鋼結(jié)構(gòu)事故演示文稿

鋼結(jié)構(gòu)事故演示文稿當(dāng)前1頁，總共89頁。（優(yōu)選）鋼結(jié)構(gòu)事故當(dāng)前2頁，總共89頁。（一）穩(wěn)定性差：由于鋼材強度高、桿件較為柔細，故而在設(shè)計和施工中穩(wěn)定性差的問題較為突出；（二）脆性斷裂：在常溫下，鋼材是塑性和韌性均較好的金屬，但隨著溫度的降低，其塑性和韌性會逐漸降低，再加之其材質(zhì)缺陷和焊接缺陷等，使得鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂現(xiàn)象極易發(fā)生；當(dāng)前3頁，總共89頁。（三）耐火性能不理想：普通的結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)其承受熱量達400℃時，材質(zhì)的強度和彈性模量將急劇下降；當(dāng)溫度達到650℃時，鋼材已基本上喪失了承載能力；（四）不具耐銹蝕性：常見的鋼材抗大氣腐蝕、介質(zhì)腐蝕和應(yīng)力腐蝕的能力較差。據(jù)國外大量的試驗結(jié)果證實：不涂刷保護層的兩面外露鋼材，其在大氣中的腐蝕速度約為1mm/8～17年。當(dāng)前4頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)自使用至今，國內(nèi)外已發(fā)生過多起事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，其中較為著名的有：1907年，加拿大魁北克橋(Quebec)在架設(shè)過程中由于懸臂端的桿件失穩(wěn)，導(dǎo)致橋上75人遇難；1960年，羅馬尼亞布加勒斯特的一座直徑為90m的圓球面單層網(wǎng)殼因失穩(wěn)發(fā)生倒塌事故；1978年，美國哈特福特城的體育場網(wǎng)架因為壓桿彎曲而墜落到地面；2007年，上海環(huán)球金融中心在施工中發(fā)生火災(zāi)事故，使整個鋼結(jié)構(gòu)性能被破壞。而2003年，美國紐約世貿(mào)中心大樓在9.11事件中的轟然倒塌，這場惡夢更使工程界人士認識到開展鋼結(jié)構(gòu)工程事故分析的重要性。當(dāng)前5頁，總共89頁。2007年8月15日拍攝的火災(zāi)時被損壞的上海環(huán)球金融中心玻璃幕墻當(dāng)前6頁，總共89頁。當(dāng)前7頁，總共89頁。當(dāng)前8頁，總共89頁。當(dāng)前9頁，總共89頁。當(dāng)前10頁，總共89頁。承載力和剛度失效腐蝕破壞脆性斷裂疲勞破壞失穩(wěn)破壞破壞形式當(dāng)前11頁，總共89頁。1、鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂

鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂是其極限狀態(tài)中最危險的破壞形式之一。它發(fā)生往往很突然，沒有明顯的塑性變形，而破壞時構(gòu)件的名義應(yīng)力很低，有時只有其屈服強度的0.2倍。影響鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因主要有：

（1）構(gòu)件制作加工缺陷

構(gòu)件的高應(yīng)力集中會使構(gòu)件在局部產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，它們也將影響構(gòu)件局部的塑性和韌性，限制其塑性變形，從而提高構(gòu)件脆性斷裂的可能。當(dāng)前12頁，總共89頁。（2）鋼材抗脆性斷裂性能差

鋼材的塑性、韌性和對裂紋的敏感性都影響其抗脆性斷裂性能，其中沖擊韌性起決定作用。低合金鋼材的抗脆性斷裂性能比普通碳素鋼和沸騰鋼的抗脆性斷裂性能依次低。

（3）低溫和動載

隨著溫度降低，鋼材的屈服強度fy和抗拉強度fu會有所升高，而鋼材的塑性指標截面收縮率ψ卻有所降低，即鋼材會變脆。動載對鋼結(jié)構(gòu)的破壞，往往是很突然的，無明顯塑性變形，呈現(xiàn)脆性破壞特征。

當(dāng)前13頁，總共89頁。2、鋼結(jié)構(gòu)和剛度承載力失效

（1）鋼結(jié)構(gòu)剛度失效指產(chǎn)生影響其繼續(xù)承載或正常使用的塑性變形或振動。其主要原因為：

①結(jié)構(gòu)支撐體系不夠

支撐體系是保證結(jié)構(gòu)整體和局部剛度的重要組成部分。它不僅對抵制水平荷載和抗地震作用、抗振動有利，而且直接影響結(jié)構(gòu)正常使用。

②結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度不滿足設(shè)計要求：如軸壓構(gòu)件不滿足長細比要求；受彎構(gòu)件不滿足允許撓度要求；壓彎構(gòu)件不滿足上述兩方面要求等。

當(dāng)前14頁，總共89頁。（2）鋼結(jié)構(gòu)承載力失效指正常使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超越而導(dǎo)致破壞。其主要原因為：

①連接件強度不滿足要求

焊接連接件的強度取決于焊接材料強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、焊接對母材熱影響區(qū)強度的影響等；焊栓連接強度的影響原因為：螺栓及其附件材料的質(zhì)量以及熱得原理效果、螺栓連接的施工技術(shù)工藝的控制，特別是高強螺栓預(yù)應(yīng)力和摩擦面的處理、螺栓孔引起被連接構(gòu)件截面的削弱和應(yīng)力集中等。當(dāng)前15頁，總共89頁。②使用荷載和條件的改變

