結(jié)構(gòu)事故分析與預(yù)防摘要：建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的事故按破壞形式可分為：鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，鋼結(jié)構(gòu)承載力和剛度失效，鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞等幾種。本文首先論述了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景，繼而分析了產(chǎn)生事故的原因并提出了預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；事故；穩(wěn)定；斷裂；缺陷一．鋼結(jié)構(gòu)的前景鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有強(qiáng)度高、自重輕、塑性和韌性好、裝配化程度高、施工周期短、建筑垃圾少、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)．因此，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用比較普遍，不僅大跨度橋梁和建筑、高層建筑等基本上都采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼一混組合結(jié)構(gòu)，中小跨度橋梁和普通建筑也有許多采用鋼結(jié)構(gòu)，甚至民用住宅也采用裝配式的鋼結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)過(guò)去由于鋼產(chǎn)量低，鋼材品種少，價(jià)格偏高，而勞動(dòng)力相對(duì)便宜，因此鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。只有那些混凝土不能勝任的大跨度或高聳結(jié)構(gòu)，才采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼～混組合結(jié)構(gòu)。近二十多年來(lái)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中得到了更為廣泛的應(yīng)用，在材料、加工工藝、施工技術(shù)、理論分析和設(shè)計(jì)方法等諸方面都有了飛速發(fā)展和進(jìn)步，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前的一大“熱點(diǎn)”，展現(xiàn)了其廣闊的、具有強(qiáng)大生命力的前景。實(shí)際上，鋼結(jié)構(gòu)的形式與應(yīng)用范圍是非常廣泛的，在形式上有普鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、張拉結(jié)構(gòu)等；應(yīng)用范圍，既有民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、公共建筑鋼結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)，又有特種構(gòu)筑物(塔桅、儲(chǔ)藏庫(kù)、管道支架、棧橋等)鋼結(jié)構(gòu)等，既可應(yīng)用于高度達(dá)400多米以上的高層建筑，跨度達(dá)200多米的空間結(jié)構(gòu)，又可應(yīng)用于幾米跨度的建筑結(jié)構(gòu)。但鋼結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用中，也會(huì)存在一些質(zhì)量問(wèn)題，會(huì)發(fā)生一些工程事故，所以應(yīng)采取一些積極措施加以預(yù)防。二．鋼結(jié)構(gòu)的事故與分析建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的事故按破壞形式可分為：鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，鋼結(jié)構(gòu)承載力和剛度失效，鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞等幾種。1、鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)主要發(fā)生在軸壓、壓彎和受彎構(gòu)件。它可分為兩類．喪失局部穩(wěn)定和喪失整體穩(wěn)定性。(1)影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部穩(wěn)定性的主要原因有：①局部受力部位加勁肋構(gòu)造措施不合理當(dāng)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(méi)有設(shè)支承加勁肋，使外力直接傳給較薄的腹扳而產(chǎn)生局部失穩(wěn)。構(gòu)件運(yùn)輸單元的兩端以及較長(zhǎng)要件的中間如沒(méi)有設(shè)置橫隔，截面的幾何形狀不變難以保證且易喪局部穩(wěn)定性。②吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置選擇不當(dāng)在吊裝過(guò)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(shuō)明正確的起吊方法和吊點(diǎn)位置。③構(gòu)件局部穩(wěn)定不滿足要求如構(gòu)件I字形、槽形截面翼緣的寬厚比和腹扳的離厚比大于限值時(shí)，易發(fā)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象；在組合截面構(gòu)件設(shè)計(jì)中尤應(yīng)注意。(2)影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要原因有：①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。②施工臨時(shí)支撐體系不夠在結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)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(lái)維持結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體穩(wěn)定。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(guò)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)。