《鋼結(jié)構(gòu)事故分析與處理》教案

鋼結(jié)構(gòu)事故分析與處理第一章緒論§1.1鋼結(jié)構(gòu)事故分析的重要性建筑：是指建筑物與構(gòu)筑物的總稱建筑物：為了滿足社會(huì)的需要，利用所撐握的物質(zhì)技術(shù)手段，在科學(xué)規(guī)律和美學(xué)的支配下通過對(duì)空間的限定，組織而創(chuàng)造的一種人為的社會(huì)生活環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)事故體現(xiàn)出的兩個(gè)問題：一.已建鋼結(jié)構(gòu)由于先天性缺陷的存在，潛在著事故的危險(xiǎn)性；二。面對(duì)未來大規(guī)模鋼結(jié)構(gòu)建筑的興建，若不解決好設(shè)計(jì)，施工和使用等一些列現(xiàn)存的問題，鋼結(jié)構(gòu)事故發(fā)生的概率必將大大增加?！?.2事故的定義1.2.1建筑物的分類事故：意外的特別有害的事情或是違背或超越人們的醫(yī)院并產(chǎn)生損害的不幸事件§1.3事故的分類就鋼結(jié)構(gòu)而言，事故的分類方法有以下四種方式：1..按事故發(fā)生時(shí)間分類（1）施工期（2）使用期2.按事故性質(zhì)分類（1）倒塌事故。建筑物整體或局部倒塌（2）開裂事故。承重結(jié)構(gòu)或維護(hù)結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)裂紋。（3）錯(cuò)位事故。建筑物上浮下沉，平面位置錯(cuò)誤；地基及結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，位置偏差過大以及預(yù)埋件，預(yù)留洞等錯(cuò)位偏差事故。（4）變形事故。建筑物傾斜，扭曲或過大變形等事故。（5）材料，半成品，構(gòu)件不合格事故。（6）承載能力不足事故。主要指因承載力不足而留下的隱患性事故，地基，構(gòu)件和結(jié)構(gòu)都可能出現(xiàn)。（7）建筑功能事故。指房屋漏雨，滲水，隔熱，隔聲功能不良等。（8）其他事故。塌方，滑坡，火災(zāi)，天災(zāi)等。3..按事故原因分類（1）自然事故。（2）人為事故4.按事故后果分類（1）一般事故（2）重大事故§1.4事故的一般原因分析1.4.1建造階段事故原因1..設(shè)計(jì)階段(1)結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)方案不合理；(2)計(jì)算簡圖不當(dāng)，結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤；(3)荷載取值與實(shí)際受力情況不符；(4)材料選用不妥，不能滿足工程需求；（5）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理，造成致命缺憾(6)對(duì)施工階段的特點(diǎn)和使用階段的特殊要求欠考慮。2．制作階段(1)不按圖紙要求制作，任意修改施工圖；(2)制作尺寸偏差過大；（3）制作工藝不良，設(shè)備落后；（4）缺少熟練的技術(shù)工人和高素質(zhì)的管理人員；(5)不能嚴(yán)格遵守施工及驗(yàn)收規(guī)范和操作規(guī)程的相關(guān)規(guī)定；(6)不按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范檢查驗(yàn)收；(7)存在偷工減料行為3．安裝階段(1)安裝順序及工藝不當(dāng)，甚至錯(cuò)誤；（2）吊裝，定位，校正方法不正確；（3）臨時(shí)支撐剛度不足，安裝中的穩(wěn)定性差；(4)現(xiàn)場焊接及螺栓施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；(5)防火及防腐做法不達(dá)標(biāo)；(6)存在偷工減料行為。1.4.2正常使用階段的事故原因(1)使用不當(dāng)引發(fā)過大的地基下沉；(2)超載使用；(3)任意開洞、局部改造削弱了構(gòu)件截面和結(jié)構(gòu)整體性；(4)生產(chǎn)條件改變，但未進(jìn)行必要的鑒定與加固；(5)生產(chǎn)操作不當(dāng)，造成構(gòu)件或結(jié)構(gòu)損壞但未及時(shí)修復(fù)1.4.3老化階段的事故原因建筑物和人一樣，歷經(jīng)幾十年風(fēng)雨滄桑，疾病纏身，甚至患上頑癥，病入膏肓。鋼結(jié)構(gòu)工程在以上各種缺陷和隱患的累積損傷下，其壽命將受到嚴(yán)重威脅，該階段鋼結(jié)構(gòu)事故出現(xiàn)的可能性較大，究其原因，可歸為“老年病”或耐久性問題。為避免該階段事故發(fā)生，應(yīng)大力開展鋼結(jié)構(gòu)殘余可靠度理論以及鑒定與加固的研究工作。§1.5事故的一半處理程序1.5.1(1)處理目的應(yīng)十分明確。(2)事故情況清楚。(3)事故性質(zhì)明確。(4)事故原因分析準(zhǔn)確、全面。(5)事故處理所需資料應(yīng)齊全。1.5.2事故處理通常應(yīng)達(dá)到四項(xiàng)要求：(1)安全可靠、不留隱患：(2)滿足使用或生產(chǎn)要求；(3)經(jīng)濟(jì)合理；(4)施工簡便、安全1.5.3(1)申報(bào)和委托(2)成立鑒定小組(3)事故調(diào)查(4)事故原因分析(5)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定(6)事故調(diào)查報(bào)告(7)處理前復(fù)查(8)處理方案(9)處理設(shè)汁(10)施工方案(11)施工檢查驗(yàn)收§1.6鋼結(jié)構(gòu)事故的防范措施通常可以從工程技術(shù)、教育及管理一個(gè)方面采取預(yù)防措施。1．工程技術(shù)措施2．教育措施3．管理措施§1.7鋼結(jié)構(gòu)失敗學(xué)的提出鋼結(jié)構(gòu)失敗學(xué)研究的內(nèi)容十分廣泛，主要包括以下七個(gè)方面：(1)事故的分類判定(2)事故的檢測；(3)事故的原因分析；(4)事故的處理程序；(5)事故的處理方法；(6)事故后的反思；(7)事故的監(jiān)控預(yù)防。第二章鋼結(jié)構(gòu)的缺陷分析§2.1缺陷的概念“缺陷”一詞，在現(xiàn)代漢語詞典中解釋為“殘損、欠缺或不夠完備的地方”。在建筑工程中，缺陷是指由于人為的(勘察、設(shè)計(jì)、施工、使用)或自然的(地質(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)定性的種種不足的統(tǒng)稱。按照嚴(yán)重程度，缺陷通常分為三類：(1)輕微缺陷(2)使用缺陷(3)危及承載力缺陷§2.2鋼結(jié)構(gòu)缺陷的類型及原因2.2.1鋼材的先天性缺陷1．化學(xué)成分缺陷2．冶煉及軋制缺陷2.2.2鋼結(jié)構(gòu)的加工制作缺陷仔細(xì)分析上述工藝，歸納起來，鋼結(jié)構(gòu)加工制作可能出現(xiàn)的缺陷如下：(1)選材不合格；(1)原材料矯正引起冷作硬化；(2)放樣、號(hào)料尺寸超公差；(3)切割邊未加工或達(dá)不到要求；(4)孔徑誤差；(5)沖孔未作加工，存在硬化區(qū)和微裂紋；(6)構(gòu)件冷加工引起鋼材硬化和微裂紋；(7)構(gòu)件熱加工引起的殘余應(yīng)力；(8)表面清洗防銹不合格；(9)鋼構(gòu)件外型尺寸超公差。2.2.3鋼結(jié)構(gòu)的鏈接缺陷鉚接工藝帶來的缺陷歸納如下：(1)鉚釘本身不合格；(2)鉚釘孔引起構(gòu)件截面削弱；(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。