包括計算荷載的超越、部分構(gòu)件退出工作引起其它構(gòu)件增載、意外沖擊荷載、溫度變化引起的附加應(yīng)力、基礎(chǔ)不均勻沉降引起的附加應(yīng)力等。

③鋼材的強度指標不合格

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中有兩個強度指標：屈服強度fy和抗拉強度fu；另外，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受較大剪力或扭矩時，鋼材抗剪強度fv也是重要指標。當(dāng)前16頁，總共89頁。3、鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞鋼結(jié)構(gòu)疲勞分析時，習(xí)慣上當(dāng)循環(huán)次數(shù)N＜105時稱為你低周疲勞；N＞105時稱為高周疲勞。如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際循環(huán)應(yīng)力特征和實際循環(huán)次數(shù)所采取的參數(shù)；就可能發(fā)生疲勞破壞。此外影響鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的原因還有結(jié)構(gòu)構(gòu)件中有較大應(yīng)力集中區(qū)域；所用鋼材的抗疲勞性能差；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工制作時有缺陷。其中裂紋缺陷對鋼材疲勞強度的影響比較大；鋼材應(yīng)力和殘余變形對鋼材疲勞強度也會產(chǎn)生較大影響。當(dāng)前17頁，總共89頁。4、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）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，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)。構(gòu)件運輸單元的兩端以及較長要件的中間如沒有設(shè)置橫隔，截面的幾何形狀不變難以保證且易喪失局部穩(wěn)定性。當(dāng)前18頁，總共89頁。②吊裝時吊點位置選擇不當(dāng)

在吊裝過程中，由于吊點位置選擇不當(dāng)，會造成構(gòu)件局部較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致失穩(wěn)。所以鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計時圖紙應(yīng)詳細說明正確的起吊方法和吊點位置。

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板的高厚比大于限值時，易發(fā)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象；在組合截面構(gòu)件設(shè)計中尤應(yīng)注意。當(dāng)前19頁，總共89頁。（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，各類初始缺陷對其極限承載力的影響比較顯著。

②施工臨時支撐體系不夠

在結(jié)構(gòu)的安裝過程中，由于結(jié)構(gòu)并未完全形成一個設(shè)計要求的受力整體或其整體剛度較弱，因而需要設(shè)置一些臨時支撐體系來維持結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體穩(wěn)定。當(dāng)前20頁，總共89頁。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)加固過程中計算簡圖的改變等，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)為長細比λ（=r）。應(yīng)注意載面兩個主軸方向的計算長度可能有所不同，以及構(gòu)件兩端實際支承情況與計算支承間的區(qū)別。當(dāng)前21頁，總共89頁。5、鋼結(jié)構(gòu)腐蝕破壞

普通鋼材的抗腐蝕能力比較差，這一直是工程上關(guān)注的重要問題。腐蝕使鋼結(jié)構(gòu)桿件凈截面面積減損，降低結(jié)構(gòu)承載力和可靠度，腐蝕形成的“銹坑”使鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。一般來說鋼結(jié)構(gòu)下列部位容易發(fā)生銹蝕：

經(jīng)常干濕交替又未包混凝土的構(gòu)件；埋入地下的地面附近部位，如柱腳等；可能存積水或遭受水蒸汽侵蝕部位；組合截面凈空小于12mm，難于涂刷油漆部位；屋蓋結(jié)構(gòu)、柱下節(jié)點部位；易積灰又濕度大的構(gòu)件部位等。

當(dāng)前22頁，總共89頁。質(zhì)量控制由于鋼結(jié)構(gòu)以鋼板和型鋼為主要材料，必須使用物理化學(xué)性能合格的鋼材，并對鋼板型鋼間的連接加以嚴格的控制。要防止鋼結(jié)構(gòu)的事故，必須對鋼結(jié)構(gòu)的制作，焊接、高強螺栓的連接、安裝、防腐等進行嚴格的質(zhì)量控制。

當(dāng)前23頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)制作時質(zhì)量控制主要有：

（1）應(yīng)保證鋼材的屈服強度、抗拉強度、伸長率、截面收縮率和硫、磷等有害元素的極限含量，對焊接焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證碳的極限含量，必要時，尚應(yīng)保證冷彎試驗合格。

（2）要嚴格控制鋼材切割質(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。

當(dāng)前24頁，總共89頁。（3）要觀察檢查構(gòu)件外觀，以構(gòu)件正面無明顯凹面和損傷為合格。

（4）各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝時頂緊面貼緊不少于75%，且邊緣最大間隙不超過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)量檢驗評定標準》。當(dāng)前25頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)焊接時質(zhì)量控制主要有：

（1）焊條、焊劑、焊絲和施焊用的保護氣體等必須符合設(shè)計要求和鋼結(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村等強度的焊縫必須經(jīng)超聲波、x射線擦傷檢驗符合國家有關(guān)規(guī)定。

當(dāng)前26頁，總共89頁。（4）焊縫表面嚴禁有裂紋、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方法均應(yīng)符合規(guī)范要求。當(dāng)前27頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接時質(zhì)量控制主要有：

