钢结构事故精选文档.ppt

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1、钢结构事故本讲稿第一页，共九十页（一）稳定性差：由于钢材强度高、杆件较（一）稳定性差：由于钢材强度高、杆件较为柔细，故而在设计和施工中稳定性差的为柔细，故而在设计和施工中稳定性差的问题较为突出；问题较为突出；（二）脆性断裂：在常温下，钢材是塑性和（二）脆性断裂：在常温下，钢材是塑性和韧性均较好的金属，但随着温度的降低，韧性均较好的金属，但随着温度的降低，其塑性和韧性会逐渐降低，再加之其材质其塑性和韧性会逐渐降低，再加之其材质缺陷和焊接缺陷等，使得钢结构的脆性断缺陷和焊接缺陷等，使得钢结构的脆性断裂现象极易发生；裂现象极易发生；本讲稿第二页，共九十页（三）耐火性能不理想：普通的结构钢当其（三）耐

2、火性能不理想：普通的结构钢当其承受热量达承受热量达400时，材质的强度和弹性模时，材质的强度和弹性模量将急剧下降；当温度达到量将急剧下降；当温度达到650时，钢材时，钢材已基本上丧失了承载能力；已基本上丧失了承载能力；（四）不具耐锈蚀性：常见的钢材抗大气（四）不具耐锈蚀性：常见的钢材抗大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀的能力较差。腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀的能力较差。据国外大量的试验结果证实：不涂刷保护据国外大量的试验结果证实：不涂刷保护层的两面外露钢材，其在大气中的腐蚀速层的两面外露钢材，其在大气中的腐蚀速度约为度约为1mm/817年。年。本讲稿第三页，共九十页钢结构自使用至今，国内外已发生过多起事

3、故，造钢结构自使用至今，国内外已发生过多起事故，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，其中较为著名的成了巨大的经济损失和人员伤亡，其中较为著名的有：有：1907年，加拿大魁北克桥年，加拿大魁北克桥(Quebec)在架设过程在架设过程中由于悬臂端的杆件失稳，导致桥上中由于悬臂端的杆件失稳，导致桥上75人遇难；人遇难；1960年，罗马尼亚布加勒斯特的一座直径为年，罗马尼亚布加勒斯特的一座直径为90m的圆球面的圆球面单层网壳因失稳发生倒塌事故；单层网壳因失稳发生倒塌事故；1978年，美国哈特福特年，美国哈特福特城的体育场网架因为压杆弯曲而坠落到地面；城的体育场网架因为压杆弯曲而坠落到地面；2007年，年，

4、上海环球金融中心在施工中发生火灾事故，使整个钢上海环球金融中心在施工中发生火灾事故，使整个钢结构性能被破坏。而结构性能被破坏。而2003年，美国纽约世贸中心大年，美国纽约世贸中心大楼在楼在9.11事件中的轰然倒塌，这场恶梦更使工程界人士事件中的轰然倒塌，这场恶梦更使工程界人士认识到开展钢结构工程事故分析的重要性。认识到开展钢结构工程事故分析的重要性。本讲稿第四页，共九十页2007年8月15日拍摄的火灾时被损坏的上海环球金融中心玻璃幕墙本讲稿第五页，共九十页本讲稿第六页，共九十页本讲稿第七页，共九十页本讲稿第八页，共九十页本讲稿第九页，共九十页承载力和刚度失效承载力和刚度失效腐蚀破坏腐蚀破坏脆性

5、断裂脆性断裂疲劳破坏疲劳破坏失稳破坏失稳破坏破坏形式破坏形式本讲稿第十页，共九十页1、钢结构的脆性断裂钢结构脆性断裂是其极限状态中最危险的破坏形式之一。它发生往往很突然，没有明显的塑性变形，而破坏时构件的名义应力很低，有时只有其屈服强度的0.2倍。影响钢结构脆性断裂的原因主要有：（1）构件制作加工缺陷构件的高应力集中会使构件在局部产生复杂的应力状态，它们也将影响构件局部的塑性和韧性，限制其塑性变形，从而提高构件脆性断裂的可能。本讲稿第十一页，共九十页（2）钢材抗脆性断裂性能差钢材的塑性、韧性和对裂纹的敏感性都影响其抗脆性断裂性能，其中冲击韧性起决定作用。低合金钢材的抗脆性断裂性能比普通碳素钢和