螺栓連接給鋼結(jié)構(gòu)帶來的主要缺陷有：(1)螺栓孔引起構(gòu)件截面削弱；(2)普通螺栓連接在長期動(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。焊接也可能帶來以下缺陷：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。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；三是不注意焊接材料的烘焙工作。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、變脆和開裂。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、夾渣和氣孔等等。詳述如下：§2.3鋼結(jié)構(gòu)缺陷的檢測方法2.3.1鋼材化學(xué)成分缺陷的檢測鋼材化學(xué)成分缺陷的檢測其實(shí)就是化學(xué)成分的化驗(yàn)問題。目前可采用的檢測方法和手段有很多，例如，質(zhì)譜儀、色譜儀、光譜儀、核磁共振等。試驗(yàn)方法，通常用直徑為6mm的鉆頭，從焊縫中鉆取試樣。常規(guī)分析需試樣50～60g2.3.2鋼材冶金及軋制缺陷的檢測如表2．2所述，鋼材常見的冶金和軋制缺陷有18種之多。通常采用宏觀檢查、機(jī)械法以及超聲波探傷相結(jié)合進(jìn)行檢測。例如氣泡的檢測，首先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。2.3.3構(gòu)件加工制作缺陷的檢測鋼構(gòu)件加工制作缺陷主要是各工序造成的尺寸超公差，因此可采用肉眼和普通的量測工具對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查。通常檢測的子項(xiàng)如下：(1)構(gòu)件的外觀檢查。(2)構(gòu)件制作允許偏差檢查。(3)構(gòu)件制孔的允許偏差檢查。(4)構(gòu)件螺栓孔距的允許偏差檢查。(5)構(gòu)件端部銑平的允許偏差檢查。(6)磨光頂緊的構(gòu)件組裝面檢查。(7)構(gòu)件的裂縫檢查2.3.4鋼結(jié)構(gòu)連接缺陷的檢測1．鉚釘連接缺陷檢測2．螺栓連接缺陷檢測3．焊接連接缺陷檢測第三章鋼結(jié)構(gòu)的材料事故3.1鋼材的力學(xué)性能鋼材有以下主要理學(xué)性能指標(biāo)：強(qiáng)度塑性冷彎性能韌性3.2鋼材性能的主要影響因素1．化學(xué)成分的影響2．冶金和軋制的影響3．鋼材的櫻花4．溫度的影響5．應(yīng)力集中的影響3.3材料事故的類型及產(chǎn)生原因鋼結(jié)構(gòu)材料事故的產(chǎn)生原因如下：。1．鋼材質(zhì)量不合格；2．鉚釘質(zhì)量不合格；3．螺栓質(zhì)量不合格；4．焊接材料質(zhì)量不合格；5．設(shè)計(jì)時(shí)選材不合理；6．制作時(shí)工藝參數(shù)不合理，鋼材與焊接材料不匹配；7．安裝時(shí)管理混亂，導(dǎo)致材料混用或隨意替代。3.4材料事故的處理方法1．認(rèn)真復(fù)檢鋼材及連接材料的各項(xiàng)指標(biāo)，以確認(rèn)事故原因。2．如果構(gòu)件裂縫的確是材料本身的原因，通常應(yīng)采用“加固或更換構(gòu)件”的處理方法。3．構(gòu)件鋼板夾層缺陷的處理。4．焊縫裂紋處理。第四章鋼結(jié)構(gòu)的變形事故4.1鋼結(jié)構(gòu)變形類型鋼結(jié)構(gòu)的變形可分為總體變形和局部變形兩類?？傮w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。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。4.2鋼結(jié)構(gòu)的變形原因1．鋼材的初始變形2．加工制作中的變形3．運(yùn)輸及安裝過程中產(chǎn)生的變形4．使用過程中產(chǎn)生的變形4.3鋼結(jié)構(gòu)的處理方法4.3.1變形事故處理原則(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼在環(huán)境溫度低于-16℃，低合金結(jié)構(gòu)鋼在環(huán)境溫度低于不得進(jìn)行冷矯正。(2)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼在加熱矯正時(shí)，加熱溫度應(yīng)根據(jù)鋼材性能選定，但不得超過900℃(3)當(dāng)構(gòu)件變形不大時(shí)，可采用冷加工矯正和熱加工矯正；當(dāng)變形較大又很難校正時(shí)，應(yīng)采用加固或調(diào)換新件進(jìn)行修復(fù)。4.3.2變形事故處理方法1．冷加工法矯正變形1)手工矯正2）機(jī)器矯正2．熱加工法矯正變形人加工法我國目前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)件加熱，使其產(chǎn)生新的變形，來抵消原有的變形。4.4典型事故實(shí)例分析第五章鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故5.1脆性斷裂概念鋼結(jié)構(gòu)是由鋼材組成的承重結(jié)構(gòu)，雖然鋼材是一種彈塑性材料，尤其是低碳鋼表現(xiàn)出良好的塑性，但在一定的條件下，由于各種因素的復(fù)合影響，鋼結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生脆性斷裂，而且往往在拉直力狀態(tài)下發(fā)生。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。鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂通常具有以下特征：(1)破壞時(shí)的應(yīng)力常小于鋼材的屈服強(qiáng)度，有時(shí)僅為的0．2倍。(2)破壞之前沒有顯著變形，吸收能量很小，破壞突然發(fā)生，無事故先兆。(3)斷口平齊光亮。脆性破壞是鋼結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)中最危險(xiǎn)的破壞形式。由于脆性斷裂的突發(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5.2脆性斷裂的原因分析1．材料缺陷2．應(yīng)力集中3．使用環(huán)境4．鋼板厚度5.3脆性斷裂的機(jī)理分析目前，斷裂力學(xué)已成功地用于球罐和氧氣瓶等高壓容器的斷裂安全設(shè)計(jì)，尚未直接用于建筑結(jié)構(gòu)。但斷裂力學(xué)在分析脆斷破壞機(jī)理方面的一些重要概念值得鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人員借鑒。比如：微小裂紋是斷裂的發(fā)源地，裂紋尺寸、裂紋應(yīng)力場作用狀況和水平以及鋼材的斷裂韌性是脆斷的主因等等。5.4脆性斷裂的防治措施1）合理選擇材料2）合理設(shè)計(jì)3）合理制作和安裝4）合理使用及維修措施第六章鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞事故6.1疲勞破壞的概念疲勞破壞與靜力強(qiáng)度破壞是截然不同的兩個(gè)概念。