钢结构工程检测与加固结课论文.doc

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钢结构工程检测与加固结课论文

钢结构工程事故的分析与处理

摘要：

本文从疲劳、失稳、锈蚀在钢结构工程设计、加工制作、安装施工、正常使用、老化阶段中会导致结构的损伤与破坏，从而造成事故。

并对事故的类型、原因进行了解剖，以及对事故的处理。

关键词:

钢结构；疲劳、失稳、锈蚀、事故、分析、处理

1.事故的一般原因分析

设计阶段存在的问题：

结构选型及设计方案不合理；计算简图不当，计算结果错误；荷载取值与受力情况不符；材料选用不妥，不能满足工程要求；结点构造不合理，造成致命缺陷；对施工阶段的特点和使用阶段的特殊要求欠考虑。

制作阶段存在的问题：

不按图纸要求制作，任意修改施工图；制作尺寸偏差过大；制作工艺不良，设备落后；缺少熟练的技术工人和高素质的管理人员不能严格遵守施工及验收规范；不按照有关标准规范检查验收；存在偷工减料行为。

安装阶段存在的问题：

安装顺序及工艺不当；吊装、定位、校正的方法不正确；临时支撑刚度不足，安装中的稳定性差；现场焊接及螺栓施工质量达不到设计要求防火及防腐做法不达标；存在偷工减料行为。

正常使用阶段的事故原因：

使用不当引发过大地基下沉；超载使用；任意开洞、局部改造削弱了构件截面和结构整体性；生产条件改变，但未进行必要的鉴定与加固；生产操作不当，造成构件或结构损坏但未及时修复；使用条件恶劣，又不认真执行结构定期检查维修规定；不可抗力。

如战争、火灾、水灾、地震等。

[1].

2.钢结构的疲劳破坏事故

在反复交变荷载的作用下，在应力水平远低于钢材的极限抗拉强度甚至屈服点的情况下发生的钢结构或构件的破坏现象，称为疲劳破坏。

疲劳破坏与钢材的静力强度和最大静力荷载并无明显关系，而主要与应力幅、应力循环次数和构造细节有关。

因此，必须从构造细节出发，尽可能地减小应力集中，从而改善结构构件的疲劳性能。

在设计过程中，应选用优质钢材，减少材质缺陷；采取合理的构造做法，避免焊缝集中，减少截面突变；在制作、安装过程中，应使缺陷、残余应力的影响减小到最低程度，尽量避免产生附加应力集中；对焊缝进行修补，以缓解因缺陷产生的应力集中。

疲劳砸坏的影晌因素分析。

疲劳是一个十分复杂的过程，从微观到宏观，搜劳破坏受到众多因素的影响，尤其是对材料和构件静力强度影响很小的因素，对疲劳影响却非常显著，例如构件的表面缺陆、应力集中等。

影响钢结构疲劳破坏的主要因素是应力帽、构造细节和循环次数，而与钢材的静力强度和最大应力无明显关系。

应力集中对钢结构的疲劳性能影响显著，而构造细节是应力集中产生的根源。

构造细节常见的不利因素如下:

钢材的内部缺陆，如偏析、夹渣、分层、裂纹等；制作过程中剪切、冲孔、切割；焊接结构中产生的残余应力；焊接缺陷的存在，如气孔、夹渣、咬肉、未焊透等；非焊接结构的孔洞、刻槽等；构件的截面突变；结构由于安装、温度应力、不均匀沉降等产生的附加应力集中。

如1965年日本为美国建造的Sedeo型半潜式平台在交货途中破损没，1980年Alexan-derkeyland号半潜式平台在北海沉没[3].除了在航空领域，海洋领域多发生疲劳事故外，疲劳失效也频繁发生在铁路公路桥梁和发电站管道上，由于一个鱼眼杆的应力腐蚀裂纹的作用，1967年美国西弗吉尼亚州普莱曾特（pleasant）大桥在完全没有任何征兆的情况下断裂。

