某大跨度轻钢结构厂房坍塌事故的调查分析.pdf

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1、某大跨度轻钢结构厂房坍塌事故的调查分析王向前 李合松摘要：以实际工程为例，通过3D3S软件对其验算分析，查找改厂房设计中存在的问题，并尽量复原该工程发生坍塌时施工进度及场景，综合分析该工程发生倒塌的原因及各原因在此次事故中的权重。在调查分析基础上，依据规范对轻钢厂房的设计计算规定，提出了轻钢结构厂房在设计和施工方面应注意的问题，以提高相似结构的安全性。关键词：轻钢结构3D3S验算倒塌原因分析：TU391 ： A 随着经济的发展，轻钢结构厂房以其造价低、结构的简便性和施工便捷性，在各地的工业园区内得到了广泛应用。但是由于国内实际情况，建设方追求经济性为单一目标，促使设计方和监理方在设计和施工过程

2、中要求不严，结构用料和安装施工省之又省，给工程埋下了安全隐患。如本工程建设过程中，发生了整体倒塌事故。虽然本工程事故与风荷载过大有关，但分析此次施工的设计与施工原因，查找各方面因素在事故中的作用，对提高此类结构设计、施工的安全性还是大有裨益。1 工程概况该工程位于豫东某县城郊区工业园内，结构型式为单层三跨轻型门式刚架结构，跨度为 26 米，纵向为 23 榀刚架，总长为 154 米。该工程在建设过程中发生整体纵向倒塌，刚架梁扭转明显，节点连接良好，柱脚处柱翼缘与端板焊缝撕裂，柱脚锚栓从混凝土柱基础中拔出。屋面采用压型钢板，屋面结构及屋面吊挂荷载取0.5KN/，不上人屋面均布活荷载采用 0.3KN

3、/；基本风压取 0.35 KN/ ，地面粗糙度类别为B类；基本雪压取 0.45 KN/ ；抗震设防烈度为6 度，地震加速度为0.05g ，抗震分组为第一组。刚架钢材强度等级为Q345-B ，系杆、柱间支撑钢材等级为Q235-B 。2 设计验算该厂房在事故后进行的检测表明，厂房构件钢材强度等级、构件截面尺寸符合规范及设计要求，故验算采用厂房设计信息。该车间为单层三跨轻钢厂房，每榀刚架的设计相同，故采用中部一榀刚架进行验算，刚架型式及截面尺寸见图一。2.1 刚架验算本工程采用同济大学3D3S11.0空间钢结构设计软件进行复核验算，在验算过程中，不考虑活荷载不利布置，基本风压根据门式刚架轻型房屋钢结

4、构技术规程的要求采用 1.05 倍的放大系数，刚架自重由软件自动计算，并按恒载放大系数考虑。经验算，该刚架单元2、4、7、8 的平面外整体稳定应力比大于1，不满足规范要求。2.2 檩条验算该厂房檩条间距为一米，檩条隅撑间隔设置，故不考虑未设置隅撑对刚架横梁的侧向稳定支撑作用。经验算，工程所采用檩条截面满足承载力要求，檩条托板能对檩条起到很好的支撑作用。2.3 柱间支撑验算本工程纵向设置 4 道直径为 25mm 的圆钢作为柱间支撑，经验算，承载力满足要求，圆钢与柱连接处符合规范要求。2.4 节点验算对整体厂房生成后处理实体模型，采用交互输入节点设计对节点承载力验算。验算结果显示，梁柱节点、梁梁节

5、点、柱脚节点承载力均满足要求。3 倒塌原因分析3.1 设计因素（1）从对刚架的承载力与稳定性分析中可以看出，该工程部分钢梁侧向稳定不满足规范要求，侧向稳定应力比均大于1。虽然超出幅度并不大，完全在钢材的极限承载力范围内，但是如果考虑到在加工过程中钢梁截面尺寸的负偏差，稳定应力比还会进一步放大，势必会对刚架梁的侧向稳定形成较大影响，进而威胁到整体刚架的稳定。（2）图纸细化程度未达到施工图要求，例如，柱间支撑只表示了圆钢规格而没有用详图对连接节点表示，这就加大了施工单位在节点连接处的随意性。对事故后的检测也说明了这一点，施工单位对节点做法不能满足节点承载力的要求。3.2 施工因素通过对事故后的调查

6、检测发现在现场安装过程中主要存在以下几方面问题：（1）安装顺序不符合规范规定。安装宜先从靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架开始，并在这两榀刚架校准完成并安装完毕檩条、支撑、隅撑后，再向另一端顺序安装。本工程施工中未校准、固定开始端桁架，没有形成端部稳定刚架。（2）柱脚地板与基础顶面的空间未及时用灌浆料填实，在所有刚架就位后仍然没有进行此方面施工。（3）刚架在施工中柱间支撑没有及时紧固，在事故发生时，柱间支撑没有发挥刚架的支撑作用。并且该工程在施工中也没有采用缆风绳等临时固定措施。（4）檩条隅撑处没有按照设计施工，角钢弯折后与横梁下翼缘虚焊，降低了檩条对横梁的横向稳定约束能力。通过以上几个方面的原因

7、分析可以看出，该工程设计和施工中都存在问题。设计深化不够详细，施工中，施工单位对发现的问题没有及时向设计单位反馈，监理单位也没有起到严格的监督作用，致使工程中的一些做法粗糙、随意，不能满足承载力的需要。施工单位过于信任经验，而对国家规范的规定视而不见，没有采取必要的施工安全措施，也没有对将要发生的失稳可能性做出预测。4 结语通过对本工程的验算和施工安装顺序的分析，可以得出造成此次事故的主要原因为屋面梁侧向支撑没有发挥最用，导致横梁发生平面外失稳，拉动檩条及系杆，致使钢柱承受垂直于刚架的平面外拉力，而柱间支撑由于未安装到位，柱脚未二次灌注，致使刚架发生侧向倒塌。通过对这次事故的分析，提出以下建议，希望对厂房建设能又些许的借鉴作用，避免此类事故的发生：（1）工程建设一定要通过国家的工程建设审核，特别是设计单位要严把设计关，对每一个工程都要细心设计，不能因为结构简单而掉以轻心，审图单位要严格控制施工图质量，对不满足施工图要求的图纸坚决不放行。（2）施工单位在安装过程中严格遵守国家规范的规定。对国家规范中没有强制但是提倡的规定尽量遵守，因为规范中提倡的做法虽没有强制性，但它们是专家学者以及施工单位经过研究和经验得出的，对保证工程安全和工程质量都能发挥极大的益处。- 全文完 -