（1）高強螺栓的型式、規(guī)格和技術(shù)條件必須符合設(shè)計要求和有關(guān)標準規(guī)定。高強螺栓必須經(jīng)試驗確定扭矩系數(shù)或復(fù)驗螺栓預(yù)拉力。當(dāng)結(jié)果符合鋼結(jié)構(gòu)用高強螺栓的專門規(guī)定時，方準使用。

（2）構(gòu)件的高強螺栓連接面的摩擦系數(shù)必須符合設(shè)計要求。表面嚴禁有氧化鐵皮、毛刺、焊疤和油污。

當(dāng)前28頁，總共89頁。（3）高強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)用高強螺栓的專門規(guī)定。

（4）高強螺栓接頭外觀要求：正面螺栓穿入方向一致，外露長度不少于2扣。當(dāng)前29頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)安裝時質(zhì)量控制主要有：

（1）構(gòu)件必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范規(guī)定，由于運輸、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)，點焊牢固。座漿墊鐵的砂漿強度必須符合規(guī)定。

（3）構(gòu)件中心，標高基準點等必須符合規(guī)定。

當(dāng)前30頁，總共89頁。（4）結(jié)構(gòu)外觀表面干凈，結(jié)構(gòu)大面無焊疤、油污和泥砂。

（5）磨光頂緊的構(gòu)件安裝面要求頂緊緊貼不少于70%，邊緣最大間隙不超過0.8mm。

（6）安裝的允許偏差和檢驗方法均應(yīng)按國家的有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)前31頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)防腐處理質(zhì)量控制應(yīng)做到：

（1）油漆、稀釋和固化劑種類和質(zhì)量必須符合設(shè)計要求

（2）涂漆基層鋼材表面嚴禁有銹皮、并無焊渣、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。當(dāng)前32頁，總共89頁。（3）觀察檢查有無誤涂、漏涂、脫皮和反銹。

（4）涂刷均勻，色澤一致，無皺皮和流墜，分色線清楚整齊。

（5）干漆膜厚度要求125m（室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)）或150m（室外鋼結(jié)構(gòu)）當(dāng)前33頁，總共89頁。

鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的各類事故也時有所聞，給人民群眾的財產(chǎn)與生命安全造成巨大損失。從設(shè)計、施工、使用等環(huán)節(jié)入手，全面客觀地認識、分析、解決鋼結(jié)構(gòu)工程在各環(huán)節(jié)存在的問題，可以大大減少鋼結(jié)構(gòu)工程事故的發(fā)生。就事故的性質(zhì)而言，鋼結(jié)構(gòu)工程事故可以分為：當(dāng)前34頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)工程事故分類STEP07STEP06STEP05脆性斷裂事故STEP04疲勞破壞事故STEP03銹蝕事故STEP02火災(zāi)事故STEP01材料事故變形事故失穩(wěn)事故當(dāng)前35頁，總共89頁。

1.鋼結(jié)構(gòu)的材料事故鋼結(jié)構(gòu)材料事故是指由于材料本身的原因引起的事故。鋼結(jié)構(gòu)所用材料包括鋼材（Q235、16Mn、15MnV等）和連接材料（螺栓、焊材等）兩大類。影響鋼材性能的主要因素有有害化學(xué)成分超標、冶金軋制缺陷、硬化使鋼材的塑性和韌性降低、應(yīng)力集中以及溫度過高或過低等。引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)材料事故的常見因素有鋼材質(zhì)量不合格、螺栓質(zhì)量不合格、焊接材料質(zhì)量不合格、設(shè)計選材不當(dāng)、制作安裝工藝不合理、母材與焊接材料不匹配、隨意混用或替代材料等。當(dāng)前36頁，總共89頁。要防止發(fā)生這類事故，在設(shè)計環(huán)節(jié)上，應(yīng)熟知各種材料的性能參數(shù)與特性，因地制宜的選用合適的材料；在施工過程中，嚴格按照設(shè)計規(guī)定選用材料，材料進場時嚴格按照有關(guān)規(guī)范復(fù)檢鋼材和連接材料的各項指標，嚴禁使用不合格材料，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?，嚴格按照設(shè)計與相關(guān)規(guī)范進行制作、安裝。當(dāng)前37頁，總共89頁。某地一大型貯油罐采用12mm厚的鋼板焊接而成。該油罐建成2年后突然崩塌，原油外流，引發(fā)大火，造成巨大的人員傷亡與經(jīng)濟損失。經(jīng)調(diào)查，該油罐使用的鋼材力學(xué)性能合格但化學(xué)成分不合格，含硫量為0.9％（超限近一倍）。過高的含硫量使鋼材的可焊性降低，焊接過程中產(chǎn)生的熱裂紋在外力作用下逐漸擴展，最終使鋼材突然斷裂，引發(fā)重大事故。

當(dāng)前38頁，總共89頁。2.鋼結(jié)構(gòu)的變形事故鋼結(jié)構(gòu)不論整體變形還是局部變形，都將降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性，影響連接和組裝，并可能產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低構(gòu)件的承載力，引發(fā)變形事故。而鋼結(jié)構(gòu)由于具有強度高、塑性好等優(yōu)點，使得鋼結(jié)構(gòu)的截面越來越小，板厚、壁厚很薄。加上加工、制作、安裝過程中的缺陷，鋼結(jié)構(gòu)的變形問題更加突出。當(dāng)前39頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)的變形包括以下幾個部分：鋼材初始變形、冷加工變形、焊接變形、制作安裝變形、運輸過程中的變形以及使用不當(dāng)（碰撞、高溫）產(chǎn)生的變形等。當(dāng)前40頁，總共89頁。某汽車廠造型車間為54×84m的單層三跨車間，鋼屋架上弦桿、下弦桿均采用角鋼。屋架和屋面板施工完畢后發(fā)現(xiàn)有個別屋架的豎腹桿有明顯傾斜，經(jīng)檢測，位移偏差超標的測點達80%，變形嚴重的一榀屋架呈扭曲狀。經(jīng)調(diào)查，事故的主要原因是屋架堆放方式不規(guī)范。依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，屋架堆放時應(yīng)直立，兩個端頭須用固定支架固定，相鄰兩個鋼屋架應(yīng)隔以木塊，相互綁牢。

