钢结构事故处理及分析.doc

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钢结构事故处理及分析

钢结构事故处理及分析 钢结构事故分析与处理 ——钢结构防火与节点设计浅谈 文摘]随着国民经济和科学技术的发展,钢结构的应用范围日趋广泛。由于其应用 及结构形式发展较快,也带来一些新问题。本文简析了钢结构设计中的节点设计和防火问 题。 [关键词]钢结构节点设计防火 1前言 人类社会发展至今,科学技术作为第一生产力已日益显示出其重要性。钢结构作为 一种传统的建筑结构产业,近年来在我国得到了广泛的发展。钢结构通常用于高层、大 跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求 能活动或经常装拆的结构。如:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、 住宅和临时建筑等。这和钢结构自身的特点如材料强度高、自重轻、塑性及韧性好、抗 震性能好、工业装配化程度高、造型美观、综合经济效益优以及符合绿色建筑等众多优 点相一致。但是,随着科技的进步,人们对事物认识的全面深入,钢结构的一般缺陷也 越来越显著。纵观钢结构的发展历程,我们也看到世界范围内的钢结构事故频繁发生, 给人类造成了巨大的损失,但同时也得到了诸多的经验教训。 随着人们对钢结构认识的深入,发现其诸多缺陷在设计、施工和使用中都是可以补 救或避免的,因此,钢结构事故的发生越来越取决于人为因素,即事故的发生多是由于 在设计、施工、使用过程中很多人为的错误积累重复而综合引起的。 为避免事故的发生,在钢结构设计的整个过程中都应该强调“概念设计”,它在结 构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以做出精确理性分析或规范还未规定的问题,可 依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验 所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可 以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、 定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时,它也是判断计算机内力分 析输出数据可靠与否的主要依据。 但是,目前在钢结构的设计中存在着两个重要但又是很难解决的问题,一是连接节 点的形式和处理问题,二是钢结构的防火问题,现已倍受人们的关注。钢结构事故往往 是由于结构体系丧失稳定性而产生的(构件的或整体的),在正常设计或正常使用中这 可以通过加强支撑以提高结构的刚度来解决。 2节点设计 连接节点的设计是钢结构设计中的重要内容之一。在结构分析前就应该对节点的形 式有充分地思考与确定。常常出现的一种情况是——最终设计的节点与结构分析模型中 使用的形式不完全一致,这种情况必须避免。按照传力特性的不同,节点分刚接,铰接 和半刚接。常用的设计参考书都有很多值得推荐的节点做法及计算公式。 连接节点有等强设计和实际受力设计这两种常用的方法。连接的不同对结构影响甚 大,有些连接根据经验或计算不好辨别是刚接还是铰接。比如,有的刚接节点虽然承受 弯矩没有问题,但会产生较大的转动,不符合结构分析中的假定,会导致实际工程变形 大于计算数据等不利结果。节点是刚接还是铰接会影响计算模型的确定进而影响计算的 内力值。 具体设计中需要注意的主要问题包括: (1)焊接 对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守。焊条的选用应与被连 接金属的材质相适应。E43对应Q235,E50对应Q345。Q235与Q345连接时,应该选 择低强度的E43,而不是E50。焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被 连接构件的重心接近。其它详细内容可查询规范中关于焊缝构造方面的规定。 (2)栓接 铆接这种形式在建筑工程中现已很少采用。普通螺栓抗剪性能差,可以在次要结构 部位使用。高强螺栓使用日益广泛,常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分 承压型和摩擦型,两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30。超 大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要 连接。国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。 (3)连接板 可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。然后验算净截面抗剪等。 (4)梁腹板 应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。 (5)节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等,应 尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。 此外,节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。比如钢管连接节点的相贯线的切口需 要数控机床等设备才能完成。 节点往往是事故产生的源点,节点的处理不当特别是焊缝质量问题,很容易产生应 力集中,从而导致局部屈曲或者形成疲劳破坏源或者脆性破坏等。对于钢结构要定期进 行安全质量检查鉴定。 3钢结构火灾消防 耐火极限是扑救建筑火灾的重要指标。长久以来,在灭火作战中并未对范雏澄院士 提出的“释热速率”引起足够的重视并开展应

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