房建工程钢结构事故实例及总结

钢结构事故实例及分析

2007.12CompanyLogo提纲引言一事故实例及其分析二事故原因总结分析三感想及思考四CompanyLogo一.引言进入21世纪以来，钢结构在结构工程带给了我们举世瞩目的成就，特别是大跨桥梁及其超高层结构、大跨度空间结构，例如：跨度1991米的日本明石海峡大桥台湾508米的101大厦直径320米的英国千禧穹顶但是世界范围内的钢结构事故频频发生，惨痛的教训一再重复，给经济和社会带来巨大的损失，如：2001年的“911”事故造成约3000人死亡，直接经济损失75亿美元，间接损失近万亿美元CompanyLogo二.事故实例及其分析事故1——“911”事件视频CompanyLogo事故1——“911”事件事故背景31事故过程32事故分析33事故总结34CompanyLogo1.1事故背景纽约世界贸易中心(图1)建筑时间1966~1973年,共110层,总高412m,两座塔楼相同,结构主体为全钢筒中筒结构。

(图2)外筒为密距柱,9层以上柱距仅1.02m,9层以下柱距3.06m,内筒为电梯井和辅助用房.内外筒距离为18m和10.7m,之间由楼板联系。楼板(图3)用空腹桁架,面层用混凝土,构成预制组合结构板,板间用钢筋相连,空腹桁架的下弦与框架柱的连接处安装了减震器。该楼总用钢量是78000t，单位用钢量186.6Kg/㎡CompanyLogo图1CompanyLogo图2CompanyLogo图3CompanyLogo1.2事故过程

该事故发生在结构的使用过程8时45分北楼被撞，飞机重量156t，起火18分钟后，南楼被撞，机重104t，起火北楼持续时间103分钟，垂直倒塌南楼持续时间62分钟，垂直倒塌CompanyLogo1.3事故分析1.外因：▲飞机撞击巨大冲击力▲火灾产生大量热能倒塌原因2.内因：▲部分梁柱被剪断，形成薄弱层▲钢材软化，该楼层失稳▲上部倒塌冲击力，形成多米诺骨牌效应CompanyLogo1.3.1外因撞击▲飞机撞击力约为41700kN,撞击动能约为(2.27～2.96)×10e9J产生强烈的晃动和超常的位移b.水平撞击力增大底层柱脚的弯矩和剪力c.塔楼顶部产生了偏斜如图4火灾▲爆炸共释放热量为1.23×10e10J,爆炸温度为2525℃a.爆炸产生巨大冲击力，导致楼面在冲击力下受剪破坏b.巨大的热量散发过程中极大提高周围的温度CompanyLogo图4CompanyLogo1.3.2内因梁柱剪断部分梁柱受到飞机冲击和爆炸冲击后导致局部失稳，楼板受剪破坏，最后形成该楼层的整体失稳，丧失整体性和承载力，形成薄弱层。钢材软化在高温作用下，尽管涂有防火涂料，在一定时间内，钢材仍要软化，最后丧失承载力及稳定性。上部冲击上部结构在重力作用下向下施加压力，由于薄弱层丧失承载力，上部整体下降，并伴随重力加速度加速，形成更大的冲击力，从而使下层柱失稳，形成整体失稳，形成多米诺骨牌效应（图5）CompanyLogo图5CompanyLogo1.4事故总结“911”总结★结构体系要提高整体延性和抗冲击力人为事故不可预测承认该结构的优点★提高结构防火概念提高安全性，加强灾难中的救援措施引入高科技预警和监测系统将该类标志性建筑的安全列于经济之上CompanyLogo事故2——大跨度压型钢板拱壳屋顶倒塌事故

沈阳市苏家屯区某农贸市场，总面积为1.31万m2，营业大厅的屋顶采用双拱型压型钢板拱壳结构，面积约4000m2，跨度方向短为南北向，长为78m，宽25m，矢高1：5,下部边缘结构为钢筋混凝土框架结构，山墙为带钢筋抗风柱拱型框架，顶部柱高2.7m，四周包括山墙在内每个框架柱上均设斜柱支撑。2.1事故背景CompanyLogo2.2事故过程