當(dāng)前41頁，總共89頁。該工程施工工程中雖在堆放鋼屋架時采用了直立方式，但卻錯誤地將鋼屋架的一端靠在一堆屋面板上，另一端沒有采取可靠的側(cè)向支撐，鋼屋架間沒有拉緊捆綁，結(jié)果使鋼屋架逐個擠壓，產(chǎn)生扭曲變形。在支撐系統(tǒng)安裝過程中，由于工期原因也未按規(guī)定對屋架進行矯正，最終導(dǎo)致發(fā)生事故。

當(dāng)前42頁，總共89頁。3.鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故是指因鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定性或局部穩(wěn)定性而引發(fā)的事故。相對于混凝土結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)因強度高而使構(gòu)件細長，截面相對較小，因此在外荷載作用下更容易失穩(wěn)。而相對于抗拉破壞而言，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞前的變形可能很小，呈現(xiàn)出脆性破壞的特征，而脆性破壞的突發(fā)性也使得失穩(wěn)破壞具有更大的危險性。當(dāng)前43頁，總共89頁。

我國的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工程起步較晚，許多工程技術(shù)人員對穩(wěn)定概念的認識較為模糊，在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中普遍存在重視強度問題而輕視穩(wěn)定問題的錯誤傾向，這是鋼結(jié)構(gòu)工程失穩(wěn)事故不斷發(fā)生的重要原因之一。當(dāng)前44頁，總共89頁。因此，設(shè)計人員必須強化穩(wěn)定概念，在設(shè)計過程中應(yīng)重視支撐體系的布置，結(jié)構(gòu)整體布置必須滿足整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性的要求。加工、制作過程中產(chǎn)生的構(gòu)件初偏心、初彎曲、焊接殘余變形等缺陷將顯著降低鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力；同時，與混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)不同的是，當(dāng)前45頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)在安裝、施工的過程中，在形成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)之前，屬于幾何可變體系，其穩(wěn)定性很差，必須借助于足夠的臨時支撐體系以維持安裝過程中的穩(wěn)定性，否則極易發(fā)生構(gòu)件失穩(wěn)甚至整體倒塌、傾覆事故。因此，鋼結(jié)構(gòu)加工、制作及安裝企業(yè)應(yīng)通過采用合理的施工工藝，制定科學(xué)、合理、嚴密的施工組織設(shè)計，采用合理的吊裝方案，布置足夠的臨時支撐，確保制作及施工階段的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

當(dāng)前46頁，總共89頁。某合成橡膠常車間的屋架系統(tǒng)采用13榀14m跨度的梭形鋼屋架，上放槽形板，未設(shè)隔墻。發(fā)生事故時有11榀鋼屋架墜落，2榀鋼屋架雖未墜落但變形嚴重，屋頂?shù)顾?。?jīng)分析，原設(shè)計中屋架主要壓桿的長細比均超出規(guī)范要求，最大達275（原規(guī)范規(guī)定受壓桿件長細比不大于150）。而施工方擅自將端腹桿由25變更為20，削弱了腹桿截面積，導(dǎo)致其實際應(yīng)力超出允許應(yīng)力一倍多，造成腹桿受壓失穩(wěn)，引起鋼屋架變形破壞，釀成嚴重事故。

當(dāng)前47頁，總共89頁。

4.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞事故在反復(fù)交變荷載的作用下，在應(yīng)力水平遠低于鋼材的極限抗拉強度甚至屈服點的情況下發(fā)生的鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞現(xiàn)象，稱為疲勞破壞。疲勞破壞與鋼材的靜力強度和最大靜力荷載并無明顯關(guān)系，而主要與應(yīng)力幅、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和構(gòu)造細節(jié)有關(guān)。當(dāng)前48頁，總共89頁。應(yīng)力幅是指應(yīng)力循環(huán)中最大拉應(yīng)力（取正值）和最小拉應(yīng)力（取正值）或壓應(yīng)力（取負值）的差值。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)是指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下應(yīng)力由最大到最小的循環(huán)次數(shù)。在影響疲勞破壞的三個因素中，應(yīng)力幅與循環(huán)次數(shù)是由客觀條件決定而無法改變的，

