第五章钢结构工程事故分析与处理ppt课件

1、第五章 钢构造工程事故分析与处置第一节 钢构造工程质量事故分析与处置第二节 钢构造资料事故缘由分析与处置第三节 钢构造变形事故缘由分析与处置第四节 铆钉、螺栓衔接缺陷事故分析与处置第五节 钢构造诱蚀事故分析及处置第六节 钢构造构件裂痕事故分析与处置下一页.第五章 钢构造工程事故分析与处置第七节 钢构造脆性断裂事故分析与预防第八节 钢构造倒塌事故实例分析与处置第九节 钢构造火灾事故预防与分析第十节 钢构造的加固本章小结上一页.第一节 钢构造工程质量事故分析与处置一、钢构造工程事故的类型钢构造工程质量事故可分为两大类：整体事故一包括构造整体倒塌、错位、变形等；部分事故一包括构件失稳、衔接失效、构件

2、错位、变形以及部分倒塌事故等常见的钢构造工程质量事故有以下五类：1钢构造衔接损伤事故；2钢柱损坏及地脚螺栓事故；3起重机梁工程事故；4钢屋盖工程事故；5空间钢网架工程事故。下一页前往.第一节 钢构造工程质量事故分析与处置二、钢构造工程质量事故的缘由一钢构造工程事故常见缘由钢构造工程质量事故的常见缘由如图5-1所示。二钢网架事故的主要缘由钢网架事故的主要缘由见表5-1三、钢构造事故的统计分析钢构造事故是由于其本身存在着缺陷并在其他要素作用下开展而构成的。从这种意义上说，钢构造产生缺陷和出现事故的缘由大体是一样的，缺陷往往是事故的前兆。下一页上一页前往.第一节 钢构造工程质量事故分析与处置四、钢构

3、造质量事故处置应留意的事项及方法一事故处置本卷须知1留意环境温度的影响。加固焊接应在0C以上环境进展。2留意高温对构造平安的影响。负荷条件下，做电焊加固或加热校正变形，应留意被处置构件过热而承载才干降低的情况。3正确选择焊接工艺。力求减少焊接变形、降低焊接应力。4选择合理的衔接方式。钢构造加固补强优先采用电焊衔接，在焊接确有困难时，可用高强螺栓或铆钉，不得已的情况下可用精制螺栓，不准运用粗制螺栓作加固衔接件。轻下一页上一页前往.第一节 钢构造工程质量事故分析与处置钢构造在负荷条件下，不准采用电焊加固。二常用事故处置方法1构造补强。当构造或构件的承载力或刚度等达不到规定要求时，常采用构造补强处置

4、。钢构造补强的方法很多，施工也较简单，如加焊钢板或型钢就可补强构造或构件。2部分割除改换。钢构造部分损坏或有严重质量缺陷又无法修复时，可采用此法，改换部分常用焊接方法与原有部分衔接。3增设支撑。例如屋盖中钢屋架变形过大或屋架内压杆计算长度过大等均可采用此法处置。下一页上一页前往.第一节 钢构造工程质量事故分析与处置4纠偏复位。钢构造或构件的变形或错位过大时常用此法处置。5钢构造或构件衔接修复、加固。包括焊接、铆接、螺栓衔接等质量缺陷或损伤的修复、加固。6减小内力。当钢构造或钢构件承载力缺乏时，可用减小内力的方法处置。详细的措施有构造卸荷、改动计算图形等。7其他方法。如改换不合格资料或构件，修正

5、设计等。上一页前往.第二节 钢构造资料事故缘由分析与处置一、钢构造资料事故产生的缘由钢构造资料事故是指由于资料本身的缘由引发的事故。资料事故可概括为两大类：裂痕事故和倒塌事故。裂痕事故主要出如今钢构造根本构件中，倒塌事故那么指因材质缘由引起的构造部分倒塌和整体倒塌。钢构造资料事故产生的缘由如下：1设计时选材不合理。2钢材质量不合格。3制造时工艺参数不合理，钢材与焊接资料不匹配。4螺栓质量不合格。5铆钉质量不合格。下一页前往.第二节 钢构造资料事故缘由分析与处置6焊接资料质量不合格。7安装时管理混乱，导致资料混用或随意替代。二、钢构造资料事故的处置措施钢构造资料事故的处置措施如图5-2所示。三、