1999年11至2000年1月，沈阳地区连续下了几场大雪，累计降雪量达72.5mm，为几十年来所罕见，在降雪过程中相伴北风，最大风速为14.7m/s。2000年1月该营业大厅北跨塌落，南跨未塌但已有变形。塌落前屋顶压型拱板在靠近山墙处撕裂，裂缝逐渐增大，经3~5h后，整体坍塌。CompanyLogo2.3事故分析事故原因3.雪载偏压1.设计欠缺2.施工漏洞Co杏mp仪an器y谷Lo郑go事故钢分析俯（续脸）设计★当时我国压型钢板拱壳结构的设计不合理的采用引进国外软件结合我国钢结构设计规范设计，但按照国外的设计计算理论，对结构的局部稳定在设计荷载下有相当大的安全储备。施工★板带之间的连接咬合口，拱板之间咬合不牢，拱条间的连系很差，缺乏整体性，这是倒塌事故的重要原因；★螺钉锚接质量差，螺钉大多锈蚀严重且锚固安装不牢。使用南大厅积雪最深处超过670mm，位置靠近顶部矢高附近，西北风作用下拱跨中北半跨的积雪被刮到南半跨形成半跨偏载。Co亡mp退an涛y猜Lo扯go2.植4事故挎总结设计施工使用养护★采用携平面弦拱理扇论及叠普通请钢结接构稳泰定公华式设正计压余型钢拼板拱舍型屋熔顶结予构是聚不安统全的贷。应叔用空立间壳揉体的难有限捷元理欺论。★保证士拱板许之间处咬合付牢固袜，紧遇密联蚊接，震是保傅证工膀程质就量的砍关键污。★使用逃过程患中结研构要揪注意冬雪载车火灾梁使用容时的恩安全丛，加西强除此雪防祖火措原施。★精心用维护斤是保阶证该盖类结乔构屋枕顶正浇常使蛛用的吸一个暖条件，如除手锈，仍铆钉剑螺栓锯的保敢护等删。Co货mp妙an再y词Lo获go事故3网架扎工程倒塌事故果实例京福杠高速躁公路显山东肢薛城矿加油项站服诵务区樱网架避工程金为焊果接空轨心球场节点塑棋盘饿形四愚角锥壮网架,平面于尺寸13盲.咳2m杠*乒1牺7.拾9串9m砍,网格苦数为5鞭*喇7,网格俘尺寸2.筹6鬼4m冈*痒2.猴5狮7m勾,(图6)网架肉高1.嫁0床m聚,支承雨方式早为上猎铉周泡边支哈承。杆件玩及空舰心球糟节点响的材趴料均好采用I级钢(Q颠2悉35蔽)。网乱架上违铉为20裤0*箭6。图热纸注叫明网集架杆仪件与榆节点有的连伏接焊缓缝为寻贴角股焊缝,焊缝橡厚7.血5奋mm吨,焊条覆规定劣为T4堂2型。3.哪1事故虚背景Co此mp有an薪y扩Lo政go图6Co镜mp创an皆y均Lo咏go3.棚2事故醒过程网架00券/5鱼/2圾8用塔狂吊整割体吊炼装平索移就企位；9月铺寻设钢冲筋混乘凝土业屋面穗板(共计33块)。在损铺完28块后,中部6块板兽尺寸华有误,重新旧预制,故铺利屋面耽板拖夫至01附/4带/1暑2完成希；6/姐8~处10日进夏行屋彻面保创温层市、找誉平层欠施工沟，同某时网果架下仪铉架罪设吊方顶龙彻骨；6工/1鼻2日连币降中质到大伙雨,1均3日晨亮网架淋塌落,伴有搭巨响恰。网描架由修短跨幕一端咐塌下,另端滔尚挂盯在圈脱梁上构。网架翻上下贝铉变勾形不叶凸出,但因政腹杆提弯折,上下肃铉叠迹合在般一起,腹杆蠢大量设出现S形弯盼曲;杆件盈与空赛心球绒节点椅连接水焊缝召破坏神形式历是在副焊缝仔热影探响区剩钢管兔被拉研断,或因天焊缝惨未焊臭透,母材嗓未熔仿合使尊钢管庄由焊吗缝中盟拔出歉。Co猪mp夹an搅y寄Lo唱go3.不3事故察分析设计老原因★网珠架的计算滩有误,整个肾网架息的全奇部杆座件包支括上索下铉愉和腹射杆的摸截面内面积熊均不炼足。挺致使逗在网约架屋绵面施页工过纤程中,实际幻玉荷载犁仅为培设计恶荷载祸的2/秀3时,网架能就遭屿到破怒坏。抚但是,网架塑的塌脾落却期是由吉于受压能腹杆侮失稳造成,当受傍压腹菌杆失拦稳退扑出工院作后,整个降网架烤迅速失稳误而塌尽落。事故踩原因施工病原因★网们架焊缝稍质量嘉问题；★网斗架上扩铉节乳点上款立柱,本是具中间瓣高两坏边低,而施虚工中炒做成滤中间今低两僵边高控致使屋面馅积水；★网基架支枕柱的预埋私件不艺按图没纸设计院位置纸放；★未硬严格馒按下另料尺镜寸焊榨接,产生累计劝误差,致使寻网架着的支怀承点鲜未落伏在墙篮的中盖心线杰上,使墙失冬稳。Co穷mp誉an铁y高Lo旷go3.家4事故疑总结事故3总结设计励：网踢架设负计结羡构的贞设计雪人员济必夺须掌耕握网想架结错构的快设计进理论,精心押进行墨结构稠计算(不盲急目套幼用其尼它网孟架工福程)施工肉：网您架结馋构的蔽焊接遭质量殖要求鼻较严,一般退建筑造施工岸队伍蛮中的喂焊工负应进粱行专套业培居训持炼合格勾证后报方能芹参加扣网架佩的焊红接工独作。Co清mp胶an点y肥Lo捕go事故4门架利轻钢防结构迹厂房向施工跪倒塌鸽事故某陶谈瓷公伯司原泽料车著间厂昆房工翼程,门式呀刚架蚂轻钢颤结构,总长36榆8m奋,（图7）跨度桨为3×阵36悠m,纵向锐柱距8~蜻8.负5m落,沿纵川轴分遇为3个独凉立段,檐口扁标高铃为:3坟8轴14垄.0经m;滤39通~4欺2轴25周.0哑m;届43绕~5泄1轴11何.1犬m,屋面则坡度1∶丸10。厂房炭梁柱建均采印用实岩腹式H形等伪截面Q3奶45钢,其中获厂房用最高攀段39妄~4周2轴屋绩面檩透条为辛冷弯驾薄壁Z形钢,拉加条为f膝10筐,斜撑武采用棒角钢L5扬0×如5。柱终间支怀撑设恰计了5f捆1幅33凉×3钢管,并在颂中段40猴~4佩1轴布递置了5道f早16柱间处交叉蛋支撑肿。4.崇1事故阅背景Co邪mp浩an外y洲Lo恼go图7Co肝mp继an给y顽Lo冰go4.每2事故晌过程该事宫故发霞生在赵施工楚过程掘当中宅；在04年9月底签某日皮当厂纹房高妨跨39左~4偶2轴钢摄梁、际钢柱布已安炒装完畜毕,连接悟部位耕的高介强螺胖栓完凡成初祝扭,水平锦方向剂的支采撑系绸统正重在安丸装时叫突遇斜大风,随即挪厂房沃高跨39兼~4亚2轴段斗刚架尿发生络了整劈燕体倒惧塌(图8)。Co赌mp划an虾y荷Lo勇go图8Co身mp按an闸y渣Lo勉go4.谊3事故冒分析施工缺少针对性的刚架吊装施工临时支撑方案设计施工力学的角度，大部分柱间支撑、檩条和屋面支撑均未安装,整个钢结构仅靠柱脚锚栓固定,结构未形成刚性节间。在风力作用下,柱脚拉力超出锚栓极限强度8.46倍,正应力超出柱型钢断面极限强度6.42倍,导致中柱锚栓先于柱断面拔出、折断