當(dāng)前49頁，總共89頁。因此，必須從構(gòu)造細節(jié)出發(fā)，盡可能地減小應(yīng)力集中，從而改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞性能。在設(shè)計過程中，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材，減少材質(zhì)缺陷；采取合理的構(gòu)造做法，避免焊縫集中，減少截面突變；在制作、安裝過程中，應(yīng)使缺陷、殘余應(yīng)力的影響減小到最低程度，盡量避免產(chǎn)生附加應(yīng)力集中；對焊縫進行修補，以緩解因缺陷產(chǎn)生的應(yīng)力集中。當(dāng)前50頁，總共89頁。某鋼廠車間內(nèi)的吊車梁于1960年建成投產(chǎn)，1976年發(fā)現(xiàn)21根吊車梁中有16根實腹焊接工字形截面吊車梁在上翼緣與腹板連接焊縫處及腹板上部有縱向裂縫。裂縫基本沿全梁出現(xiàn)，跨中加勁肋處裂縫最多，上翼緣與腹板連接焊縫的裂縫基本與梁平行。該吊車梁應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達200萬次，局部區(qū)域達800萬次，疲勞損傷嚴重，無法修復(fù)，全部更換。

當(dāng)前51頁，總共89頁。5.鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕破壞事故

鋼材由于和外界介質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的損壞稱為銹蝕（也稱腐蝕），按其作用可分為化學(xué)銹蝕和電化學(xué)銹蝕兩種，絕大多數(shù)鋼材銹蝕是電化學(xué)銹蝕或化學(xué)銹蝕和電化學(xué)銹蝕共同作用的結(jié)果。按照所處環(huán)境的不同，腐蝕又可分為大氣腐蝕、淡水腐蝕、酸腐蝕、堿腐蝕、鹽類腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、有機非水溶劑腐蝕、高溫腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。當(dāng)前52頁，總共89頁。銹蝕會削弱鋼構(gòu)件的截面，降低承載力，而且銹蝕產(chǎn)生的“銹坑”可能誘發(fā)鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞，同時嚴重影響鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。為防止或延緩鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕，可根據(jù)使用性質(zhì)、環(huán)境介質(zhì)類型等因素，采用涂料覆蓋法或金屬覆蓋法。當(dāng)前53頁，總共89頁。某單位食堂為17.5m直徑圓形磚墻上扶壁柱承重的單層建筑，屋蓋系統(tǒng)為17.5m直徑的懸索結(jié)構(gòu)，懸索由90根直徑為7.5mm的鋼絞索組成。該建筑于建成20年后突然發(fā)生屋蓋整體坍塌，90根鋼絞索全部沿周邊折斷，但周圍磚墻和圈梁無塌陷損壞。經(jīng)調(diào)查，事故的主要原因是食堂內(nèi)空氣濕度較大，溫度較高，通風(fēng)不暢，鋼絞索長時間銹蝕，截面減小，承載力降低。

當(dāng)前54頁，總共89頁。6.鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)破壞事故除了耐腐蝕性差以外，耐火性差是鋼結(jié)構(gòu)的另一個缺點。一旦發(fā)生火災(zāi)，熱空氣通過輻射、對流的方式向鋼構(gòu)件傳熱，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)生改變，強度和彈性模量急劇降低，塑性伸長率則顯著增加，鋼結(jié)構(gòu)的承載力降低，構(gòu)件屈服或屈曲進而倒塌，導(dǎo)致災(zāi)難性后果。

當(dāng)前55頁，總共89頁?！?.11”事件中紐約世貿(mào)中心大樓的轟然倒塌是人類文明史上火災(zāi)給鋼結(jié)構(gòu)造成的最大災(zāi)難。為確保鋼結(jié)構(gòu)達到規(guī)定的耐火極限要求，必須采取防火保護措施。一般可以采用防火涂料、防火板、石膏板、珍珠巖板、蛭石板或混凝土等材料，用緊貼法、空心法或?qū)嵭姆▽摌?gòu)件包裹起來。