6、钢构造资料事故实例例5-1某车间单层厂房架下弦角钢裂痕。例5-2哈尔滨市某钢桥因材质问题开裂。上一页前往.第三节 钢构造变形事故缘由分析与处置一、钢构造变形事故的类型钢构造的变形可分为总体变形和部分变形两类。总体变形是指整个构造的外形和尺寸发生变化，出现弯曲、畸变和扭曲等。部分变形是指构造构件在部分区域内出现变形，例如构件凹凸变形、板边折皱波浪变形、端面的角变位等。总体变形与部分变形在实践的工程构造中有能够单独出现，但更多的是组合出现。无论何种变形都会影响到构造的美观，降低构件的刚度和稳定性，给衔接和组装带来困难，尤其是附加应力的产生，将严重降低构件的承载力，影响到整体构造的平安。下一页前往.

7、第三节 钢构造变形事故缘由分析与处置二、钢构造变形事故的缘由钢构造变形事故的缘由如图5-6所示。三、钢构造变形事故的处置钢构造的变形处置，应根据变形的大小采取不同的处置方法。假设变形大小未超越允许破坏程度，可不作处置。钢构造构件的允许破坏程度，应针对不同材质经过运用情况的大量调查研讨，积累资料，并按实践破坏情况进展必要的验算和实验任务后，综合分析拟定；当构件的变形不大时，可采用冷加工和热加工矫正；当变形较大，而又很难校正时，应采用加固或互换新件进展修复。对变形构件应按构件的实践变形情况进展强度验算，截面上部分变形可按扣除变形部分的下一页上一页前往.第三节 钢构造变形事故缘由分析与处置截面进展强

8、度验算，强度缺乏时，也应采取加固措施。一热加工法矫正变形二冷加工法矫正变形四、钢构造变形事故实例例5-3某焊接主梁腹板部分变形。例5-4某组合梁产生翘形。上一页前往.第四节 铆钉、螺栓衔接缺陷事故分析与处置一、铆钉、螺栓衔接常见缺陷与检查方法一常见缺陷铆钉衔接常见的缺陷有：铆钉松动、钉头开裂、铆钉被剪断、漏铆以及个别铆钉衔接处贴合不严密。高强螺栓衔接常见的缺陷有：螺栓断裂、摩擦型螺栓衔接滑移、衔接盖板断裂、构件母材断裂。二检查方法铆钉与螺栓衔接检查，着重于铆钉和螺栓能否在运用阶段切断、松动和掉头，同时也要检查建造时留下的缺陷。1铆钉检查采用目测或敲击，常用方法是两者相结合，所用工具有手锤、塞尺

9、、弦线和10倍以上的放大镜。下一页前往.第四节 铆钉、螺栓衔接缺陷事故分析与处置2螺栓质量缺陷检查除了目测和敲击外，尚需用扳手测试，对于高强螺栓要用测力扳手等工具测试。3要正确判别铆钉和螺栓能否松动或断裂，需求有一定的实际阅历，故对重要的构造检查，至少换人反复检查12次，并做好记录。下一页上一页前往.第四节 铆钉、螺栓衔接缺陷事故分析与处置二、铆钉、螺栓衔接缺陷处置一铆打衔接缺陷处置措施铆钉衔接缺陷处置措施如图5-10所示。二螺检衔接缺陷处置措施螺栓衔接缺陷处置措施如图5-11所示。三、铆钉、螺栓衔接缺陷事故实例例5-5某工程高强螺栓超拧事故。例5-6高强螺栓因疲劳而断裂。上一页前往.第五节

10、钢构造诱蚀事故分析及处置一、钢构造锈蚀类型钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏过程称为腐蚀，又叫钢材锈蚀。钢材锈蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。1化学腐蚀是大气或工业废气中含的氧气、碳酸气、硫酸气或非电解质液体与钢材外表作用氧化作用产生氧化物引起的锈蚀。2电化学腐蚀是由于钢材内部有其他金属杂质，具有不同电极电位，在与电解质或水、潮湿气体接触时，产生原电池作用，使钢材腐蚀。绝大多数钢材锈蚀是电化学腐蚀或化学腐蚀与电化学腐蚀同时作用构成的。下一页前往.第五节 钢构造诱蚀事故分析及处置3“铁锈吸湿性强，吸收大量水分后体积膨胀，构成疏松构造，易被腐蚀性气体和液体渗人，使腐蚀继续扩展到内部。4钢材腐蚀

