钢结构结构事故分析及处理方法浅析

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1、钢结构结构事故分析及处理方法浅析　　摘要：本文分析了钢结构结构失稳事故的发生有设计、制作、施工等各个方面的原因，提出了防止事故应采取的对策，以达到提高工程质量的目的。　　关键词：网架结构；事故；处理　　1、前言　　钢结构与混凝土结构相比，具有强度高、自重轻、塑性和韧性好、装配化程度高、施工周期短、建筑垃圾少、环境污染小等优点。因此，应用越来越普遍。失稳也称为屈曲，是指钢结构或构件丧失了整体稳定性或局部稳定性，属承载力极限状态的范围。由于钢结构强度高，用它制成的构件比较细长，截面相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷载作用下容易失稳成为钢结构最突出的一个特点。因此在钢结构设计中稳定

2、比强度更为重要，它往往对承载力起控制作用。　　2失稳的类型及特点　　钢结构失稳可分为整体失稳和局部失稳。但就性质而言，又可分为以下三类。　　1）平衡分岔失稳　　完善的轴心受压构件和完善的中面受压平板的失稳都属于平衡分岔失稳问题。属于这一类的还有理想的受弯构件以及受压的圆柱壳等。　　平衡分岔失稳也叫分支点失稳，称为第一类稳定问题。还可分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳两种。　　稳定分岔失稳　　这类屈曲的特点是有一稳定的平衡状态，结构在到达临界状态时，从未屈曲的平衡位形过渡到无限邻近的屈曲平衡位形，即由直杆而出现微变。此后变形的进一步加大要求荷载增加。直杆轴心受压和平面在中面受压都属于此

3、类情况，板有较显著的屈曲后强度，目前在门式刚架设计中已得到利用。　　不稳定分岔失稳　　结构屈曲后只能在远比临界荷载低的荷载下维持平衡位形。例如承受均匀轴向荷载柱壳；承受均匀外压力的全球壳；缀条柱；薄壁型钢方管压杆等。此类屈曲也叫“有限干扰屈曲”，因为在有限干扰作用下，在达到分岔屈曲荷载前就可能由半屈曲平衡位形转到非邻近的屈曲平衡位形。　　2）极值点失稳　　极值点失稳也称为第二类稳定问题。具有极值点失稳的偏心受压构件的荷载挠度曲线只有极值点B，没有出现如理想轴压构件那样在同一点存在两种不同变形状态的分岔点，构件弯曲变形的性质没有改变，故此失稳称为极值点失稳。它是指建筑钢材做成的偏心受

4、压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的承载能力。象双向受弯构件、双向弯曲压弯构件的弹塑性弯扭失稳都属于极值点失稳。对于实际的轴压构件，由于初弯曲、初偏心等几何缺陷的存在也应属于偏心受压构件的范畴。因此极值点失稳现象十分普遍。　　3）跃越失稳　　此类屈曲的特点是：既无平衡分岔点，又无极值点，但和不稳定分岔失稳又有一些相似。结构由一个平衡位形突然跳到另一个平衡位形，其间出现很大的变形，都是从丧失稳定平衡后经历一段不稳定平衡，然后重新获得稳定平衡。属于此类失稳的有铰接坦拱、扁壳、扁平的网壳结构等。此类屈曲虽然在发生跃越后荷载可以大于临界值，但实际工程中不允许出现这样大的变形，由于过大的

5、变形会导致结构破坏，故应该以临界荷载作为承载的极限。　　3失稳破坏的原因分析　　稳定问题是钢结构最突出的问题，长期以来，在大量工程技术人员的头脑里，强度的概念清晰，稳定的概念淡漠，并且存在强度重于稳定的错误思想。因此，在大量的接连不断的钢结构失稳事故中付出了血的代价，得到了严重的教训。钢结构的失稳事故分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类，各自产生的原因如下。　　整体失稳事故原因分析　　1）设计错误　　设计错误主要与设计人员的水平有关。如缺乏稳定概念；稳定验算公式错误；只验算基本构件稳定从而忽视整体结构稳定验算；计算简图及支座约束与实际受力不符，设计安全储备过小等等。　　2）制作缺陷

6、　　制作缺陷通常包括构件的初弯曲、初偏心、热轧冷加工以及焊接产生的残余变形。各种缺陷将对钢结构的稳定承载力产生显著影响。　　3）临时支撑不足　　钢结构在安装过程中，当尚未完全形成整体结构之前，属几何可变体系，构件的稳定性很差。因此必须设置足够的临时支撑体系来维持安装过程中的整体稳定性。若临时支撑设置不合理或者数量不足，轻则会使部分构件丧失稳定，重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾覆。　　4）使用不当　　结构竣工投入使用后，使用不当或意外因素也是导致失稳事故的主因。例如：使用方随意改造使用功能，改变构件受力，由积灰或增加悬吊设备引起的超载，基础的不均匀沉降和温度应力引起的附加变形，意

7、外的冲击荷载等。　　局部失稳事故原因分析　　局部失稳主要针对构件而言，失稳的后果虽然没有整体失稳严重，但对以下原因也应引起足够重视。　　1）设计错误　　设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳定验算，或者验收方法错误，致使组成构件的各类板件宽厚比和高厚比大于规范限值。　　2）构造不当　　通常在构件局部受集中力较大的部位，原则上应设置构造加劲肋。另外，为了保证构件在运转过程中不变形也须设置横隔、加劲肋等，但实际工程中，加劲肋数量不足、构造不当的现象比较普遍。　　3）原始缺陷