近年来不断出现的飞机失事的情况，均是由于疲劳破坏而导致结构失效。

因此，对结构的疲劳问题进行研究有着重要意义。

3.钢结构的失稳事故

强度与稳定的区别。

强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。

极限强度的取值取决于材料的特性，对钢材常取它的屈服点。

稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。

如轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。

显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。

钢结构的失稳事故是指因钢结构或构件丧失整体稳定性或局部稳定性而引发的事故。

相对于混凝土结构而言，钢结构因强度高而使构件细长，截面相对较小，因此在外荷载作用下更容易失稳。

而相对于抗拉破坏而言，钢结构失稳破坏前的变形可能很小，呈现出脆性破坏的特征，而脆性破坏的突发性也使得失稳破坏具有更大的危险性。

我国的现代钢结构工程起步较晚，许多工程技术人员对稳定概念的认识较为模糊，在钢结构工程设计中普遍存在重视强度问题而轻视稳定问题的错误倾向，这是钢结构工程失稳事故不断发生的重要原因之一。

因此，设计人员必须强化稳定概念，在设计过程中应重视支撑体系的布置，结构整体布置必须满足整体稳定性和局部稳定性的要求。

加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷将显著降低钢结构的稳定承载力；同时，与混凝土结构、砌体结构不同的是，钢结构在安装、施工的过程中，在形成稳定的整体结构之前，属于几何可变体系，其稳定性很差，必须借助于足够的临时支撑体系以维持安装过程中的稳定性，否则极易发生构件失稳甚至整体倒塌、倾覆事故。

因此，钢结构加工、制作及安装企业应通过采用合理的施工工艺，制定科学、合理、严密的施工组织设计，采用合理的吊装方案，布置足够的临时支撑，确保制作及施工阶段的结构稳定性。

如美国康涅狄格州哈特福市中心体育馆该体育馆为正方四角锥网架，屋盖尺寸为91.4mX109.8m，1975年建成。

1978年1月，暴雪造成整个屋盖塌落，中间部分像个锅底。

分析原因：

超载导致压杆失稳。

4.钢结构的锈蚀破坏事故

钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏称为锈蚀（也称腐蚀），按其作用可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种，大多数钢材锈蚀是电化学锈蚀或化学锈蚀和电化学锈蚀共同作用的结果。

按照所处环境的不同，腐蚀又可分为大气腐蚀、

淡水腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀、盐类腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、有机非水溶剂腐蚀、高温腐蚀、应力腐蚀等。

锈蚀会削弱钢构件的截面，降低承载力，而且锈蚀产生的“锈坑”可能诱发钢结构的脆性破坏，同时严重影响钢结构的耐久性。

为防止或延缓钢结构的锈蚀，可根据使用性质、环境介质类型等因素，采用涂料覆盖法或金属覆盖法。

如某单位食堂为17.5m直径圆形砖墙上扶壁柱承重的单层建筑，屋盖系统为17.5m直径的悬索结构，悬索由90根直径为7.5mm的钢绞索组成。

该建筑于建成20年后突然发生屋盖整体坍塌，90根钢绞索全部沿周边折断，但周围砖墙和

圈梁无塌陷损坏。

经调查，事故的主要原因是食堂内空气湿度较大，温度较高，

通风不畅，钢绞索长时间锈蚀，截面减小，承载力降低。

防治措施：

采用耐蚀钢材。

如掺铜、铬、镍等合金组合的低合金钢，耐蚀性较好；使用涂层和金属镀层保护；降低大气湿度。

降低大气湿度的措施很多，如钢结构构造设计、防止缝隙中存水、除尘、加入吸湿剂、空调等等。

5.结语

我们应当从工程事故中吸取经验教训,做到防范为主,并遵守以下原则:

设计人员应严格遵守规范要求,不能因为降低造价而随意降低设计指标;应当通过行业协会等积极提高钢结构设计、制造、施工等技术人员的业务水平:

加强设计资质、制作安装资质的管理制.比无证设计、无证施工;开展事故原因分析和预防工作,建立钢结构事故专家系统。

参考文献

[1].钢结构工程检测与加固.教案.包头：

内蒙古科技大学，2014.9.

[2].非金属工程材料疲劳特性研究及工程应用.硕士学论文.南京：

南京航空航天大学，2005

[3].岗村宏之，李顺林.现行断裂力学入门.李顺林译.南京：

江苏科学技术出版社，1981.

[4].叶梅新，黄琼.钢结构事故研究.长沙铁道学院学报，2002.

[5].王光煜.钢结构缺陷及其处理[M].上海：

同济大学出版社，1998.

[6].雷宏刚著《钢结构事故分析与处理》北京:

中国建材工业出版社.2003,3.

[7].傅伟永.钢结构事故的原因及防止.建筑.2006.

[8].周东星，刘全利.钢结构事故类型原因分析及预防措施.中国建筑金属结构.2007.

[9].韩国伟.谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策.建材与装饰.2008,6