11、速度与环境湿度、温度及有害介质浓度有关，在湿度大、温度高、有害介质浓度高的条件下，钢材腐蚀速度加快。二、钢构造锈蚀处置措施钢构造防腐蚀方法很多，如运用耐蚀钢材、钢材外表氧化处置、外表用金属镀层维护和涂层涂料维护等。对于已有腐蚀的钢构造腐蚀处置，采用涂层防腐蚀是可以实现的；涂层防腐蚀不仅效果好，而且价廉、种类多、适用范围广、施工下一页上一页前往.第五节 钢构造诱蚀事故分析及处置方便，根本不会添加构造质量，还可以给构件以各种颜色。涂层防腐蚀耐久性虽差一点，但在一定周期内留意维护是可耐久的，所以仍被广泛采用。涂层俗称“油漆能防止钢材腐蚀，是由于涂层有坚实的薄膜，使构件与周围腐蚀介质隔离，涂层有绝缘性

12、可以阻止离子活动。防腐蚀涂层要起作用，必需在涂刷前将钢材外表腐蚀性物质和涂膜破坏要素彻底除掉。原有钢构造的涂层防腐蚀处置较新建钢构造复杂，很难用单一涂层资料和一致处置方法来处理，必需根据实践情况选择涂层资料，决议除锈和涂刷程序；根据锈蚀面积来决议部分维护涂层还是全面维修涂层，普通锈蚀面积超越1/3的要全面下一页上一页前往.第五节 钢构造诱蚀事故分析及处置重新做涂层；周期性的普通视情况35年全面涂层维修是非常必要的。钢构造防锈蚀涂层处置包括旧漆膜处置、外表处置、涂层选择。三、钢构造锈蚀事故实例例5-7悬索构造屋顶塌落。上一页前往.第六节 钢构造构件裂痕事故分析与处置一、钢构造构件裂痕构成的缘由钢

13、构造构件裂痕在钢构造制造、安装和运用阶段都会出现，大致可归结为以下缘由：1构件材质差。2荷载或安装、温度和不均匀沉降作用，产生的应力超越构件承载才干。3金属可焊性差或焊接工艺不妥，在焊接剩余应力下开裂。4构件在动力荷载和反复荷载作用下疲劳损伤。5构件蒙受不测冲撞。下一页前往.第六节 钢构造构件裂痕事故分析与处置二、钢构造构件裂痕处置钢构造构件裂痕处置措施如图5-13所示。三、钢构造构件裂痕事故实例例5-8某钢厂均热炉车间有的柱在起重机肢柱头部位出现裂痕。上一页前往.第七节 钢构造脆性断裂事故分析与预防一、钢构造脆性断裂事故产生的缘由钢构造的脆性断裂是指钢材或钢构造在低名义应力低于钢材屈服强度或

14、抗拉强度情况下发生的忽然断裂破坏。脆性断裂是钢构造极限形状中最危险的破坏方式。由于脆性断裂具有突发性，往往会导致灾难性后果。因此，作为钢构造专业技术人员，应该高度注重脆性破坏的严重性并加以防备。钢构造脆性断裂事故产生的缘由如图5-15所示。下一页前往.第七节 钢构造脆性断裂事故分析与预防二、钢构造脆性断裂事故预防措施随着现代钢构造的开展以及高强钢材的大量采用，防止其脆性断裂已显得非常重要。钢构造脆性断裂事故预防措施如下：1合理选择钢材。2合理设计。3合理制造与安装。4合理运用与维修。上一页前往.第八节 钢构造倒塌事故实例分析与处置一、单层厂房屋盖倒塌例5-9杆件资料用错呵斥屋盖倒塌。l工程事故

15、概略。某工厂锻压车间系5跨27m、柱距6m的全钢构造厂房，钢屋架上放置钢筋混凝土屋面板。在厂房设备已安装完成但尚未运用前，发生7榀屋架与屋面板等倒塌事故，倒塌面积约1200平方米。事故部位部分平面表示见图5-16。2事故调查与缘由分析。3事故处置措施。对已倒塌的屋架进展整形恢复，改换压杆。对于没有塌落尚可运用的屋架，对其受压腹杆及节点进展补强处置。下一页前往.第八节 钢构造倒塌事故实例分析与处置二、网架屋盖坍塌例5-10某仓库网架全部坍塌。1工程事故概略。天津某仓库，平面尺寸为48m72m，屋盖采用了正放四角锥螺栓球节点网架，网格与高度均为3.0m，支承在周边柱距6m的柱子上。网架工程2004