當(dāng)前56頁，總共89頁。7.結(jié)語鋼結(jié)構(gòu)本身的“先天性”缺陷同其優(yōu)點一樣突出，正是這些缺陷導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程事故頻繁發(fā)生。為盡可能減少鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域各類事故的發(fā)生，必須從設(shè)計、施工、使用等環(huán)節(jié)入手，全面客觀地認識、分析、解決鋼結(jié)構(gòu)工程在各環(huán)節(jié)存在的問題。當(dāng)前57頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)事故的原因1設(shè)計階段結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不合理；計算簡圖不當(dāng)，結(jié)構(gòu)計算錯誤；對結(jié)構(gòu)荷載實際受力情況估計不足；材料選擇不宜(如強度、韌性、疲勞、焊條、焊絲、焊接方法、焊接性能等)；結(jié)構(gòu)節(jié)點不合理或不完善；未充分考慮加工制作與安裝施工和使用階段工藝特點、防腐、防高溫、防冷脆措施不足；沒有按設(shè)計規(guī)范或沒有相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程規(guī)定。2加工制作階段沒有按圖紙要求進行加工制作；制作尺寸有偏差，質(zhì)量低劣；材質(zhì)檢驗不嚴格，對材質(zhì)源頭把關(guān)不嚴；設(shè)備工具不完善；沒有擬定可靠的焊接工藝標準；用材和防腐措施不適宜；缺乏熟練的技術(shù)人員和技工群體。當(dāng)前58頁，總共89頁。3安裝施工階段無完整的安裝施工方案，安裝施工程序不正確，操作錯誤；臨時支撐和結(jié)構(gòu)剛度不夠；安裝偏差大引起結(jié)構(gòu)變形；安裝連接不正確，質(zhì)量差；復(fù)雜構(gòu)件吊點和重心的計算不正確、吊裝、提升、定位和矯正的方法不正確；設(shè)備和檢測儀器不完善，精度達不到要求；檢驗制度不嚴密；缺乏熟練的技術(shù)人員和技工群體。當(dāng)前59頁，總共89頁。4使用階段建筑物地基下沉；使用條件惡劣，鋼材材性改變；生產(chǎn)條件改變，對結(jié)構(gòu)體系采用了不恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行改造加固，加固的傳力不明確或不正確；違反使用規(guī)定，超載使用結(jié)構(gòu)，亂開洞削弱構(gòu)件截面等；不經(jīng)驗算，錯誤將某些構(gòu)件作為吊點使用，使構(gòu)件在附加荷載下產(chǎn)生變形或失穩(wěn)，造成嚴重的后果。生產(chǎn)操作不當(dāng)，如高溫直接操作、機械沖擊等，對結(jié)構(gòu)造成損傷和破壞后，不及時維修；當(dāng)前60頁，總共89頁。對結(jié)構(gòu)定期檢查制度貫徹執(zhí)行不力。根據(jù)有關(guān)國內(nèi)外資料統(tǒng)計分析，按4個階段事故原因所占的百分比：設(shè)計原因33%；加工制作原因23%；安裝施工原因30%；使用原因14%。按鋼結(jié)構(gòu)工程事故技術(shù)原因的百分比：整體或局部失穩(wěn)22%：構(gòu)件破壞49%：連接破壞19%；其它10%。當(dāng)前61頁，總共89頁。在設(shè)計過程中應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法與工作環(huán)境等因素，因地制宜的選用合適的材料，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，尤其注意構(gòu)造細節(jié)的合理性，減小應(yīng)力集中，保證結(jié)構(gòu)的幾何連續(xù)性和剛度的連貫，如采用強節(jié)點設(shè)計、避免焊縫集中、減少截面突變；強化穩(wěn)定設(shè)計理念，重視支撐體系的布置；選用恰當(dāng)?shù)姆栏?、防火措施。?dāng)前62頁，總共89頁。在鋼結(jié)構(gòu)制作過程中選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚥⒉扇栏竦馁|(zhì)量保證措施以盡可能地減少加工、制作過程中產(chǎn)生的構(gòu)件初偏心、初彎曲、焊接殘余變形等缺陷，盡量避免產(chǎn)生附加應(yīng)力集中，修補焊縫以緩解因缺陷產(chǎn)生的應(yīng)力集中。當(dāng)前63頁，總共89頁。在安裝過程中應(yīng)嚴格按照設(shè)計與相關(guān)規(guī)范，制定科學(xué)、合理、嚴密的施工組織設(shè)計，采用合理的吊裝方案，布置足夠的臨時支撐，確保施工階段的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。當(dāng)前64頁，總共89頁。在使用階段，應(yīng)注意按照設(shè)計功能使用，避免超載、隨意開洞或改造等行為，當(dāng)變更使用功能時，應(yīng)進行必要的鑒定或加固；定期進行結(jié)構(gòu)檢查和日常維護。