6、沸腾钢的抗脆性断裂性能依次低。（3）低温和动载随着温度降低，钢材的屈服强度fy和抗拉强度fu会有所升高，而钢材的塑性指标截面收缩率却有所降低，即钢材会变脆。动载对钢结构的破坏，往往是很突然的，无明显塑性变形，呈现脆性破坏特征。本讲稿第十二页，共九十页2、钢结构和刚度承载力失效（1）钢结构刚度失效指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。其主要原因为：结构支撑体系不够支撑体系是保证结构整体和局部刚度的重要组成部分。它不仅对抵制水平荷载和抗地震作用、抗振动有利，而且直接影响结构正常使用。结构或构件的刚度不满足设计要求：如轴压构件不满足长细比要求；受弯构件不满足允许挠度要求；压弯构件不满足上述

7、两方面要求等。本讲稿第十三页，共九十页（2）钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超越而导致破坏。其主要原因为：连接件强度不满足要求焊接连接件的强度取决于焊接材料强度及其与母材的匹配、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查和控制、焊接对母材热影响区强度的影响等；焊栓连接强度的影响原因为：螺栓及其附件材料的质量以及热得原理效果、螺栓连接的施工技术工艺的控制，特别是高强螺栓预应力和摩擦面的处理、螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中等。本讲稿第十四页，共九十页使用荷载和条件的改变包括计算荷载的超越、部分构件退出工作引起其它构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不均匀沉

8、降引起的附加应力等。钢材的强度指标不合格在钢结构设计中有两个强度指标：屈服强度fy和抗拉强度fu；另外，当结构构件承受较大剪力或扭矩时，钢材抗剪强度fv也是重要指标。本讲稿第十五页，共九十页3、钢结构疲劳破坏钢结构疲劳分析时，习惯上当循环次数N105时称为你低周疲劳；N105时称为高周疲劳。如果钢结构构件的实际循环应力特征和实际循环次数所采取的参数；就可能发生疲劳破坏。此外影响钢结构疲劳破坏的原因还有结构构件中有较大应力集中区域；所用钢材的抗疲劳性能差；钢结构构件加工制作时有缺陷。其中裂纹缺陷对钢材疲劳强度的影响比较大；钢材应力和残余变形对钢材疲劳强度也会产生较大影响。本讲稿第十六页，共九十页

9、4、钢结构失稳钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。它可分为两类：丧失局部稳定和丧失整体稳定性。（1）响结构构件局部稳定性的主要原因有：局部受力部位加劲肋构造措施不合理当在构件的局部受力部位，如支座、较大集中荷载作用点，没有设支承加劲肋，使外力直接传给较薄的腹板而产生局部失稳。构件运输单元的两端以及较长要件的中间如没有设置横隔，截面的几何形状不变难以保证且易丧失局部稳定性。本讲稿第十七页，共九十页吊装时吊点位置选择不当在吊装过程中，由于吊点位置选择不当，会造成构件局部较大的应力，从而导致失稳。所以钢结构在设计时图纸应详细说明正确的起吊方法和吊点位置。构件局部稳定不满足要求如构件字形、槽形

10、截面翼缘的宽厚比和腹板的高厚比大于限值时，易发生局部失稳现象；在组合截面构件设计中尤应注意。本讲稿第十八页，共九十页（2）影响结构构件整体稳定性的主要原因有：构件有各类初始缺陷在构件的稳定性分析中，各类初始缺陷对其极限承载力的影响比较显著。施工临时支撑体系不够在结构的安装过程中，由于结构并未完全形成一个设计要求的受力整体或其整体刚度较弱，因而需要设置一些临时支撑体系来维持结构或构件的整体稳定。本讲稿第十九页，共九十页构件受力条件的改变钢结构使用荷载和使用条件的改变，如超载、节点的破坏、温度的变化、基础的不均匀沉降、意外的冲击荷载、结构加固过程中计算简图的改变等，引起受压构件应力增加，或使受拉构