16、年10月31日开工，11月3日经过阶段验收，于12月4日忽然全部坍塌。塌落时屋面的保温层及GRC板已全部施工终了，找平层正在施工，屋盖实践荷载估计约2.1kN/m2。2事故缘由分析。现场调查发现，除个别杆件外，网架连同GRC板全部塌落在地。因支座与柱顶预埋件为焊接，虽然支座已倾斜，但大部分没有坠落，并有部分上弦杆与腹杆与之下一页上一页前往.第八节 钢构造倒塌事故实例分析与处置相连，上弦跨中附近大直径压杆未出现压曲景象，下弦拉杆也未见被拉断。腹杆的损坏较普遍，杆件压曲，杆件与球的衔接断裂。此外杆件与球衔接部分的破坏随处可见，多数为螺栓弯曲。该网架内力计算采用非规范引荐的简化计算方法，该简化计算方

17、法所适用的支承条件与本工程不符，与准确计算法相比较，两种计算方法所得结果相差很大，个别杆件内力相差高达200%以上。按网架倒塌时的实践荷载计算，与支座相连的周圈4根腹杆应力达-559.6N/mm2，超越其实践临界力。这些杆件失稳压屈后，网架中其他杆件之间发生内力重分布，一些杆件内力添加很多，超越其承载力，最终导致网架由南至下一页上一页前往.第八节 钢构造倒塌事故实例分析与处置北全部坠落。施工安装质量差也是呵斥网架整体塌落的缘由。网架螺栓长度与封板厚度、套筒长度不匹配，导致螺栓可拧人深度缺乏；加工安装误差大，使螺栓与球出现假拧紧，网架坍塌前，支座上一腹杆松动，而该腹杆此时内力只需56.0kN，远

18、远小于该杆的高强螺栓的极限承载力，从现场发现了一些螺栓从螺孔中拔出的景象。另外，螺孔间夹角误差超标，使螺栓偏心受力，施工中支座处受拉腹杆断面受损，都使得网架平安贮藏降低，加速了网架的整体坍塌。3事故处置措施。去除原有倒塌的网架，屋盖构造重新设计、安装，仍采用网架构造。上一页前往.第九节 钢构造火灾事故预防与分析一、火灾对钢构造的危害钢构造作为一种构造体系，既有优点也存在不容忽视的缺陷。除耐腐蚀性差外，耐火性差也是钢构造的一大缺陷。一旦发生火灾，钢构造很容易蒙受破坏而倒塌。最为典型的案例为美国纽约世贸中心大楼在2001年“911事件中的轰然倒塌，这是历史上火灾给钢构造带来的最大灾难。二、钢构造防

19、火方法就目前运用情况看，钢构造防火方法的选择是以构件的耐火极限要求为根据的，并且防火涂料是最为流行的做法。钢构件防火方法如图5-17所示。下一页前往.第九节 钢构造火灾事故预防与分析三、钢构造火灾事故分析例5-11美国纽约世贸大楼被撞发生火灾。1工程概略。纽约世界贸易中心由两幢110层方形塔楼及四幢裙房组成。塔楼地下6层，地上110层。楼层平面的外轮廓尺寸为63.5m63.5m，效力性中心区的平面尺寸为42m42m，规范层高为3.66m。两座塔楼都是采用框筒体系，外圈为密柱深梁框筒，由240根钢柱组成，柱距1.02m；内部中心区为47根钢柱构成的框架，用以承当重力荷载。框筒柱采用450mm45

20、0mm方管，从上到下，外形尺寸不变，靠改动壁厚来顺应不同的受力条件。总用钢量为192000t，为了加强框筒的竖向抗剪强度，减少框筒的剪力滞后效应，利用每隔下一页上一页前往.第九节 钢构造火灾事故预防与分析32层所布置的设备楼层，沿框筒各设置了一道7m高的钢板圈梁。构造动力特性分析阐明：其根本周期为10s，极大风速下构造顶点的侧移值为1.02m。自1973年建成的统计分析阐明，记录到阵风作用下的构造顶点侧移最大值为0.46m,阐明构造顶点侧移角仅为1/890，它足以阐明框筒体系抗侧力的高效性能。2倒塌缘由。大楼倒塌的缘由是复合性的。由于单一的程度撞击或者大楼发生常规性火灾都不能够呵斥整个构造垮塌