它與塑性破壞、脆性破壞相比，具有以下特點(diǎn)：(1)疲勞破壞是鋼結(jié)構(gòu)在反復(fù)交變動(dòng)載作用下的破壞形式，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形式。(2)疲勞破壞雖然具有脆性破壞特征，但不完全相同。疲勞破壞經(jīng)歷了裂縫起始、擴(kuò)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瞬間突然發(fā)生。(3)就疲勞破壞斷口而言，一般分為疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)。疲勞區(qū)記載了裂縫擴(kuò)展和斷裂的過程，顏色發(fā)暗，表面有較清楚的疲勞紋理，呈沙灘狀或波紋狀。瞬斷區(qū)真實(shí)反映了當(dāng)構(gòu)件截面因裂縫擴(kuò)展削弱到一臨界尺寸時(shí)脆性斷裂的特點(diǎn)，瞬斷區(qū)晶粒粗亮。6.2疲勞破壞的影響因素分析疲勞是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，從微觀到宏觀，疲勞破壞受到眾多因素的影響，尤其是對(duì)材料和構(gòu)件靜力強(qiáng)度影響很小的因素，對(duì)疲勞影響卻非常顯著，例如構(gòu)件的表面缺陷、應(yīng)力集中等6.3提高和改善疲勞性能的措施由疲勞性能的三個(gè)影響因素來看，應(yīng)力幅△及循環(huán)次數(shù)N是客觀存在的事實(shí)，因此，提高和改善疲勞性能的途徑只有從減小應(yīng)力集中人手。具體措施如下：1．精心選材。2．精心設(shè)計(jì)。3．精心制作。4．精心施工。5．精心使用。6．修補(bǔ)焊縫6.4疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1．無限壽命設(shè)計(jì)2．有限壽命設(shè)計(jì)3．破損安全設(shè)計(jì)4．損傷容限設(shè)計(jì)第七章鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故7.1失穩(wěn)概念失穩(wěn)也稱為屈曲，是指鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失了整體穩(wěn)定性或局部穩(wěn)定性，屬承載力極限狀態(tài)的范圍。由于鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，用它制成的構(gòu)件比較細(xì)長，截面相對(duì)較小，組成構(gòu)件的板件寬而薄，因而在荷載作用下容易失穩(wěn)成為鋼結(jié)構(gòu)最突出的一個(gè)特點(diǎn)。因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性比強(qiáng)度更為重要，它往往對(duì)承載力起控制作用。7.2失穩(wěn)的類型及特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)可分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。但就性質(zhì)而言，又可分為以下三類。平衡分岔失穩(wěn)極值點(diǎn)失穩(wěn)躍越失穩(wěn)7.3失穩(wěn)破壞的原因分析穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)最突出的問題，長期以來．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)淡薄，并且存在強(qiáng)度重于穩(wěn)定的錯(cuò)誤思想。因此，在大量的接連不斷的鋼結(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，其各自產(chǎn)生的原因如下：7.3.1整體失穩(wěn)事故原因分析1．設(shè)計(jì)錯(cuò)誤2．制作缺陷3．臨時(shí)支撐不足4．使用不當(dāng)7.3.2局部失穩(wěn)事故原因分析1．設(shè)計(jì)錯(cuò)誤2．構(gòu)造不當(dāng)3．原始缺陷4，吊點(diǎn)位置不合理7.4失穩(wěn)事故的處理與防范1．設(shè)計(jì)人員應(yīng)強(qiáng)化穩(wěn)定設(shè)計(jì)理念防止鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員肩負(fù)著最重要的職責(zé)。強(qiáng)化穩(wěn)定設(shè)計(jì)理念十分必要。(1)結(jié)構(gòu)的整體布置必須考慮整個(gè)體系及其組成部分的穩(wěn)定性要求，尤其是支撐體系的布置。(2)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算方法的前提假定必須符合實(shí)際受力情況，尤其是支座約的影響。(3)構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算與細(xì)部構(gòu)造的穩(wěn)定計(jì)算必須配合，尤其要有強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的概念。(4)強(qiáng)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。(5)疊加原理適用于強(qiáng)度問題，不適用于穩(wěn)定問題。(6)處理穩(wěn)定問題應(yīng)有整體觀點(diǎn)，應(yīng)考慮整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相關(guān)影響2．制作單位應(yīng)力求減少缺陷在常見的眾多缺陷中，初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力對(duì)穩(wěn)定承載力影響最大，因此，制作單位應(yīng)通過合理的工藝和質(zhì)量控制措施將缺陷減低到最小程度。3．施工單位應(yīng)確保安裝過程中的安全施工單位只有制定科學(xué)的施工組織設(shè)計(jì)，采用合理的吊裝方案，精心布置臨時(shí)支撐，才能防止鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中失穩(wěn)，確保結(jié)構(gòu)安全。4．使用單位應(yīng)正常使用鋼結(jié)構(gòu)建筑物一方面，使用單位要注意對(duì)已建鋼結(jié)構(gòu)的定期檢查和維護(hù)；另一方面，當(dāng)需要進(jìn)行工藝流程和使用功能改造時(shí)，必須與設(shè)計(jì)單位或有關(guān)專業(yè)人士協(xié)商，不得擅自增加負(fù)荷或改變構(gòu)件受力。總之，通過各方的共同努力，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故可以從根本上得到解決。第八章鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕事故8.1銹蝕的類型1）化學(xué)腐蝕2）電化學(xué)腐蝕8.2腐蝕的機(jī)理及影響因素8.2.1電化學(xué)腐蝕的機(jī)理鋼材的電化學(xué)腐蝕是最重要的腐蝕類型，簡單來講是指鐵與周圍介質(zhì)之間發(fā)生氧化還原反映的過程。8.2.2不同環(huán)境下的腐蝕機(jī)理及因素分析1）大氣腐蝕2）影響因素1．濕度2．降水量3．溫度4．日照量5．大氣污染物質(zhì)3）防治措施1．采用耐蝕鋼材2．使用涂層和金屬鍍層保護(hù)3．