當(dāng)前65頁，總共89頁。鋼結(jié)構(gòu)工程事故處理對策1首先認真做好鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計：桁架、支撐等節(jié)點板設(shè)計與放樣；桁架或?qū)嵏沽浩鸸皹?gòu)造與設(shè)計；梁支座加勁肋或縱橫加勁肋構(gòu)造設(shè)計；組合截面構(gòu)件綴板、綴條布置、構(gòu)造設(shè)計；板件、構(gòu)件變截面構(gòu)造設(shè)計；拼接、焊接坡口及切槽構(gòu)造設(shè)計；張緊可調(diào)圓鋼支撐設(shè)計；隅撐、彈簧板、橢圓孔、板鉸、滾軸支座、橡膠支座、抗剪鍵、托座、連接板、創(chuàng)邊及入孔、手孔等細部構(gòu)造設(shè)計；構(gòu)件運送單元橫隔設(shè)計等。（2）構(gòu)造及連接計算：連接節(jié)點的焊縫長度與螺栓數(shù)量的計算；小型拼接計算；材料或構(gòu)件焊接變形調(diào)整余量及加工余量的計算；起拱拱度、高強螺栓連接長度、材料量及幾何尺寸和相貫線等的計算。當(dāng)前66頁，總共89頁。（3）鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的構(gòu)造要點：在鋼結(jié)構(gòu)工程中，節(jié)點的設(shè)計、構(gòu)造、加工制作、安裝施工是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。如節(jié)點處理不當(dāng)，構(gòu)造失調(diào)，往往造成構(gòu)件偏心受力過大，會造成突發(fā)性災(zāi)難。如節(jié)點處理合理，構(gòu)造精確，即使構(gòu)件超載，整個結(jié)構(gòu)可以應(yīng)力重新分布，仍能安全使用。從實踐中，我們總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的十項構(gòu)造要點：受力明確，傳力直接；構(gòu)造簡潔；所有聚于節(jié)點的桿件受力軸線，沒有特殊原因時，必須交于節(jié)點中心；盡可能減少偏心；盡可能減小次應(yīng)力；避免應(yīng)力集中；方便制作與安裝；便于運輸；容易維修；用材經(jīng)濟。并應(yīng)做到該剛的節(jié)點，則剛；該鉸的節(jié)點，則鉸。當(dāng)前67頁，總共89頁。（4）鋼結(jié)構(gòu)安裝施工時的構(gòu)造設(shè)計：方便安裝施工臨時固定加勁板；焊接夾具耳板等。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計過程中要充分考慮構(gòu)件制作和安裝因素，同整體結(jié)構(gòu)設(shè)計形成良好的互動關(guān)系，不斷完善、調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，保證鋼結(jié)構(gòu)工程優(yōu)質(zhì)、高效、安全、經(jīng)濟地進行。把因深化設(shè)計造成結(jié)構(gòu)損傷和破壞的因素必須在深化設(shè)計階段認真、周密、全面進行考慮和消除。把好鋼結(jié)構(gòu)工程事故的主要源頭。當(dāng)前68頁，總共89頁。2扎扎實實做好鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工質(zhì)量的監(jiān)控（1）鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工質(zhì)量必須從鋼結(jié)構(gòu)的加工制作開始，采取嚴格的質(zhì)量控制措施，從材料進廠檢驗(堅決杜絕有夾層、夾渣、夾砂、發(fā)裂、縮孔、白點、氧化鐵皮、鋼材內(nèi)部破裂、斑疤、劃痕、切痕、過熱、過燒、薄板的粘結(jié)、脫碳、化學(xué)成份不合格或偏析嚴重的材料進廠使用)。（2）從號料切割、焊接成型、預(yù)拼、涂裝等工序進行合理有序的控制。嚴格控制焊接結(jié)構(gòu)工藝標準；鉚接工藝標準：高強螺栓連接工藝標準。正確進行鋼結(jié)構(gòu)的熱處理。正確進行焊接結(jié)構(gòu)的變形控制與校正(有夾固法、彈性反變形法、焊接程序和工藝的控制方法)。（3）正確進行內(nèi)應(yīng)力的消除(有加熱回火法、振動法)。鋼結(jié)構(gòu)的加工工藝對整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全、工期、投資等和對鋼結(jié)構(gòu)損傷破壞的防范有舉足輕重的作用。實踐證明，若鋼結(jié)構(gòu)的加工制作由于沒有使用合適的加工工藝，會造成鋼結(jié)構(gòu)先天性缺陷，在日后運用過程中產(chǎn)生災(zāi)難性的惡果。當(dāng)前69頁，總共89頁。3嚴、準、細控制鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)（1）鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝施工必須遵循：安裝施工按規(guī)范；操作按規(guī)程檢驗按標準；辦事按程序。嚴格遵循設(shè)計文件；嚴格遵循招標文件；嚴格遵循合同文件。做到嚴(嚴格的要求；嚴肅的態(tài)度；嚴密的措施)；準(數(shù)據(jù)要準；計算要準；指揮要準)：細(準備工作要細；考慮問題要細；方案措施要細)。（2）鋼結(jié)構(gòu)的吊裝與臨時支撐，應(yīng)經(jīng)計算確定，保證吊裝過程中結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性。當(dāng)天安裝的鋼構(gòu)件應(yīng)形成穩(wěn)定的空間體系。吊裝機械、臨時支撐點對混凝土結(jié)構(gòu)的反作用力要以書面形式提供設(shè)計確認。當(dāng)前70頁，總共89頁。（3）鋼結(jié)構(gòu)安裝前，應(yīng)對建筑物的定位軸線、平面封閉角、底層柱位置軸線、混凝土強度及進場的構(gòu)件進行質(zhì)量檢查，檢查合格后才能進行安裝作業(yè)。安裝時，鋼結(jié)構(gòu)的定位軸線，必須從地面控制線引上來，避免產(chǎn)生累積誤差。（4）鋼結(jié)構(gòu)柱與梁的連接，梁與梁的連接采用先栓后焊的安裝施工工藝。鋼結(jié)構(gòu)一個單元的安裝、校正、栓接、焊接全部完成并檢驗合格后才能進行下一單元的安裝。當(dāng)前71頁，總共89頁。（5）在高空安裝鋼柱、鋼梁、鋼桁架，都需根據(jù)具體的構(gòu)件截面形式和就位需求來進行安裝標識和測量。在鋼柱梁形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)前，鋼結(jié)構(gòu)的安裝位置需進行多次調(diào)整，一般采取提前預(yù)計偏移趨勢，加強臨時固定措施和跟蹤測量等方法來進行測量定位和調(diào)控。特別強調(diào)必須做好跟蹤測量和整體校正；指在每個構(gòu)件安裝的同時要進行鋼柱、梁的垂直和水平度的校正，隨時調(diào)整構(gòu)件位置，當(dāng)若干個構(gòu)件形成框架體系后對此進行復(fù)測，當(dāng)水平層面安裝完成后，再對整體結(jié)構(gòu)進行測量，始終使構(gòu)件處于準確的位置。當(dāng)前72頁，總共89頁。（6）認真做好焊接精度的控制技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)工程的成敗和損傷與破壞的預(yù)防，關(guān)鍵在于焊接精度控制技術(shù)(世人稱成也焊接、敗也焊接)。前面我們在加工制作與安裝施工階段已強調(diào)必須明確制作工藝及安裝工藝的程序，并采取相應(yīng)的工藝措施，包括應(yīng)用成熟的經(jīng)驗公式，事先計算預(yù)測各種制作安裝工藝過程中的各種變形，然后對相應(yīng)的工藝手段和裝置設(shè)備加以控制，常用的防止變形、控制焊接精度工藝措施有：焊接收縮補償?shù)阮A(yù)防反變形措施；施放余量階段性消除變形工藝措施；剛性固定控制變形措施；設(shè)計專用工裝、模具；采用小變形的焊接工藝方法(如分段退焊法)；采用高精度的零部件的加工方法；使用的計量器具必須檢定校準合適。當(dāng)前73頁，總共89頁。某機械廠工程鋼屋架倒塌事故分析