21、。1内因。钢构造作为一种构造体系，尤其在超高层建筑中有无与伦比的优势，但耐火性能差是本身致命的缺陷。实验阐明：低碳钢在200C以下钢材性能变化不大；在200C下一页上一页前往.第九节 钢构造火灾事故预防与分析以上，随温度升高弹性模量降低，强度下降，变形增大；500C时弹性模量为常温的50%；700C时根本失去承载才干。本次撞击北楼的波音767飞机装载51t燃油，撞击南楼的波音777飞机装载35t燃油。虽然世贸中心大楼的钢构造采用了防火涂料等防护物，但在如此稀有的熊熊大火面前也无能为力。在爆炸、断电、消防系统失灵、火势无法及时扑灭的情况下，高温使其软化，最终导致构造塌落。2外因。飞机撞击大楼，就

22、构成的程度冲击力而言，属不可抗力。本次撞击大楼的波音777飞机起飞质量104t，波音767飞机起飞质量156t，飞行速度约每小时1000km。在如此宏大的冲击下，大楼虽然晃动近1m但未立刻倾倒，无论内部还是下一页上一页前往.第九节 钢构造火灾事故预防与分析外部并无严重塌落，这充分证明大楼原构造的设计和施工没有问题。另外，世贸中心大楼采用外筒构造体系，该体系存在剪力滞后效应，且外柱截面仅为450mm450mm，厚度仅为7.512.5mm，因此抵抗程度撞击的才干较差。假设采用截面及厚度较大的巨型钢柱、钢一混凝土组合柱或采用约翰考克大厦的巨型外交叉支撑，也许飞机在撞击时会在大楼的外部发生爆炸，不会进

23、人楼内引发火灾，灾难也答应以防止。上一页前往.第十节 钢构造的加固一、钢构造加固的根本要求1钢构造的加固设计应综合思索其经济效益。应不损伤原构造，以防止不用要的撤除或改换。2钢构造加固设计应与实践施工方法严密结合，并应采取有效措施保证新增截面、构件和部件与原构造衔接可靠，构成整体共同任务，应防止对未加固部分或构件呵斥不利影响。3钢构造的加固应根据可靠性鉴定所评定的可靠性等级和结论进展。经鉴定评定其承载力包括强度、稳定性、疲劳等、变形、几何偏向等，不满足或严重不满足现行钢构造设计规范的规定时，必需进展加固方可继续运用。4加固后钢构造的平安等级应根据构造破坏后果的严重下一页前往.第十节 钢构造的加

24、固程度、构造的重要性等级和加固后建筑物功能能否改动、构造运用年限确定。5对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等缘由呵斥的构造损坏，应先提出其相应的处置对策后再进展加固。6对于能够出现倾斜、失稳或倒塌等不平安要素的钢构造，在加固之前，应采取相应的暂时平安措施，以防止事故的发生。7钢构造在加固施工过程中，假设发现原构造或相关工程隐蔽部位有未估计损伤或严重缺陷时，应立刻停顿施工，会同加固设计者采取有效措施进展处置后方能继续施工。下一页上一页前往.第十节 钢构造的加固二、钢构造加固施工本卷须知钢构造加固施工本卷须知见表5-4。三、钢构造加固的方法钢构造加固的常用方法有构造卸荷加固法、改动构造计算简图加固法、加大构件截面加固法等。四、火灾后的钢构造加固火灾损伤钢构造的修复加固任务首先是进展构造变形的复原，然后是进展承载力缺乏的加固。钢构造火灾变形的复原普通采用千斤顶复原法，详细步骤为：1首先测定钢构造的变形量，确定复原程度。下一页上一页前往.第十节 钢构造的加固2确定千斤顶作用位置及千斤顶数量。3安装千斤顶。4操作千斤顶，将钢构造变形顶升复位。5进展承载力加固，加固终了后再撤除千斤顶。五、钢构造加固实例例5-12钢托架卸荷加固。例5-13钢柱加固压弯构件上一页前往.