降低大氣濕度8.3鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理及防腐方法8.3.1新建鋼結(jié)構(gòu)防銹新建鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)使用性質(zhì)、環(huán)境介質(zhì)等制定防銹方法，一般有涂料敷蓋法和金屬敷蓋法。涂料敷蓋法，即在鋼材表面敷蓋一層涂料，使之與大氣隔絕，以防銹蝕。主要施工工藝有：表面除銹、涂底漆、涂面漆。金屬敷蓋法，即在鋼材表面上鍍上一層其他金屬。所鍍的金屬可使鋼材與其他介質(zhì)隔絕，也可能是鍍層金屬的電極電位更低于鐵，起到犧性陽極(鍍層金屬)保護(hù)陰極(鐵)的作用。8.3.2原有鋼結(jié)構(gòu)銹蝕處理一、銹蝕程度的分級(jí)和檢查l.銹蝕程度分級(jí)為鑒定銹蝕損壞程度，一般可分為五級(jí)：A級(jí)——良好。構(gòu)件基本沒有銹蝕，涂層漆膜還有光澤；個(gè)別構(gòu)件可有少量銹點(diǎn)。B級(jí)——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(gè)別構(gòu)件有少量銹點(diǎn)，或構(gòu)件邊緣、死角、縫隙、隱蔽部分有銹蝕。c級(jí)——較嚴(yán)重。構(gòu)件局部銹蝕，面漆脫落面積達(dá)20％左右，底漆也有局部銹透，其基本金屬完好，應(yīng)進(jìn)行維護(hù)準(zhǔn)備工作。D級(jí)——嚴(yán)重。構(gòu)件銹蝕面積達(dá)40％左右，面漆大片脫落，但基本金屬?zèng)]有破壞，應(yīng)立即進(jìn)行維護(hù)工作。E級(jí)——特別嚴(yán)重。基本金屬已有銹蝕，應(yīng)立即測量構(gòu)件斷面削弱程度，計(jì)算是否需要更換或采取加固等措施。2．重點(diǎn)檢查部位根據(jù)腐蝕理論及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，除一般檢查外，下列構(gòu)件或部位應(yīng)嚴(yán)格檢查。(1)埋入地下的地面附近部位。(2)可能存積水或遭受水蒸汽侵蝕部位。(3)干濕交替構(gòu)件。(4)易積灰且濕度大的構(gòu)件。(5)組合截面凈空小于12mm，難以涂刷油漆的部位。(6)屋蓋結(jié)構(gòu)、柱與屋架節(jié)點(diǎn)、吊車梁與柱節(jié)點(diǎn)、鋼懸索節(jié)點(diǎn)部位第九章鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)事故9.1火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的危害火災(zāi)是一種失去控制的燃燒過程，火災(zāi)可分為“大自然火災(zāi)”和“建筑物火災(zāi)”兩大類。所謂大自然火災(zāi)是指在森林、草場等自然區(qū)發(fā)生的火災(zāi)，而建筑物火災(zāi)是指發(fā)生于各種人為建造的物體之中的火災(zāi)。事實(shí)證明，建筑火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)最多、損失最大，約占全部火災(zāi)的80％左右。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1980年美國發(fā)生火災(zāi)300萬起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失62．5億美元；1989年到1991年三年間，美國因火災(zāi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失分別為92億美元、82億美元和100億美元，日本為4500億日元、5200億日元和7900億日元。我國20世紀(jì)50年代、60年代、70年代、80年代年平均火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失為0．5億元、1．5億元、2．5億元、3．2億元，進(jìn)入20世紀(jì)90年代至今，火災(zāi)損失日趨嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)作為一種蓬勃發(fā)展的結(jié)構(gòu)體系，其優(yōu)點(diǎn)有目共睹，但缺點(diǎn)也不容忽視。除耐腐蝕性差外，耐火性差是鋼結(jié)構(gòu)的又一大缺點(diǎn)。因此一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)很容易遭受破壞而倒塌。例如，1967年美國蒙哥馬利市的一個(gè)飯店發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)屋頂被燒塌；1970年美國50層的紐約第一貿(mào)易辦公大樓發(fā)生火災(zāi)，樓蓋鋼梁被燒扭曲10cm(1)1993年福建泉州的一座鋼結(jié)構(gòu)冷庫發(fā)生火災(zāi)，造成3600m2的庫房倒塌。(2)1996年江蘇省昆山市的一座輕鋼結(jié)構(gòu)廠房發(fā)生火災(zāi)，4320m2的廠房倒塌。(3)1998年北京某家具城發(fā)生火災(zāi)，造成該建筑(鋼結(jié)構(gòu))整體倒塌。(4)某歌舞廳平面尺寸為14m×30m，長向北面為數(shù)個(gè)小包間、無窗，南面為大歌廳、有窗，屋蓋為正放四角錐網(wǎng)架，2m×2m網(wǎng)格，網(wǎng)架高度為lm，焊接空心球節(jié)點(diǎn)，鋼筋混凝土屋面板，無吊頂。1996年6月，一小包間起火，火勢迅速蔓延，火焰由南面的窗子走出，從起火到滅火約1h，溫度估計(jì)到500~C以上?；馂?zāi)后該網(wǎng)架雖未倒塌，但有70根桿件發(fā)生了不同程度的變形。變形的桿件多集中在網(wǎng)架的四角和中間部位，最嚴(yán)重的是在東北角、西北角和中間部位。最大變形的矢高為12cm(一腹桿)，其他的矢高為3。5cm；中部下弦桿變形有的向下，有的向上，還有呈S形的。上弦桿為單槽鋼，有9根桿件變形。有2根斜腹桿與焊接空心球的連接焊縫被拉開1cm。現(xiàn)已對(duì)70根變形桿件采用了換桿、包桿和加桿(對(duì)上弦)的方法進(jìn)行了處理。(5)1984年6月，某體育館在施工過程中發(fā)生了火災(zāi)，屋蓋為66m×90m八邊形的兩向正交正放網(wǎng)架，火災(zāi)范圍僅在長跨端頭的兩個(gè)開間，火燒時(shí)間約2h，最高溫度達(dá)700~800℃(6)1995年某跨度為47m單層球面網(wǎng)殼，在工程將竣工交付使用時(shí)，由于焊工在補(bǔ)焊一零件時(shí)，引起網(wǎng)殼上已涂刷好的油漆著火。火焰從網(wǎng)殼底部向四周蔓延到半個(gè)殼體，由于溫度不很高，滅火及時(shí)，未造成網(wǎng)殼損害。(7)某體育館于1993年11月發(fā)生了火災(zāi)，大火持續(xù)了lh，屋蓋網(wǎng)架由于噴涂了防火涂料，網(wǎng)架未發(fā)生變形。9.2鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的失效分析當(dāng)發(fā)生火災(zāi)后，熱空氣向構(gòu)件傳熱主要是輻射、對(duì)流，而鋼構(gòu)件內(nèi)部傳熱是熱傳導(dǎo)。隨著溫度的不斷升高，鋼材的熱物理特性和力學(xué)性能發(fā)生變化，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力下降。