④構(gòu)件整體穩(wěn)定不滿足要求影響它的主要參數(shù)為長(zhǎng)細(xì)比。應(yīng)注意載面兩個(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。案例：世界上曾經(jīng)有過(guò)不少橋梁失穩(wěn)事故．俄羅斯的克夫達(dá)敞開式橋，于1875年因上弦桿壓桿失穩(wěn)而引起全橋破壞；加拿大的魁北克橋于1907年在架設(shè)過(guò)程中由于懸臂端下弦桿的腹板翹曲而引起嚴(yán)重破壞事故；蘇聯(lián)的莫茲爾橋，于1925年試車時(shí)由于壓桿失穩(wěn)而發(fā)生事故；澳大利亞墨爾本附近的西門橋，于1970年在架設(shè)拼攏整孔左右兩半(截面)鋼箱梁時(shí)，上翼板在跨中央失穩(wěn)，導(dǎo)致112m的整跨倒塌．現(xiàn)在，盡管各國(guó)的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)鋼橋穩(wěn)定(包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定)問(wèn)題的檢算都有所規(guī)定，但鋼橋失穩(wěn)問(wèn)題還偶有所聞。理化學(xué)性能合格的鋼材，并對(duì)鋼板型鋼間的連接加以嚴(yán)格的控制。預(yù)防鋼結(jié)構(gòu)事故發(fā)生的措施要防止鋼結(jié)構(gòu)的事故，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的制作，焊接、高強(qiáng)螺栓的連接、安裝、防腐等進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。1、鋼結(jié)構(gòu)制作時(shí)質(zhì)量控制主要有：(1)應(yīng)保證鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、截面收縮率和硫、磷等有害元素的極限含量，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證碳的極限含量，必要時(shí)，尚應(yīng)保證冷彎試驗(yàn)合格。(2)要嚴(yán)格控制鋼材切割質(zhì)量，切割前應(yīng)清除切割區(qū)內(nèi)鐵銹、油污，切割后斷口處不得有裂紋和大于1.0mm的缺棱，并應(yīng)清除邊緣熔瘤、飛濺物和毛刺等。(3)要觀察檢查構(gòu)件外觀，以構(gòu)件正面無(wú)明顯凹面和損傷為合格。(4)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝時(shí)頂緊面貼緊不少于75％，且邊緣最大間隙不超過(guò)0.8mm。(5)構(gòu)件制作允許偏差均應(yīng)符合《建筑安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。2、鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)質(zhì)量控制主要有：(1)焊條、焊劑和施焊用的保護(hù)氣體等必須符合設(shè)計(jì)要求和鋼結(jié)構(gòu)焊接的專門規(guī)定。(2)焊工必須經(jīng)考試合格，取得相應(yīng)施焊條件的合格證書。(3)承受拉力或壓力且要求與母材等強(qiáng)度的焊縫必須經(jīng)超聲波、X射線探傷檢驗(yàn)符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。(4)焊縫表面嚴(yán)禁有裂紋、夾渣、焊瘤、弧坑、針狀氣孔和熔合性飛濺物等缺陷。氣孔、咬邊必須符合施工規(guī)范規(guī)定。(5)焊縫的外觀應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，要求焊波較均勻，明顯處的焊渣和飛濺物應(yīng)清除干凈。焊縫尺寸的允許偏差和檢驗(yàn)方法均應(yīng)符合規(guī)范要求。3、鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接時(shí)質(zhì)量控制主要有：(1)高強(qiáng)螺栓的型式、規(guī)格和技術(shù)條件必須符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。高強(qiáng)螺栓必須經(jīng)試驗(yàn)確定扭矩系數(shù)或復(fù)驗(yàn)螺栓預(yù)拉力。當(dāng)結(jié)果符合鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓的專門規(guī)定時(shí)，方準(zhǔn)使用。(2)構(gòu)件的高強(qiáng)螺栓連接面的摩擦系數(shù)必須符合設(shè)計(jì)要求。表面嚴(yán)禁有氧化鐵皮、毛刺、焊疤和油污。(3)高強(qiáng)螺栓必須分兩次擰緊、初擰、終擰質(zhì)量必須符合施工規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓的專門規(guī)定。(4)高強(qiáng)螺栓接頭外觀要求：正面螺栓穿入方向一致，外露長(zhǎng)度不少于2扣。4、鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)質(zhì)量控制主要有：(1)構(gòu)件必須符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范規(guī)定，由于運(yùn)輸、堆放和吊裝造成的構(gòu)件變形必須矯正。(2)墊鐵規(guī)格、位量更正確，與柱底面和基礎(chǔ)接觸緊貼平穩(wěn)，點(diǎn)焊牢固。座漿墊鐵的砂漿強(qiáng)度必須符合規(guī)定。(3)構(gòu)件中心，標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)等必須符合規(guī)定。(4)結(jié)構(gòu)外觀表面干凈，結(jié)構(gòu)大面無(wú)焊疤、油污和泥砂。(5)磨光頂緊的構(gòu)件安裝面要求頂緊面緊貼不少于70％，邊緣最大間隙不超過(guò)0.8mm。(6)安裝的允許偏差和檢難方法均應(yīng)按國(guó)家的有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。5、鋼結(jié)構(gòu)防腐處理質(zhì)量控制應(yīng)做到：(1)油漆、稀釋劑和固化劑種類和質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)要求。(2)涂漆基層鋼材表面嚴(yán)禁有銹皮、并無(wú)焊渣、焊疤、灰塵、油污和水等雜質(zhì)。用鏟刀檢查經(jīng)酸洗和噴丸(砂)工藝處理的鋼材表面必須露出金屬色澤。(3)觀察檢查有無(wú)誤涂、漏涂、脫皮和反銹。(4)涂刷均勻，色澤一致，無(wú)皺皮和流墜，分色線清楚整齊。(5)