3.4 钢结构工程质量缺陷.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3．处理措施 （1）重新研究确定结构安装顺序和工艺，以确保施工阶段结构的稳定性； （2）检查已安装部分的屋架、支撑等构件的质量； （3）纠正违反设计规定的错误做法； （4）检查已倒塌的屋架，并作试验检定后再确定可否利用。 二、悬索结构屋顶塌落 1．工程与事故概况 上海市某研究所食堂工程为17.5m直径圆形砖墙加扶壁柱承重的单层建筑。檐口总高度为6.4m，中部内环部分高4.5m。 屋盖采用17.5m直径的悬索结构，主要由沿墙钢筋混凝土外环和型钢内环(直径3m)，以及90根直径为7.5mm的钢绞索组成，将预制钢筋混凝土异形板搭接于钢绞索上，板缝内浇筑配筋混凝土，屋面铺油毡防水层，板底平顶粉刷；屋盖平面与剖面示意见图3-75。该工程于1960年建成交付使用。 图3-75 屋盖平面与剖面示意图 1983年9月22日20时30分左右，值班人员突然听见一闷声巨响，随之大量尘垢随气流从食堂内涌出，此时屋盖已整体塌落。经检查90根钢绞索全部沿周边折断，门窗大部分被振裂，但周围砖墙和圈梁均无塌陷损坏迹象。因倒塌发生在晚上，无人员伤亡，经济损失约3.6万元。 2．原因调查与分析 该工程是一项实验性建筑，其目的是通过该工程探索大跨度。悬索结构屋盖的应用技术，并通过试验获得必要的资料和积累施工经验。建筑物建成后，曾写出《圆形单层悬索结构设计与试验资料汇编》。 1965年因该院内迁，停止了专门的观察。20余年来该建筑物使用情况正常，除曾因油毡屋面局部渗漏，作过一殷性修补外，悬索部分因被油毡面层和平顶粉刷所掩蔽，未能发现其锈蚀情况，塌落前也未见任何异常迹象。 屋盖塌落后，上海市建委会同市某局组织了设计、施工、科研等12个单位的工程技术人员进行了现场调查，原施工单位介绍了当时的施工情况。经多方面分析，一致认为屋盖塌落是由于钢绞索长期锈蚀，断面减小，承载能力不够而造成。 3．经验教训 (1) 悬索结构的设计与施工经验不足，尤其是对钢索的保护防锈、夹头处理以及钢索通过钢筋混凝土外坏的节点和灌浆等方面的问题，还需进一步研究改进。 (2) 对于实验性建筑，应指定专门人员作长时间的观察，该工程如能及早发现钢绞索锈蚀的严重情况，就可能防止屋盖倒塌。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 不同的是: 图3-68中虽有缺陷，但荷载仍然可以高于临界值；而在图3-69中，荷载的极低值比无缺陷时大幅度降低。因此不稳定分岔失稳对缺陷特别敏感。设计该类结构时若无视缺陷影响，必将带来严重后果。 （2）极值点失稳 极值点失稳也称为第二类稳定间题，如图3-70所示。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。 图3-69不稳定分岔失稳 图3-70 极值点失稳 它是指用建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的承载能力。像双向受弯构件、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之处。其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，且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。由于过大的变形会导致结构破坏，故应该以临界荷载作为承载的极限。 图3-71为一两端铰接的坦拱，在均布荷载q作用下有挠度ω，其荷载挠度曲线也有稳定的上升段OA，但到达曲线最高点A时会突然跳跃到一个非邻近的具有很大变形的C点，拱结构顷刻下垂。其中虚线AB是不稳定的，BC段虽然是稳定的而且一直是上升的，但此时结构已经破坏，故不能被利用。 图3-71 跃越失稳