96钢结构工程施工质量验收规范

工程事故案例分析某高尔夫球练习场结构倒塌原因分析2004年6月24日由韩国客商投资建设的青岛城阳区某高尔夫球练习场建成不到一个月，当时在风力仅为5级时，风速为8.0-10.7m/s,钢桁架突然发生了整体倒塌，在当地造成了很坏的影响。该结构的纵向钢桁架在柱顶、距顶部1/3处设置了通长的水平桁架，形成沿南、北方向两片各自独立的钢桁架，在风力仅为5级时两片独立的钢桁架分别沿东、西方向发生整体倒塌。这是一起典型的由于设计不当而造成的恶性工程事故。事故倒塌原因分析：桁架计算高度为18m，柱距为12m，柱子的计算单元如图1所示，将桁架所受风荷载折算为集中荷载施加在柱上，风荷载作用计算简图如图2所示。图1原结构纵向桁架计算单元图2风荷载计算简图依据建筑结构荷载规范，及sap2000分析，得出结构的第一阶自振周期为0.236S事故倒塌原因分析：szz0kzsω0：青岛地区基本风压取为0.6kN/m2风压高度变化系数：18m为1.19，12m为1.0圆钢管柱所受风荷载包括：（图2）（1）桁架风荷载转化为柱子集中荷载：在18m处产生的集中荷载为F1=4.5KN；在12m处集中荷载为F2=2.7KN；如图2所示；（2）纱网风荷载转化为柱子均布荷载，纱网计算宽度为12m，得到18m处的均布风荷载为0.86KN/m，10m处的均布风荷载为0.72KN/m；（3）圆钢管柱截面自身承受的风荷载，考虑顺风向风振，在18m处的均布风荷载为0.95KN/m，在10m处的均布风荷载为0.79KN/m；（4）圆钢管柱在18m处均布风荷载：Q1=0.86+0.95=1.81（KN/m）；圆钢管柱在10m处均布风荷载：Q2=0.72+0.79=1.51（KN/m）。风荷载体型系数：根据荷载规范：圆柱、桁架的风载体型系数分别为1.0和0.12;由于柱子两侧所挂的纱网镂空，产生的风荷载很小，所以纱网处风载体型系数取为0.1.风振系数：桁架高度18米取2.2；桁架高度12米取1.49；计算风压：zzz事故倒塌原因分析----按原设计方案分析：（1）采用有限元结构分析软件sap2000建立桁架计算模型，得到图2所示风荷载作用下桁架顶点平面外最大侧移为214（mm）；（2）取柱顶侧移允许值：H/150=120（mm），桁架侧移远超出了允许值；（3）在柱顶产生很大侧移影响下，桁架柱脚处产生很大的倾覆力矩，导致结构发生整体瞬间倾覆。图3桁架结构变形前图4桁架结构变形后改进设计后的分析——按独立柱设计。（1）相比原整体框架，除去连接的纵向连接桁架，将柱子设计为单根格构柱；（2）格构柱之间采用柔性钢索在纵向进行拉结，分担到钢柱的风荷载就会降低至很小；（3）采用有限元结构分析软件sap2000进行计算，得到顶点最大侧移仅为12（mm)，仅为原设计1/10，低于允许侧移值：H/150=120（mm）;(4)改进后采用单根格构柱，格构柱之间采用柔性钢索在纵向进行拉结设计方案，整体结构不会发生倾覆。计算简图如图5所示。单根格构柱图5格构柱采用柔性钢索拉接柔性钢拉索zzs改进设计后的分析——按独立柱设计。图6风荷载计算简图风振系数风荷载体型系数风压高度变化系数ω0：基本风压计算单根格构柱的风压：z0kzs图6所示，单根格构柱所受风荷载包括：（1）纱网风荷载转化为柱子均布荷载，纱网计算宽度为12m，得到18m处的均布风荷载为0.86KN/m，10m处的均布风荷载为0.72KN/m；（2）圆钢管柱截面自身承受的风荷载，考虑顺风向风振，在18m处的均布风荷载为0.95KN/m，在10m处的均布风荷载为0.79KN/m；（3）圆钢管柱在18m处均布风荷载：Q1=0.86+0.95=1.81（KN/m）；圆钢管柱在10m处均布风荷载：Q2=0.72+0.79=1.51（KN/m）。图7风荷载变形图事故倒塌原因分析：格构柱长细比不满足规范设计要求，所有格构柱均发生折断破坏！事故倒塌原因分析：格构柱长细比不满足规范设计要求，所有格构柱均发生折断破坏！事故倒塌原因分析：柱脚处的焊缝均为虚焊，不满足焊接工艺要求，柱脚焊缝发生破坏事故倒塌原因分析：柱脚处的焊缝均为虚焊，不满足焊接工艺要求，柱脚焊缝发生破坏。事故倒塌原因分析：柱肢在拼接处，由于焊缝焊接质量等级不满足要求，柱肢发生断裂！断裂面基本平整事故倒塌原因分析：柱肢在拼接处，由于焊缝焊接质量等级不满足要求，柱肢发生断裂！事故倒塌原因分析：柱肢在拼接处，由于焊缝焊接质量等级不满足要求，柱肢发生断裂！混凝土基础，由于埋置深度不够，被连根拔起。案例点评选用合理的结构设计方案，避免整体结构在正常使用阶段发生意外破坏；结构及杆件的承载力应满足规范设计要求；焊接质量应满足钢结构质量验收规范要求；基础埋置深度应符合地基基础设计规定。