谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策

谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策摘要：本文从钢结构工程的深化设计、加工制作、安装施工、使用4个阶段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控制，严、准、细控制钢结构安装施工技术作了相应对策。关键词：钢结构事故深化设计加工制作安装施工处理对策ABSTRACT:Thisarticlefromthesteelstructureproject'sdeepeneddesign,theprocessingmanufacture,theinstallmentconstruction,willusethequestionwhich4stageswillappeartocausethestructurethedamageandthedestruction,willthuscreatetheaccident.Andtoaccident'stype,thereasonhascarriedonthedissection,inviewofcompletesthesteelstructureprojectthedeepeneddesign,thesteelstructuremillworkqualitycontrol,strict,accurate,controlledthesteelstructureinstallmentconstructiontechniquetomakethecorrespondingcountermeasurethin.KEYWORDS:DteelstructureAccidentDeepeneddesignProcessingmanufactureInstallmentconstructionProcessingcountermeasure1钢结构事故的类型整体事故：结构整体或局部倒塌[1]。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。2钢结构事故的原因2.1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。2.2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[2]；用材和防腐措施不适宜；缺乏熟练的技术人员和技工群体。2.3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。2.4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。根据有关国内外资料统计分析，按4个阶段事故原因所占的百分比：设计原因33%；加工制作原因23%；安装施工原因30%；使用原因14%。按钢结构工程事故技术原因的百分比：整体或局部失稳22%：构件破坏49%：连接破坏19%；其它10%[3]。3钢结构工程事故处理对策[4]3.1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、板铰、滚轴支座、橡胶支座、抗剪键、托座、连接板、创边及入孔、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。如节点处理合理，构造精确，即使构件超载，整个结构可以应力重新分布，仍能安全使用。从实践中，我们总结了钢结构节点的十项构造要点：受力明确，传力直接；构造简洁；所有聚于节点的杆件受力轴线，没有特殊原因时，必须交于节点中心；尽可能减少偏心；尽可能减小次应力；避免应力集中；方便制作与安装；便于运输；容易维修；用材经济。并应做到该刚的节点，则刚；该铰的节点，则铰。（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。3.2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、夹渣、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。正确进行钢结构的热处理。正确进行焊接结构的变形控制与校正(有夹固法、弹性反变形法、焊接程序和工艺的控制方法)。（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。实践证明，若钢结构的加工制作由于没有使用合适的加工工艺，会造成钢结构先天性缺陷，在日后运用过程中产生灾难性的恶果。3.3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。做到严(严格的要求；严肃的态度；严密的措施)；准(数据要准；计算要准；指挥要准)：细(准备工作要细；考虑问题要细；方案措施要细)。（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。吊装机械、临时支撑点对混凝土结构的反作用力要以书面形式提供设计确认。（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。安装时，钢结构的定位轴线，必须从地面控制线引上来，避免产生累积误差。（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)。前面我们在加工制作与安装施工阶段已强调必须明确制作工艺及安装工艺的程序，并采取相应的工艺措施，包括应用成熟的经验公式，事先计算预测各种制作安装工艺过程中的各种变形，然后对相应的工艺手段和装置设备加以控制，常用的防止变形、控制焊接精度工艺措施有：焊接收缩补偿等预防反变形措施；施放余量阶段性消除变形工艺措施；刚性固定控制变形措施；设计专用工装、模具；采用小变形的焊接工艺方法(如分段退焊法)；采用高精度的零部件的加工方法；使用的计量器具必须检定校准合适。参考文献:[1]陈绍蕃.钢结构设计原理.第二版.北京:科学技术出版社,1998[2]江见鲸,王元清,龚晓南,等.建筑工程事故分析与处理.北京:中国建筑工业出版社,1998[3]王元清.钢结构脆性破坏事故分析.工业建筑,1998,28(5):55-58[4]叶梅新,黄琼.钢结构事故研究.长沙铁道学院学报,2002,20(4):6-10