火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)的最終失效是由于構(gòu)件屈服或屈曲造成的。9.3鋼結(jié)構(gòu)的防火方法鋼結(jié)構(gòu)由于耐火性能差，因此為了確保鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的耐火極限要求，必須采取防火保護(hù)措施。通常不加保護(hù)的鋼構(gòu)件的耐火極限僅為10～20min。9.3.1鋼構(gòu)件的耐火極限的確定1．耐火極限的概念就鋼結(jié)構(gòu)整體的耐火極限而言，定義為：建筑確定的區(qū)域發(fā)生火災(zāi)，受火災(zāi)影響的有關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)升溫條件下，使整體結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性所用的時(shí)間，以小時(shí)(h)計(jì)。鋼構(gòu)件的耐火極限定義為：鋼構(gòu)件受標(biāo)準(zhǔn)升溫火災(zāi)條件下，失去穩(wěn)定性、完整性或絕熱性所用的時(shí)間，一般以小時(shí)(h)計(jì)。失去穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在火災(zāi)中喪失承載能力，或達(dá)到不適宜繼續(xù)承載的變形。對(duì)于梁和板，不適于繼續(xù)承載的變形定義為最大撓度超過L／20，其中三為試件的計(jì)算跨度。對(duì)于柱，不適于繼續(xù)承載的變形可定義為柱的軸向壓縮變形，速度超過3h(mm／min)，其中h為柱的受火高度，單位以mm計(jì)。失去完整性是指分隔構(gòu)件(如樓板、門窗、隔墻等)一面受火時(shí)，構(gòu)件出現(xiàn)穿透裂縫或穿火孔隙，使火焰能穿過構(gòu)件，造成背火面可燃物起火燃燒。失去絕熱性是指分隔構(gòu)件一面受火時(shí)，背火面溫度達(dá)到220℃9.4鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的相關(guān)知識(shí)防火涂料的防火機(jī)理已被國內(nèi)有關(guān)專家確認(rèn)，歸納為如下幾點(diǎn)：(1)防火涂料本身具有難燃或不燃性，使被保護(hù)的可燃性基材不直接與空氣接觸，從而延遲基材著火燃燒。(2)防火涂料遇火受熱分解出不燃的惰性氣體，可沖淡被保護(hù)基材受熱分解的易燃?xì)怏w和空氣中的氧氣，抑制燃燒。(3)燃燒被認(rèn)為是游離基引起的連鎖反應(yīng)。而含氯、磷的防火涂料受熱分解出一些活性自由基團(tuán)，可與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低燃燒速度。(4)膨脹型防火涂料遇火膨脹發(fā)泡，生成一層泡沫隔熱層，封閉被保護(hù)的基材，阻止基材燃燒。第十章鋼結(jié)構(gòu)事故類型及原因的綜合分析10.1概述建筑事故的發(fā)生往往由多種因素構(gòu)成，其中，人、物、自然環(huán)境和社會(huì)條件是最基本的四種因素，尤其人的影響不容忽視。通常構(gòu)成事故的原因可分為直接和間接兩大類。直接原因主要有人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，例如違規(guī)設(shè)計(jì)、違章操作等間接原因是指事故發(fā)生場所以外的社會(huì)環(huán)境因素，如管理混亂、質(zhì)檢失責(zé)等。10.1.1事故鏈分析工程質(zhì)量事故、特別是重大事故的發(fā)生，原因往往是多方面的。如果我們將各種原因與結(jié)果連接起來，就形成一個(gè)鏈條。通常稱之為事故鏈。由于原因與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系不同，則形成的事故鏈也不同，主要形式如下：(1)多因致果集中型(2)因果連鎖型(3)復(fù)合型10.1.2事故原點(diǎn)和事故源點(diǎn)概念1．事故原點(diǎn)事故原點(diǎn)是事故發(fā)生的初始點(diǎn)，事故原點(diǎn)在質(zhì)量事故分析中具有關(guān)鍵作用，它是一系列事故原因最終匯集起來形成事故的爆發(fā)點(diǎn)，同時(shí)它又是事故后果產(chǎn)生的起始點(diǎn)。事故原點(diǎn)的狀況往往會(huì)反映出事故的直接原因。因此，在事故分析中，尋找和分析事故原點(diǎn)非常重要。找出事故原點(diǎn)后，就可圍繞它對(duì)現(xiàn)場的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析，把事故發(fā)生、發(fā)展的順序逐步揭示出來，最后匯成事故鏈圖，進(jìn)一步分析事故的直接原因和間接原因2．事故源點(diǎn)絕大多數(shù)的工程事故都是多方面原因造成的，每一個(gè)事故原因都有其起源事件，這些起源事件稱為事故源點(diǎn)。例如單層廠房柱倒塌，原因有：柱無足夠的臨時(shí)固定措施、保證柱穩(wěn)定的構(gòu)件未能及時(shí)安裝與固定、突然出現(xiàn)大風(fēng)等。在這些原因中各有起源事件，如柱臨時(shí)固定問題的起源事件可能是施工設(shè)計(jì)沒有明確規(guī)定支撐和纜繩的設(shè)置要求；配套構(gòu)件未能及時(shí)安裝問題的起源事件，可能是構(gòu)件制作、供應(yīng)不及時(shí)，也可能是安裝焊工或焊機(jī)不足等10.2鋼屋蓋事故10.2.1鋼屋蓋事故類型(1)桁架桿件彎曲。(2)桁架桿件局部彎曲。(3)屋架垂直偏差。(4)桁架節(jié)點(diǎn)板彎曲.(5)桁架節(jié)點(diǎn)板開裂。(6)屋架支座節(jié)點(diǎn)連接損壞。(7)屋架撓度超標(biāo)準(zhǔn)。(8)屋蓋支撐屈曲。(9)屋蓋倒塌。10.2.2鋼屋蓋事故原因分析1．制作和安裝中的原因(1)構(gòu)件幾何尺寸超過允許偏差，由于矯正不夠、焊接變形、運(yùn)輸及安裝中受彎使桿件有初彎曲，引起桿件內(nèi)力變化。(2)屋架或托架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理不當(dāng)，形成應(yīng)力集中；檁條錯(cuò)位或節(jié)點(diǎn)偏心。(3)腹桿端部與弦桿距離不符合要求，使節(jié)點(diǎn)板工作惡化，出現(xiàn)裂縫。(4)桁架桿件尤其是受壓桿件漏放連接墊板，造成桿件過早喪失穩(wěn)定。(5)桁架拼接節(jié)點(diǎn)質(zhì)量低劣，焊縫不足，安裝焊接不符合質(zhì)量要求。(6)任意改變鋼材要求，使用強(qiáng)度低的鋼材或減小桿件設(shè)計(jì)截面。(7)桁架支座固定不正確，與計(jì)算簡圖不符，引起桿件附加應(yīng)力。(8)違反屋面板安裝順序；屋面板擱置面積不夠、漏焊。(9)忽視屋蓋支撐系統(tǒng)作用，支撐薄弱，有的支撐彎曲。(10)屋面施工違反設(shè)計(jì)要求，任意增加面層厚度，使屋蓋重量增加10.3空間鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故10.3.1概述10.3.2鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故類型和表現(xiàn)形式1．事故類型(1)按事故造成的危害和損失程度可分為①惡性事故。②嚴(yán)重事故。③重大事故④小事故。(2)按事故存在的范圍可分為①整體事故。②局部事故。(3)按造成事故因素的多少可分為①單一因素事故。