一、事故簡介

2002年12月26日，江蘇省泰州市海陵區(qū)某洗滌機械廠擴建工程施工中，發(fā)生一起屋架倒塌事故，造成3人死亡、1人重傷。二、事故發(fā)生經(jīng)過海陵區(qū)某洗滌機械廠為私營企業(yè)，2002年準備擴大生產(chǎn)并在某工業(yè)園區(qū)租用土地。在擴建工程正式開展時該廠自行招投標并使用了無資質(zhì)的包工隊(該包工隊冒用姜堰市某建筑公司營業(yè)執(zhí)照和私刻該公司印章與機械廠簽訂施工合同)。

當(dāng)前74頁，總共89頁。該新建廠房為南北三跨，每跨14m，總寬為42m，東西長為78m，建筑面積3300m2。建設(shè)單位在未履行任何工程項目建設(shè)手續(xù)的情況下，于2002年10月25日開工，由包工頭負責(zé)施工。在施工過程中，該包工隊又將廠房鋼屋架制作，分包給無焊接資質(zhì)的個人承接制作。

2002年12月26日為焊接屋架的需要，包工頭派去10余名工人協(xié)助，屋架豎立焊接時用人工扶住鋼屋架便于焊工焊接。當(dāng)鋼屋架焊接到第5榀時，這5榀屋架同時倒向一側(cè)，作業(yè)人員被砸，造成3人死亡，1人重傷。當(dāng)前75頁，總共89頁。三、事故原因分析

1．技術(shù)方面違章作業(yè)是發(fā)生事故的直接原因。承建鋼屋架的制作人沒有相應(yīng)資質(zhì)，沒有施工能力，對焊接制作跨度為14m、重650kg的鋼屋架沒有制作方案，焊接時采用人工扶住焊接，焊接后的屋架沒有可靠的固定措施，以致在焊接第5榀屋架時，由于已焊制完未固定牢的屋架不穩(wěn)而倒塌，波及相鄰屋架，造成連續(xù)倒塌傷人事故。

當(dāng)前76頁，總共89頁。2．管理方面

1)施工單位無相應(yīng)資質(zhì)違章指揮是發(fā)生事故的主要原因。該廠房由無施工資質(zhì)的私人承包，承擔(dān)了廠房的設(shè)計及施工任務(wù)，施工中又將鋼屋架制作分包給無施工資質(zhì)的個人。該工程從總包到分包都屬非法運作，逃避了行政監(jiān)督，致使施工違章指揮，造成管理混亂、操作違章蠻干，最終導(dǎo)致發(fā)生事故。

2)管理失控是造成施工管理混亂的重要原因。該工程從10月25日開工至12月26日事故發(fā)生，期間某工業(yè)園區(qū)管委會一直未向該地區(qū)建設(shè)服務(wù)站通報工程建設(shè)情況，也未對施工的安全生產(chǎn)提出要求和加強監(jiān)管，未履行建筑工程安全管理職責(zé)，使該工程施工處于失控。當(dāng)前77頁，總共89頁。四、事故結(jié)論與教訓(xùn)

1．事故主要原因本次事故是由于市場管理失控，建設(shè)單位隨意發(fā)包，私人無資質(zhì)承包，施工管理混亂違章作業(yè)導(dǎo)致的重大傷亡事故。

2．事故性質(zhì)本次事故屬責(zé)任事故。從行政管理、建設(shè)單位發(fā)包、施工單位承包施工都違反《建筑法》的有關(guān)規(guī)定，嚴重的不負責(zé)任。

3．主要責(zé)任本次事故的主要責(zé)任應(yīng)該由承包該工程的私人承包隊負責(zé)，直接責(zé)任應(yīng)由焊制鋼屋架的個人負責(zé)。建設(shè)單位隨意發(fā)包給無資質(zhì)的承包隊是造成事故的重要原因；姜堰市某建筑公司違規(guī)借出營業(yè)執(zhí)照造成市場混亂，為引發(fā)事故創(chuàng)造了條件也屬違法行為，應(yīng)負有一定責(zé)任。當(dāng)前78頁，總共89頁。五、事故的預(yù)防對策

1．加強建設(shè)市場管理。應(yīng)該按照《建筑法》的有關(guān)規(guī)定，對擬建的工程項目的報建程序加強管理，嚴禁隨意發(fā)包給無資質(zhì)的施工單位；應(yīng)認真核實承建單位的資質(zhì)，杜絕掛靠、冒用等非法行為。

2．加強有關(guān)法律、法規(guī)的學(xué)習(xí)建設(shè)行政主管部門應(yīng)每年定期組織在建工程的建設(shè)單位、承包單位主要負責(zé)人及項目經(jīng)理，學(xué)習(xí)相關(guān)法律及規(guī)定，提高法制觀念，并定期對在建工程項目的執(zhí)法情況進行檢查，加大執(zhí)法力度和宣傳聲勢，使各項法律規(guī)定得