钢结构的变形事故.ppt

3. 处理方法 发现事故时，2榀屋架间设有的支撑已全部焊接固定，3m×6m大型屋面板已安装，若拆除重新安装有可能损坏屋架。该节间上弦设有横向支撑，稳定性较好，且有屋面板的作用．屋架上弦侧向支承间长度较小，下弦侧弯为拉杆，且小于L／1000。具体处理方法为： (1) 上弦偏差按60mm考虑，即每6m偏20mm，受压杆折减系数原为0.6降为0.45，强度降低25％，要提高安全度，应减小上弦无支撑长度。因此在无大型屋面板的天窗部位将原剪刀撑改为米字形支撑，使无支撑长度由6m减为3m，相应提高了承载力和安全度。 (2) 2榀屋架均向同一侧倾斜，为此在另一节间增加两组上弦米字形支撑(已有纵向支撑)以增加稳定。屋架上弦水平系杆原拉杆L75×6改为双角钢2L90x 6，使其能承压。 (3) 将屋面板与屋架上弦各点焊缝加强，以增大屋面刚度，使其起到上弦支撑的作用。 其加固处理图如图所示。 如果在吊装屋面板前钢屋架发生倾斜超差时，可用加焊厚薄垫板来调整各柱头板与钢屋架端部支座板之间接触面的统一高度和水平度。如果屋架倾斜超差是由于钢屋架间距与檩条连接间的距离不符引起时，可先卸除檩条的连接螺栓，仍用厚薄平垫板或斜垫板先调整钢屋架达到允许垂直度，然后改变檩条与钢屋架上弦的对应垂直位置再进行连接。 例2 檩条承载力失效变形事故 工程及事故概况 美国某开敞式汽车库，承重结构由4跨钢柱、梁组成，屋面檩条为冷成型槽钢，跨度6.1m和7.3m，槽钢高254mm，钢材最小屈服强度为345N/mm2，屋面为V形压型钢板，跨度3.1m，屋面板与槽钢翼缘用自攻螺丝连接，中间垫橡胶密封圈。檩条伸进梁内，使其不能转动，但在跨中没有设置拉条或其他支撑。屋面设计的安全雪荷载为1.437kN/m2，但积雪不足0.719kN/m2时，檩条就发生严重的下垂和扭转，没几日，两根檩条倒塌。 2. 原因分析 产生事故的原因是，设计时仅考虑檩条竖向荷载而未考虑扭转。实际上，如果没有足够的拉条或支撑限制檩条的扭转，则荷载作用时，檩条截面上定会产生扭转应力，因为自攻螺丝仅简单地穿过屋面板，不能作为支撑有效地限制檩条转动。计算结果表明，当雪载达0.958kN/m2时，檩条截面上的弯曲应力和扭转应力的合力达到材料的屈服应力。倒塌的两根檩条位于屋面边沿，该处一边是跨度为4 .4m的屋面板，另一边是1.7m的悬臂板，这样，该檩条受到的荷载比一般檩条高40％，因此，当雪载为0.671kN/m2时，截面应力就达到屈服应力(弯曲应力220 .8N/mm2，扭转应力124.2N/mm2)，这个荷载与檩条倒塌时屋面的雪载非常接近。 事故发生后，对原屋面改建，采用高254mm 的Z形檩条，间距2.2m，在檩条跨度1/4 处设置了高203mm的槽形钢拉条，槽口相对。在檩条支承处重叠一个长1m的相同截面 Z形钢，同时为防止檩条在支承处转动，设置了加劲肋，三角形钢板的加劲肋与Z形钢的腹板和下翼缘焊接。屋面采用双v形钢板。 加固后2年，当积雪达457mm时，檩条又出现了明显的挠度和扭曲。 根据现场情况认为．一部分变形是在檩条运输、安装过程中产生的，但是，支承处附近的翼缘局部屈曲是由压应力引起的。为证实这一观点，对檩条进行了荷载试验，当荷载加至设计荷载的75％时，檩条挠度与计算值相符，且没有扭转变形。当荷载加至设计荷载时，檩条在支承处每侧1m范围内下翼缘出现了局部屈曲。显然，双截面并没有限制檩条的屈曲．这是因为檩条与加固件翼缘间没有连接，它们各自朝相反方向屈曲。当荷载加至1.25倍设计荷载时，下翼缘屈曲更加严重。随即卸荷，檩条挠度消失，但翼缘局部屈曲并未消除．这表明局部压应力已超出钢材的屈服强度。试验中，檩条并未发生扭转变形。进一步的分析表明，原设计对檩条受压翼缘的局部屈曲估计不足，内力最大处，虽然截面被加强，但加固件与檩条翼缘间缺乏连接，而起不到加固的作用；未加强处，虽然内力较小，但计算出的翼缘弯曲应力仍是设计规定允许值的2倍。 对此，采取进一步的加固措施，在原先加固处，檩条的另一侧再加一个2.4m长、相同截面的Z形钢，三者用焊缝连接起来，保证其共同工作。 * 第4章 钢结构的变形事故 钢结构具有强度高、塑性韧性好的特点，尤其是冷弯薄壁型钢的应用和轻型结构的迅速发展，使钢结构截面越来越小，壁厚越来越薄。在这种形势下，再加上原材料以及加工、制作、安装、使用过程中的缺陷和不合理的工艺等因素，结构的变形问题更加突出。 4.1 钢结构变形类型 钢结构的变形可分为总体和局部变形两类。 总体变形是指整个结构的外形和尺寸发生变化，出现弯