②多種因素事故。③復(fù)雜因素事故。2．主要表現(xiàn)形式(1)桿件彎曲。(2)桿件斷裂。(3)桿件與節(jié)點(diǎn)焊縫連接破壞。(4)節(jié)點(diǎn)板變形或斷裂。(5)焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣，微裂縫超過標(biāo)準(zhǔn)。(6)高強(qiáng)螺栓斷裂或從球節(jié)點(diǎn)中拔出。(7)桿件在節(jié)點(diǎn)相碰，支座腹桿與支承結(jié)構(gòu)相碰。(8)支座節(jié)點(diǎn)移位。(9)網(wǎng)架撓度過大，超過了規(guī)定的要求。(10)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)倒塌。10.3.3鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故原因1．設(shè)計(jì)原因(1)結(jié)構(gòu)型式選擇不合理，支撐體系或再分桿體系設(shè)計(jì)不周，網(wǎng)架尺寸不合理。如當(dāng)采用正交正放網(wǎng)架時(shí)，未沿周邊網(wǎng)格上弦或下弦設(shè)置封閉的水平支撐，致使網(wǎng)架不能有效傳遞水平荷載。(2)力學(xué)模型、計(jì)算簡圖與實(shí)際不符。如網(wǎng)架支座構(gòu)造屬于兩向約束時(shí)，計(jì)算時(shí)按三向約束考慮。(3)計(jì)算方法的選擇、假設(shè)條件、電算程序、近似計(jì)算法使用的圖表有錯(cuò)誤，未能發(fā)現(xiàn)。(4)桿件截面匹配不合理，忽視桿件初彎曲、初偏心和次應(yīng)力的影響。(5)荷載低算和漏算，或由于網(wǎng)架工況復(fù)雜，荷載組合不當(dāng)。對(duì)自然災(zāi)害(如地震、風(fēng)振、溫度變化、積水積雪、火災(zāi)、大氣或有害氣體及物質(zhì)的腐蝕性等)估計(jì)不足或處置不當(dāng)，或?qū)σ恍┐笾行途W(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行的非線性分析，穩(wěn)定性分析，支座不均勻沉降、不均勻側(cè)移，重型橋式吊車對(duì)網(wǎng)架的影響，中、重級(jí)懸掛吊車對(duì)網(wǎng)架的疲勞驗(yàn)算等，沒有進(jìn)行驗(yàn)算和分析。(6)材料(包括鋼材、焊條等)選擇不合理。(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算后，不經(jīng)復(fù)核就增設(shè)桿件或大面積的代換桿件，從而導(dǎo)致超強(qiáng)度設(shè)計(jì)值桿件的出現(xiàn)。(8)設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤或不完備。如幾何尺寸標(biāo)注不清或矛盾，對(duì)材料、加工工藝要求、施工方法及特殊節(jié)點(diǎn)的特殊要求有遺漏或交代不清等。(9)節(jié)點(diǎn)型式及構(gòu)造錯(cuò)誤、節(jié)點(diǎn)細(xì)部考慮不周全。2．制作原因(1)材料驗(yàn)收及管理混亂，不同鋼號(hào)、規(guī)格材料混雜使用，特別是混用了可焊性差的高碳鋼，鋼管管徑與壁厚有較大的負(fù)偏差，拼裝前桿件有初彎曲而不調(diào)直。(2)桿件下料尺寸不準(zhǔn)，特別是壓桿超長、拉桿超短。(3)不按規(guī)范規(guī)定對(duì)鋼管剖口，對(duì)接焊縫焊接時(shí)不加襯管或不按對(duì)接焊縫要求焊接。(4)高強(qiáng)螺栓材料有雜質(zhì)，熱處理時(shí)淬火不透，有微裂縫。(5)球體或螺栓的機(jī)加工有缺陷，球孔角度偏差過大。(6)螺栓未擰緊，網(wǎng)架在使用期間在接縫處出現(xiàn)縫隙，螺栓受水氣侵入而銹蝕。(7)支座底板與底板連接或肋板采用氧氣切割而不將其端面刨平，組裝時(shí)不能緊密頂緊，支座受力時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中或改變了傳力路線。(8)焊縫質(zhì)量差，焊縫高度不足，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3．拼裝和吊裝原因(1)胎具或拼裝平臺(tái)不合規(guī)格即進(jìn)行網(wǎng)架拼裝，使單元體產(chǎn)生偏差，最后導(dǎo)致整吟網(wǎng)架的累積誤差很大。(2)焊接工藝、焊接順序錯(cuò)誤，產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力，造成桿件或整個(gè)網(wǎng)架變形。(3)桿件或單元或整個(gè)網(wǎng)架拼裝后有較大的偏差而不修正，強(qiáng)行就位，造成桿件彎曲或產(chǎn)生很大的次應(yīng)力。(4)對(duì)網(wǎng)架施工階段的吊點(diǎn)反力、桿件內(nèi)力、撓度等不進(jìn)行驗(yàn)算，也不采取必要的加固措施。(5)施工方案選擇錯(cuò)誤，分條分塊施工時(shí)，不采取正確的臨時(shí)加固措施，使此局部網(wǎng)架為幾何可變體系。(6)網(wǎng)架整體吊裝時(shí)采用多臺(tái)起重機(jī)或拔桿，各吊點(diǎn)起升或下降時(shí)不同步，用滑移法施工時(shí)，牽引力和牽引速度不同步，使部分桿件彎曲。(7)支座預(yù)埋鋼板、錨栓位置偏差較大，造成網(wǎng)架就位困難，為圖省事而強(qiáng)迫就位或預(yù)埋板與支座底板焊死，從而改變了支承的約束條件。(8)看圖有誤或粗心，導(dǎo)致桿件位置放錯(cuò)。(9)不經(jīng)計(jì)算校核，隨意增加桿件或網(wǎng)架支承點(diǎn)。4．使用原因(1)使用荷載超過設(shè)計(jì)荷載。如屋面排水不暢，積灰不及時(shí)清掃，積雪嚴(yán)重及屋面上隨意堆料、堆物等，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)架超載。(2)使用環(huán)境的變化(包括溫度、濕度、腐蝕性介質(zhì)的變化)，以及使用用途的改變。(3)基礎(chǔ)的不均勻沉降。(4)地震作用。10.3.4鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故分析方法1．對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工、安裝文件資料進(jìn)行全面查閱(1)查閱網(wǎng)架及其相關(guān)的下部結(jié)構(gòu)的圖紙、計(jì)算書、設(shè)計(jì)修改等資料，注意其支零條件、荷載狀況、工況組合及必要的驗(yàn)算是否正確無誤。(2)查閱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的零部件的生產(chǎn)檢測記錄、材料的質(zhì)量證明和試驗(yàn)報(bào)告、零部件產(chǎn)品合格證書及試驗(yàn)報(bào)告、焊縫質(zhì)量及零部件檢驗(yàn)資料等，是否符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(3)查閱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝施工記錄及檢測驗(yàn)收文件，包括網(wǎng)架就位后的縱橫向邊長偏差、支承點(diǎn)中心偏移、高度偏差和撓度記錄等。2．