(如图9)；中柱荷载被分配到边跨上,而边跨柱断面弱于锚栓，因此边柱在型钢底断面处折断。Co虏mp柄an灿y旷Lo帖go图9Co居mp姜an固y持Lo限go4.雨4事故仗总结刚架粪柱脚轿螺栓坟应采策用可谈靠方劫法定政位保证界施工询工况锻与设弟计工致况一超致合理库安排坑安装辉顺序吊装浇时应僻重视题风荷坟载作涝用完整任的检潜验与旬交接熊资料门架观安装拆施工应注暑意的吧问题Co第mp挺an鸣y淘Lo踪蝶go事故5—炕—某轻祸钢厂壮房倒阶塌事龟故分鞋析某生倦产出剑口家部具的漫生产厕车间(共4座)斑,为单胳层砖览混结久构建眉筑物,该建滤筑物梁基础着采用茅柱下疾钢筋龟混凝仪土独默立基煌础,墙下您毛石肺条形慨基础,墙体代采用M5混合茄砂浆则砌筑MU绒71充5机制锄砖,构造脖柱混轧凝土肤强度缺等级桌为C2心0移,屋盖音采用24右m跨薄嫩壁轻野型钢昨结构,屋面段板采仇用压牙型钢仗板,钢屋梳架焊届接在泽构造凑柱的律预埋蔑件上（图10）5.梯1事故委背景Co临mp萌an趁y凑Lo茂go图10Co隆mp撑an汁y楼Lo僻go5.浪2事故拼过程该工姿程于20旦03年施女工完归毕投眯入使龙用,2当00爱4年11月25日因栗突降哑暴雪,积雪陪厚度劲达23插cm楼,经4座厂厌房先膜后出厦现严生重倒挡塌事味故,倒塌屈情况（图11）。4座厂殖房屋伤架均堵坍塌,纵墙怜大部疤分倒超塌,构造暂柱、吸圈梁符断开,断开夹处钢涂筋颈扭缩、上断裂,部分携预埋若件钢圾筋断芽开。Co鄙mp晶an拘y趟Lo恰go图11Co粘mp则an厉y歼Lo梢go5.辣3事故留分析1.现场摇调查功检测京结果尊分析2.结构根验算央结果猪分析3.倒塌敬分析Co止mp湖an斗y横Lo忠go5.觉3.事1现场洒调查循检测干结果号分析现场检测

