钢结构工程事故原因分及采取措施论文

试论钢结构工程事故的原因分及采取措施摘要：钢结构作为一种新型承重结构，由于其自重轻、强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高、综合经济效益显著、造型美观等众多优点，在上世界90年代起深受国内外建筑师和结构工程师的青睐，而钢结构工程加工成为了其主要技术要点，是保证钢结构工程质量的重要因素。本文从力作用、温度作用、化学作用反映在钢结构工程深化设计、加工制作、安装施工、使用四个阶段中出现的问题会导致结构的损伤与破坏，从而造成事故。并对事故的类型、原因进行了解剖，针对做好钢结构工程的深化设计，钢结构构件加工质量的监控，严、准、细控制钢结构安装施工技术作了相应对策。关键词：钢结构；力作用；温度作用；化学作用；深化设计；加工制作；安装施工；处理对策1钢结构的破坏与损伤1.1力作用引起的破坏或损伤如裂纹、断裂、失稳、弯曲和局部挠曲、磨损、连接破坏等。（1）结构实际工作条件与设计条件不符，主要是荷载确定不准或严重超载。导致内力分析、截面选择、构造处理和节点设计错误；（2）结构体系、构件、节点等实际作用的计算图形，不可避免地简化和理想化，而结构实际作用的条件和特征又研究得不够，从而造成实际工作应力状态与理论分析应力状态的差异，导致设计计算结果出现较大差异；（3）母材和焊接连接中，熔融金属中有导致应力集中并加速疲劳缺陷或疲劳破坏的因素，从而降低了结构材料强度的特征值；（4）制造、安装时构件截面、焊缝尺寸、螺栓和铆钉数目及排列等产生偏差，超过设计与规范的规定；（5）在安装和使用过程中，造成结构构件的相对位置变化，如檩条挪位、使用中构件截面以外变形、或者在杆件上随意加焊和切割。吊车轨道接头的偏心和落差等，导致结构损伤。往往设计中是没有考虑这种附加荷载作用和动力作用的影响；（6）使用过程中，结构使用荷载超重。违反使用规定，如在管线安装时，任意在结构上焊接、悬挂、对构件开孔、切槽、或任意去掉某些受力构件等，从而造成结构体系的破坏和损伤。1.2温度作用引起的破坏和损伤钢结构构件安装在热源附近时，会因温度作用受到损伤，严重时将会引起破坏。在高温车间温度变化大时，会出现相当大的温度变形，形成的温度位移，将使结构实际位置与设计位置出现偏差。在负温作用下，特别是在有应力集中的钢结构构件中，可产生冷脆裂纹，这种冷脆可以在工作应力不变的条件下发生和发展，导致破坏。1.3化学作用引起的损伤和破坏1.3.1电化学腐蚀。在电化学反应中，电介质中的阳极是处于较低电位，发生氧化反应，金属离子进入电介质液中，产生腐蚀。电子则由导线或导体流向阴极，阴极是处于较高电位，发生还原反应。建筑用钢腐蚀的主要形态。均匀腐蚀：金属表面在大气中受腐蚀使截面均匀变薄，用常年平均的厚度减损值作为腐蚀性能的指标。孔蚀(又称点蚀)：孔蚀的产生与金属的本性及其所处介质有关。一般在含有氯盐的介质中容易发生孔蚀。孔蚀常用最大孔深作为评定指标。电偶腐蚀：不同金属的接触处，因具有的不同电位而产生的腐蚀。缝隙腐蚀：金属表面在缝隙或其它隐蔽区域，常发生由于不同部位问介质的组成和积水等浓度的差异所引起的局部腐蚀。应力腐蚀：在腐蚀介质和较高拉应力共同作用或反复应力作用下，金属表面产生腐蚀并向内扩展成微粒状，常会导致构件突发性断裂。应力腐蚀的三个基本条件是：敏感的材料；特定的腐蚀环境；拉伸应力。腐蚀疲劳：腐蚀疲劳是指材料或构件受交变应力和腐蚀环境共同作用产生的失效。如发现有严重的锈蚀现象，应及时测定构件的欠损值，并计算抗力下降系数，对构件或整体结构进行校核。总的来说，钢和铸铁制作的钢结构构件，大多数是在大气环境中使用，水汽和雨水会在金属表面形成液膜，同时溶o2和co2而成为电介质液，导致电化学腐蚀。大气的主要成分是相对不变的，但是海洋大气中的盐粒子，被污染的大气中含有的硫化物、氮化物、碳化物、以及尘埃等污染物，对金属在大气中的腐蚀影响很大。被0.1％的二氧化硫所污染的空气能使钢铁的腐蚀速度增加五倍。2钢结构事故的类型整体事故：结构整体或局部倒塌。局部事故：构件偏离设计位置；构件出现不允许的变形和位移：构件因腐蚀而丧失承载能力：构件连接处开裂、松动或分层。3钢结构事故的原因3.1设计阶段结构设计方案不合理；计算简图不当，结构计算错误；对结构荷载实际受力情况估计不足；材料选择不宜(如强度、韧性、疲劳、焊条、焊丝、焊接方法、焊接性能等)；结构节点不合理或不完善；未充分考虑加工制作与安装施工和使用阶段工艺特点、防腐、防高温、防冷脆措施不足；没有按设计规范或没有相应的规范、规程规定。