钢结构事故分析处理 失稳事故 7失稳事故.ppt

第七章 钢结构失稳事故 第7章 钢结构的失稳事故 1.钢结构失稳的类型及产生的原因 钢结构的失稳事故可分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类。 （1）整体失稳事故原因 1）设计错误。计算简图及支座约束与实际不符，设计安全储备过小等 。 2）制作缺陷。初弯曲、初偏心、热轧冷加工以及焊接产生的残余变形等。 3）临时支撑不足。安装过程中，临时支撑设置不合理或者数量不足，造成构件失稳，致使结构倒塌或倾覆。 4）使用不当。随意改造使用功能；改变构件的受力状态；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；意外的冲击荷载等。 （2）局部失稳事故原因 1）设计错误。忽视甚至不进行构件的局部稳定验算。 2）构造不当。局部受集中力较大的部位，原则上应设置构造加劲肋；为了保证构件在运输过程中不变形也须设置横隔、加劲肋等。 3）原始缺陷。包括钢材的负公差严重超规，制作过程中焊接等工艺产生的局部鼓曲和波浪形变形等 。 4）吊点位置不合理。 2.钢结构失稳的处理与防范 失稳事故应以防范为主，应做好以下工作： （1）设计人员应强化稳定设计理念 1）结构的整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求。 2）计算简图必须符合实际受力情况。 3）构件的稳定计算与细部构造的稳定计算必须配合，尤其要有强节点的概念。 4）强度问题通常采用一阶分析，而稳定问题原则上应采用二阶分析。 5）叠加原理不适用于稳定问题。 6）应考虑整体稳定和局部稳定的相关影响。 （2）制作应力求减少缺陷 通过合理的工艺和质量控制措施将初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷减少到最低程度 。 （3）施工应确保安装过程中的安全 制定科学的施工组织设计，采用合理的吊装方案，精心布置临时支撑，以防止钢结构安装过程中失稳，确保结构安全。 （4）正确使用钢结构建筑物 。 定期检查和维护；当需要进行工艺流程和使用功能改造时，必须与设计单位或有关专业人士协商，不得擅自增加负荷或改变构件受力。 3.事故实例分析 （1）事故概况 河北省某厂铸造车间，总长83m，分三期建成。第一期工程于1983年10月完工，共15间，开间3.3m。为钢筋混凝土吊车梁，三铰拱式轻钢屋架。屋面为轻钢檩条，上铺木望板，挂水泥瓦。屋架下弦标高10.5m，砖墙承重。第二期工程为由原车间向东接建8个开间，开间尺寸4m，屋架下弦标高8.25m。其余同第一期工程。第三期工程于84年7月开始在室内增建两排钢筋混凝土柱，横向柱距16.5m，纵向柱距与厂房开间相同。南排柱紧靠厂房南墙，柱顶为现浇钢筋混凝土吊车梁，设3t和5t吊车各一台。86年1月投入使用。 3.事故实例分析 （1）事故概况(续) 该工程未经正式设计单位设计，未考虑抗震设计，并由农村非正式施工单位施工。1987年11月27日下午2时10分，厂房中工人正在浇注铁水，突然有一根屋架上弦支撑的圆钢掉下来，接着发现屋架下弦严重下垂．从室外看屋盖上弦三角形变为“人”字形。至2时52分，屋顶开始掉灰尘，紧接着整个屋盖23榀三铰拱式轻钢屋架全部倒塌。顶部部分墙体倒塌。幸运的是车间人员发现险情后，迅速撤出，只有3人受轻伤，未造成重大伤亡。但造成严重的直接和间接经济损失。 （2）事故原因 1）屋架选型不当。该厂房为热加工车间，20m跨。内设吊车2台，处于7度地震区。厂房跨度大，有振动荷载，并且处于高温工作环境。屋盖结构选用了单榀和整体刚度都很差的三铰拱式轻钢屋架，与有关规定不符。 2）屋架上弦斜梁不满足整体稳定性要求。屋架上弦斜梁采用空间桁架式结构，三角形组合截面，上弦为双角钢，下弦为单根圆钢。原《钢结构设计规范》（TJ17-74）中规定：“三铰拱屋架的三角形截面组合斜梁，为了满足整体稳定性要求，其截面高度与斜梁长度的比值不得小于l/18。”实际工程中，一般采用1/15左右。而本工程斜梁高跨比只有0.5/10.8=1/21.6，不能满足整体稳定性要求。 （2）事故原因(续) 3）屋架斜梁上、下弦杆强度不足。屋架斜梁上弦采用2∟50×5角钢，下弦采用1Φ20圆钢。经复算，在正常荷载作用下，上弦压应力为183.1MPa，下弦拉应力达363.5MPa，均大于其允许应力。 4）不应采用砖墙承重方案。第一期工程屋架下弦标高10.5m，这样高的厂房，采用带壁垛砖墙承重是不安全的。而应采用钢筋混凝土柱。 5）未做抗震设计。该工程位于7度地震区，而设计中未考虑抗震设防。 （3）教训 1）结构选型应十分谨慎。对有振动荷载或跨度大于18m的建筑不要选用轻钢屋架。凡柱高在9m或9m以