所有吼屋架坐均出香现挠脊曲断宪裂现唉象设计缺失

设计报仅一但张草搁图，鸣无签念字盖可章施工状况

焊缝毅有严偿重缺甘陷主要悠原因Co辨mp尖an臭y益Lo老go5.敌3.队2结构协验算班结果捆分析选择点一榀门屋架,用PK傍PM软件端对该醉屋架拿各杆碗件的漂承载睬力、合稳定艳性进蠢行分期析,分别芒计算辆了屋茄面活绿载和翠雪载烦对屋腐架产手生的波影响,计算棉模型替如图12所示丑。图12荷载交取值泪按《建筑父结构啦荷载否规范》(顽G葡B戏50吐00往9治-2虎00办1)规定摊的屋池面活皱载(0诞15圈kN指/薄m2拒)和此砍次暴扔雪(气象竖部门痒统计兼为50年一狡遇)的雪康载(0筛13棉kN筝/是m2干)确定由。钢咸屋架絮杆件岂尺寸喘、截流面面昌积及皆截面章特性江根据袄现场攀实测膝取值,材料盛强度联按《钢结麦构设侄计规绘范》(塔G努B灰50弯01谈7爬-2饺00断3)取用,经过斑计算,主要折杆件冤受力抽结果绢见表1、表2。Co座mp兄an炭y列Lo鼠go表1只考秀虑屋令面活廊载(0箱15昨kN园/读m2累)时屋火架部将分杆削件的冈受力躁结果杆件实际应力/强度设计值实际应力/强度设计值平面内稳定平面外稳定11.911.601.6523.883.403.5034.483.964.0843.082.722.8051.950.150.2761.9571.950.500.8581.2791.53101.90111.53Co瘦mp振an画y滨Lo阻go表2只考秤虑屋全面雪闸载(0尸.1乏3碧kN鸭/绣m2策)屋架努部分芹杆件际的受穷力结瘦果杆件实际应力/强度设计值实际应力/强度设计值平面内稳定平面外稳定11.721.521.5723.653.233.3334.263.763.8842.922.582.6651.950.130.2361.9571.950.470.8181.2191.53101.90111.53Co姓mp羽an拿y谈Lo川go5.叶3.句3倒塌木分析由以耽上现贡场调稳查、采检查蛾和计坑算结懂果可为知,该屋踪蝶架在类仅承凑受恒鼻载和北“规蠢范”(矮GB手5单00积09阁-愤2匹00杠1)规定壳的活繁载或否仅承虑受恒姓载和惯雪载命情况扮下,屋架宇下弦时大部趴分杆饿件的敲应力带超出包该杆案件的容容许勿应力;屋架柳上弦丧大部还分杆请件的艳平面毕内、粒外稳询定均央不能厚满足弓承载陕要求,特别础是在猾距跨惹中3m附近钟平面迁内、绞外稳平定应脖力比彼最大亩。由以祝上分治析可愈知,厂房找倒塌既的主告要原吧因是巩屋架羞下弦司大部静分杆忽件的贼应力外超出板该杆海件的猜容许潜应力,屋架际上弦糖大部拐分杆电件的霜平面究内、品外稳复定均们不能意满足化承载牵要求,在雪呼载作摇用下,屋架垫上弦顽杆件斤失稳慎及上黎、下兰弦杆新件和诊腹杆堵的承泛载力眯失效盾造成旁屋盖拐塌落,引起嘱墙体之的倒坑塌;屋架眼焊缝钉的缺侄陷削逐弱了祖屋架叛的承互载能中力。Co油mp傅an啊y夏Lo市go5.秒4事故缠总结结论1234桁架努方案彩的抗