對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況進(jìn)行全面的調(diào)查(1)調(diào)查網(wǎng)架的實(shí)際狀況，包括總平面尺寸、網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)架高度、支承情況、荷載、抗震設(shè)防烈度、地基土類別、使用環(huán)境等。(2)檢查網(wǎng)架結(jié)構(gòu)零部件及焊縫質(zhì)量。(3)查看網(wǎng)架的安裝質(zhì)量，其中包括安裝偏差的大小。(4)檢測網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用現(xiàn)狀，如網(wǎng)架撓度、桿件彎曲等。3．對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的驗(yàn)算和復(fù)核(I)首先對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，即以原設(shè)計(jì)條件為依據(jù)，對(duì)原桿件截面進(jìn)行校算，看是否存在超強(qiáng)度設(shè)計(jì)值桿件。(2)當(dāng)原設(shè)計(jì)有不安全桿件時(shí)，按實(shí)際的支承狀況、荷載和使用狀況，用規(guī)范允許均強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行復(fù)核，看其是否安全。(3)當(dāng)原設(shè)計(jì)已經(jīng)改變，如有增設(shè)的桿件及大量的截面代換、增加較大孔洞等，則應(yīng)按實(shí)際的結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行復(fù)核10.3.5鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)質(zhì)量事故處理方法1．網(wǎng)架桿件承載力不足的處理(1)增設(shè)桿件，改變?cè)W(wǎng)架的受力狀態(tài)(2)減輕屋面重量(3)更換剛度不足或損壞的桿件(4)增大桿件截面2．預(yù)埋件與支座誤差的處理(1)加過渡鋼板(2)加鋼板套(3)重新預(yù)埋3．支座腹桿與支承結(jié)構(gòu)相碰的處理(1)在支承結(jié)構(gòu)允許的情況下，可將支承結(jié)構(gòu)削去一角，但絕不能損傷柱和梁中的受力鋼筋，特別是梁中的鋼筋，并將鑿毛面用有效材料封閉起來。(2)提高支座支承件的高度，但是必須注意支承件的穩(wěn)定。支承件長度不宜過長，一般控制在500～600mm。(3)在支座底板上加鋼板盒或混凝土墩，這種方法一般用于以上兩種方法不能實(shí)現(xiàn)時(shí)。4．桿件相碰處理應(yīng)用上述方法時(shí)，應(yīng)查清各桿件的受力狀態(tài)，遵循以下原則：(1)在應(yīng)力相近的情況下，宜對(duì)壓桿進(jìn)行切除、補(bǔ)焊。因?yàn)閷?duì)壓桿而言，由于桿件初彎曲對(duì)桿件穩(wěn)定承載力的影響，桿件中央截面承載力折減較多，桿件由中央截面控制，對(duì)鉸支的兩端不存在上述問題，其承載力相當(dāng)富裕。(2)當(dāng)相碰兩桿均為拉桿或壓桿時(shí)，宜對(duì)應(yīng)力較小者桿件進(jìn)行處理。(3)對(duì)應(yīng)力相近且同為拉桿或壓桿，則宜對(duì)截面較大者桿件進(jìn)行處理。因?yàn)樵谇谐嗤孛嫦?，截面較大桿件被削弱的百分比較小。(4)對(duì)應(yīng)力都比較大的相碰桿件，宜都切除一小部分，然后再補(bǔ)強(qiáng)，這樣可減少桿件截面被削弱的百分比。5．焊縫缺陷處理10.4輕鋼結(jié)構(gòu)事故10.4.1概述10.4.2輕鋼結(jié)構(gòu)事故類型在輕鋼結(jié)構(gòu)中冷彎薄壁型鋼是最主要的承重構(gòu)件，它主要用作墻面梁及屋面檁條。與門式鋼架配套的維護(hù)結(jié)構(gòu)通常為彩鋼復(fù)合板，根據(jù)工程事故調(diào)查，目前常見的破壞形式如下：(1)門式剛架承重結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞；(2)檁條、墻梁的屈曲；(3)輕型屋面板被風(fēng)載掀起；(4)屋面板銹蝕，嚴(yán)重時(shí)使板產(chǎn)生孔洞，甚至斷裂：(5)屋面漏雨，影響正常使用。10.4.3輕鋼結(jié)構(gòu)事故原因(1)冷彎薄壁型鋼的翼緣寬厚比太大或卷邊尺寸太小，以致于對(duì)翼緣沒有起到加強(qiáng)作用，而使受壓翼緣剛度不足，引起翼緣局部屈曲。(2)設(shè)計(jì)人員通常在設(shè)計(jì)中未考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，荷載作用在檁條等構(gòu)件翼緣時(shí)，常常不通過截面的剪切中心，使構(gòu)件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。(3)屋面板未能有限地阻止檁條側(cè)向和扭轉(zhuǎn)變形，而設(shè)計(jì)中又未考慮到這一因素，或沒有為檁條提供足夠的跨間拉條和支座處抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)的約束，以致檁條產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)向彎曲或彎扭屈曲。(4)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件差、涂層質(zhì)量差或維護(hù)管理不及時(shí)，使鋼材銹蝕。(5)輕鋼屋面彩鋼板與檁條通常采用的自攻螺絲、拉鉚釘連接，在風(fēng)吸力長期作用下易造成擴(kuò)孔，最終導(dǎo)致漏水。10.4.4屋面壓型鋼板的腐蝕處理壓型鋼板厚度很薄，易于銹蝕，而且一旦開始銹蝕，發(fā)展很快，如不及時(shí)處理，輕者壓型鋼板穿孔，屋面漏水，影響房屋的使用，重者屋面板塌落。壓型鋼板的腐蝕事故處理大致有以下三種：(1)厚涂型涂料法(2)更換法(3)重疊鋪板法10.5鋼柱的事故民用建筑中使用鋼柱甚少(僅在高層和超高層建筑中采用)，柱子損壞事故多出在工業(yè)廠房中，又以使用期事故為多；柱子本身損壞不多，主要是梁與柱連接處損壞多見。此外，鋼柱與基礎(chǔ)連接的地腳螺栓損壞事故也時(shí)有發(fā)生。10.5.1鋼柱損壞事故類型(1)柱肢變形(彎曲、扭曲)；(2)柱肢體有切口裂縫損壞；(3)格構(gòu)式柱子腹桿彎曲和扭曲變形；(4)柱頭、吊車梁支承牛腿處焊縫開裂；(5)柱子垂直偏斜，帶來維護(hù)構(gòu)件和鄰接連接節(jié)點(diǎn)損壞及吊車軌道偏位；(6)柱子標(biāo)高降低，使屋架下沉，影響正常生產(chǎn)；(7)柱腳及某些連接節(jié)點(diǎn)腐蝕損傷。10.5.2鋼柱損壞事故原因(1)柱子與吊車梁連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造同設(shè)計(jì)簡圖不符，鉸接連成剛接、剛接連成鉸接，使柱子和節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生附加應(yīng)力；(2)柱頭和柱子有安裝偏差，導(dǎo)致柱內(nèi)應(yīng)力顯著增加，構(gòu)件彎曲(往往在吊車梁以上部分彎曲)；(3)柱子常受運(yùn)輸貨物、吊車吊臂或吊斗碰撞，導(dǎo)致柱肢彎曲、支撐節(jié)點(diǎn)連接損壞；(4)高溫作用，尤其是冶金工廠熱金屬和熱渣接觸柱子，使柱肢彎曲，支撐節(jié)點(diǎn)連接損壞開裂；(5)沒有考慮荷載循環(huán)的疲勞破壞作用，使牛腿處焊縫開裂；(6)地基基礎(chǔ)下沉，帶來柱子傾斜，柱標(biāo)高降低；(7)周期性潮濕和腐蝕介質(zhì)作用，導(dǎo)致鋼柱局部腐蝕，減小了柱截面：(8)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理。