3.2加工制作阶段没有按图纸要求进行加工制作；制作尺寸有偏差，质量低劣；材质检验不严格，对材质源头把关不严；设备工具不完善；没有拟定可靠的焊接工艺标准；用材和防腐措施不适宜；缺乏熟练的技术人员和技工群体。3.3安装施工阶段无完整的安装施工方案，安装施工程序不正确，操作错误；临时支撑和结构刚度不够；安装偏差大引起结构变形；安装连接不正确，质量差；复杂构件吊点和重心的计算不正确、吊装、提升、定位和矫正的方法不正确；设备和检测仪器不完善，精度达不到要求；检验制度不严密；缺乏熟练的技术人员和技工群体。3.4使用阶段建筑物地基下沉；使用条件恶劣，钢材材性改变；生产条件改变，对结构体系采用了不恰当的方法进行改造加固，加固的传力不明确或不正确；违反使用规定，超载使用结构，乱开洞削弱构件截面等；不经验算，错误将某些构件作为吊点使用，使构件在附加荷载下产生变形或失稳，造成严重的后果。生产操作不当，如高温直接操作、机械冲击等，对结构造成损伤和破坏后，不及时维修；对结构定期检查制度贯彻执行不力。4钢结构工程事故处理对策4.1首先认真做好钢结构工程的深化设计（1）结构构件的构造设计：桁架、支撑等节点板设计与放样；桁架或实腹梁起拱构造与设计；梁支座加劲肋或纵横加劲肋构造设计；组合截面构件缀板、缀条布置、构造设计；板件、构件变截面构造设计；拼接、焊接坡口及切槽构造设计；张紧可调圆钢支撑设计；隅撑、弹簧板、椭圆孔、板饺、滚轴支座、橡胶支座、抗剪键、托座、连接板、创边及人孔、手孔等细部构造设计；构件运送单元横隔设计等。（2）构造及连接计算：连接节点的焊缝长度与螺栓数量的计算；小型拼接计算；材料或构件焊接变形调整余量及加工余量的计算；起拱拱度、高强螺栓连接长度、材料量及几何尺寸和相贯线等的计算。（3）钢结构节点的构造要点：在钢结构工程中，节点的设计、构造、加工制作、安装施工是非常关键的一个环节。如节点处理不当，构造失调，往往造成构件偏心受力过大，会造成突发性灾难。（4）钢结构安装施工时的构造设计：方便安装施工临时固定加劲板；焊接夹具耳板等。综上所述，钢结构的深化设计过程中要充分考虑构件制作和安装因素，同整体结构设计形成良好的互动关系，不断完善、调整结构设计方案，保证钢结构工程优质、高效、安全、经济地进行。把因深化设计造成结构损伤和破坏的因素必须在深化设计阶段认真、周密、全面进行考虑和消除。把好钢结构工程事故的主要源头。4.2扎扎实实做好钢结构构件加工质量的监控（1）钢结构的安装施工质量必须从钢结构的加工制作开始，采取严格的质量控制措施，从材料进厂检验(坚决杜绝有夹层、夹碴、夹砂、发裂、缩孔、白点、氧化铁皮、钢材内部破裂、斑疤、划痕、切痕、过热、过烧、薄板的粘结、脱碳、化学成份不合格或偏析严重的材料进厂使用)。（2）从号料切割、焊接成型、预拼、涂装等工序进行合理有序的控制。严格控制焊接结构工艺标准；铆接工艺标准：高强螺栓连接工艺标准。（3）正确进行内应力的消除(有加热回火法、振动法)。钢结构的加工工艺对整个结构的质量、安全、工期、投资等和对钢结构损伤破坏的防范有举足轻重的作用。4.3严、准、细控制钢结构安装施工技术（1）钢结构工程的安装施工必须遵循：安装施工按规范；操作按规程i检验按标准；办事按程序。严格遵循设计文件；严格遵循招标文件；严格遵循合同文件。（2）钢结构的吊装与临时支撑，应经计算确定，保证吊装过程中结构的强度、刚度和稳定性。当天安装的钢构件应形成稳定的空间体系。（3）钢结构安装前，应对建筑物的定位轴线、平面封闭角、底层柱位置轴线、混凝土强度及进场的构件进行质量检查，检查合格后才能进行安装作业。（4）钢结构柱与梁的连接，梁与梁的连接采用先栓后焊的安装施工工艺。钢结构一个单元的安装、校正、栓接、焊接全部完成并检验合格后才能进行下一单元的安装。（5）在高空安装钢柱、钢梁、钢桁架，都需根据具体的构件截面形式和就位需求来进行安装标识和测量。在钢柱梁形成整体稳定结构前，钢结构的安装位置需进行多次调整，一般采取提前预计偏移趋势，加强临时固定措施和跟踪测量等方法来进行测量定位和调控。特别强调必须做好跟踪测量和整体校正；指在每个构件安装的同时要进行钢柱、梁的垂直和水平度的校正，随时调整构件位置，当若干个构件形成框架体系后对此进行复测，当水平层面安装完成后，再对整体结构进行测量，始终使构件处于准确的位置。（6）认真做好焊接精度的控制技术。钢结构工程的成败和损伤与破坏的预防，关键在于焊接精度控制技术(世人称成也焊接、败也焊接)。