10.5.3柱腳螺栓安裝質(zhì)量事故處理1．地腳螺栓與鋼柱底板預(yù)留孔不對(duì)中產(chǎn)生這類事故的原因是施工中預(yù)埋螺栓位置或鋼柱位置超出允許偏差。處理時(shí)可采用如下方法：(1)當(dāng)兩者偏差較小時(shí)，可經(jīng)設(shè)計(jì)人員許可，沿偏差方向?qū)⒅装彐軱擴(kuò)大為橢圓孔，然后換用加大的厚板墊圈進(jìn)行焊接固定。(2)如果兩者相對(duì)位移較大，可在地腳螺栓周圍用鋼鑿將混凝土鑿到適宜深度，用氣割將螺栓割斷，然后搭接上一段用相同材質(zhì)的材料按規(guī)定長度和直徑加工成的螺栓，并采取補(bǔ)強(qiáng)措施，來調(diào)整達(dá)到規(guī)定的位置?；蛑苯訉⒙菟ǜ畛?，把根部螺栓焊于預(yù)埋鋼板上，附上一塊與預(yù)埋鋼板等厚的鋼板，與預(yù)埋鋼板采取鉚釘塞焊和周邊角焊縫焊接，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求焊上新螺栓。10.6.1吊車梁系統(tǒng)事故類型國內(nèi)外對(duì)工廠使用中的吊車梁系統(tǒng)進(jìn)行了大量調(diào)查，調(diào)查資料表明，吊車梁系統(tǒng)大部分破壞發(fā)生在下列部位：1．實(shí)腹式吊車梁2．桁架式吊車梁3．制動(dòng)梁(制動(dòng)桁架)制動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀態(tài)極復(fù)雜，與計(jì)算簡圖不符，故損壞嚴(yán)重。損壞部位如下：(1)制動(dòng)梁板與吊車梁連接焊縫開裂；(2)制動(dòng)梁上板開裂；(3)制動(dòng)桁架節(jié)點(diǎn)板開裂、斷裂，節(jié)點(diǎn)板開裂；(4)垂直支撐斜桿裂縫、斷裂；(5)制動(dòng)桁架桿件扭曲或裂縫；(6)輔助桁架腹桿開裂、斷裂。4．吊車梁系統(tǒng)與柱連接處(1)制動(dòng)系統(tǒng)與柱連接焊縫開裂或螺栓松動(dòng)；(2)吊車梁與柱水平連接板焊縫開裂或螺栓松動(dòng)；(3)吊車梁與柱垂直連接焊縫開裂或螺栓松動(dòng)；(4)垂直連接板(隔板)開裂；(5)吊車梁與吊車梁、吊車梁與柱連接螺栓松動(dòng)。5．吊車軌道及車擋(1)軌道頂面和側(cè)面磨損；(2)軌道接頭處損壞；(3)軌道腹板處有裂縫，通常在接頭和孔附近；(4)采用彎鉤螺栓連接軌道的吊車梁最易損壞，彎鉤螺栓自行伸直拉出，使軌道位移；(5)采用雙螺栓壓板連接軌道的吊車梁基本可靠，少數(shù)車間會(huì)連接松動(dòng)、軌道橫向位移；(6)車擋固定連接松動(dòng)。第十一章鋼結(jié)構(gòu)的可靠性鑒定11．1概述結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。所謂規(guī)定時(shí)間，是指設(shè)計(jì)所假定的結(jié)構(gòu)使用時(shí)間，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期一般為50年。所謂規(guī)定條件，是指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用等條件。所謂預(yù)定功能，是指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性。安全性是指建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種作用，以及遇到偶然事件應(yīng)能保持必要的整體穩(wěn)定性。這里所指的作用包括荷載及外加變形或外加約束作用。適用性是指建筑結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)，應(yīng)能滿足正常的使用要求，如不能有過大的變形或裂縫等。耐久性是指建筑結(jié)構(gòu)在正常使用下和正常維護(hù)下材料性能隨時(shí)間推移而變化，但仍應(yīng)滿足預(yù)定功能的要求。如在基準(zhǔn)期內(nèi)，結(jié)構(gòu)材料的銹蝕或其他腐蝕均不應(yīng)超過規(guī)定的限值。結(jié)構(gòu)的可靠性是結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性的總稱。建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的正常使用條件下，在規(guī)定的基準(zhǔn)使用期內(nèi)，如果其安全性、適用性和耐久性均能得到滿足，就意味著這個(gè)結(jié)構(gòu)是可靠的。我國規(guī)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，是指在50年內(nèi)能保持要求的可靠概率，而為計(jì)算這個(gè)可靠概率所依據(jù)的各隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，也是以這個(gè)基準(zhǔn)期來統(tǒng)計(jì)的時(shí)間范圍。超過50年則可靠概率會(huì)降低，但不等于馬上報(bào)廢。所以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年不是建筑物的報(bào)廢期限，也不是建筑物的壽命。建筑結(jié)構(gòu)物的檢測和可靠性鑒定的目的，是通過科學(xué)分析并利用檢測手段，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)估其繼續(xù)使用的壽命。結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的基本方法主要有經(jīng)驗(yàn)法、實(shí)用鑒定法和可靠度鑒定法。11．2鑒定的目的、內(nèi)容及步驟11．2．1鑒定的目的(1)檢測結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，說明結(jié)構(gòu)的可靠性；(2)判斷舊結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力，為改建擴(kuò)建工程提供依據(jù)；(3)找出事故的原因，作為今后的教訓(xùn)和借鑒；(4)處理工程事故，提供技術(shù)依據(jù)。11．2．2鑒定的內(nèi)容及步驟1．初步調(diào)查初步調(diào)查應(yīng)包含以下內(nèi)容：(1)原設(shè)計(jì)圖和竣工圖、工程地質(zhì)報(bào)告、歷次加固和改造設(shè)計(jì)圖、事故處理報(bào)告、竣工驗(yàn)收文件和檢查觀測記錄等；(2)原始施工情況；(3)建筑物的使用情況；(4)根據(jù)已有資料與實(shí)物進(jìn)行初步核對(duì)、檢查和分析；(5)填寫初步調(diào)查表，表格格式應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求；(6)制定詳細(xì)調(diào)查計(jì)劃。確定必要的實(shí)測、試驗(yàn)和分析等的工作大綱。11．3結(jié)構(gòu)檢測的手段及方法11．3．1鋼結(jié)