11、件转变为受压构件，从而导致构件整体失稳。构件整体稳定不满足要求影响它的主要参数为长细比（=r）。应注意载面两个主轴方向的计算长度可能有所不同，以及构件两端实际支承情况与计算支承间的区别。本讲稿第二十页，共九十页5、钢结构腐蚀破坏普通钢材的抗腐蚀能力比较差，这一直是工程上关注的重要问题。腐蚀使钢结构杆件净截面面积减损，降低结构承载力和可靠度，腐蚀形成的“锈坑”使钢结构脆性破坏的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。一般来说钢结构下列部位容易发生锈蚀：经常干湿交替又未包混凝土的构件；埋入地下的地面附近部位，如柱脚等；可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位；组合截面净空小于12mm，难于涂刷油漆部位；屋盖结构、

12、柱下节点部位；易积灰又湿度大的构件部位等。本讲稿第二十一页，共九十页质量控制由于钢结构以钢板和型钢为主要材料，必须使用物理化学性能合格的钢材，并对钢板型钢间的连接加以严格的控制。要防止钢结构的事故，必须对钢结构的制作，焊接、高强螺栓的连接、安装、防腐等进行严格的质量控制。本讲稿第二十二页，共九十页钢结构制作时质量控制主要有：（1）应保证钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、截面收缩率和硫、磷等有害元素的极限含量，对焊接焊接结构还应保证碳的极限含量，必要时，尚应保证冷弯试验合格。（2）要严格控制钢材切割质量，切割前应清除切割区内铁锈、油污，切割后断口处不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘熔

13、瘤、飞溅物和毛刺等。本讲稿第二十三页，共九十页（3）要观察检查构件外观，以构件正面无明显凹面和损伤为合格。（4）各种结构构件组装时顶紧面贴紧不少于75%，且边缘最大间隙不超过0.8mm。（5）构件制作允许偏差均应符合建筑安装工程质量检验评定标准。本讲稿第二十四页，共九十页钢结构焊接时质量控制主要有：（1）焊条、焊剂、焊丝和施焊用的保护气体等必须符合设计要求和钢结构焊接的专门规定。（2）焊工必须经考试合格，取得相应施焊条件的合格证书。（3）承受拉力或压力且要求与母村等强度的焊缝必须经超声波、x射线擦伤检验符合国家有关规定。本讲稿第二十五页，共九十页（4）焊缝表面严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、弧坑、针状

14、气孔和熔合性飞溅物等缺陷。气孔、咬边必须符合施工规范规定。（5）焊缝的外观应进行质量检查，要求焊波较均匀，明显处的焊渣和飞溅物应清除干净。焊缝尺寸的允许偏差和检验方法均应符合规范要求。本讲稿第二十六页，共九十页钢结构高强螺栓连接时质量控制主要有：（1）高强螺栓的型式、规格和技术条件必须符合设计要求和有关标准规定。高强螺栓必须经试验确定扭矩系数或复验螺栓预拉力。当结果符合钢结构用高强螺栓的专门规定时，方准使用。（2）构件的高强螺栓连接面的摩擦系数必须符合设计要求。表面严禁有氧化铁皮、毛刺、焊疤和油污。本讲稿第二十七页，共九十页（3）高强螺栓必须分两次拧紧、初拧、终拧质量必须符合施工规范和钢结构用

15、高强螺栓的专门规定。（4）高强螺栓接头外观要求：正面螺栓穿入方向一致，外露长度不少于2扣。本讲稿第二十八页，共九十页钢结构安装时质量控制主要有：（1）构件必须符合设计要求和施工规范规定，由于运输、堆放和吊装造成的构件变形必须矫正。（2）垫铁规格、位量更正确，与柱底面和基础接触紧贴平稳，点焊牢固。座浆垫铁的砂浆强度必须符合规定。（3）构件中心，标高基准点等必须符合规定。本讲稿第二十九页，共九十页（4）结构外观表面干净，结构大面无焊疤、油污和泥砂。（5）磨光顶紧的构件安装面要求顶紧紧贴不少于70%，边缘最大间隙不超过0.8mm。（6）安装的允许偏差和检验方法均应按国家的有关规范执行。本讲稿第三十页

16、，共九十页钢结构防腐处理质量控制应做到：（1）油漆、稀释和固化剂种类和质量必须符合设计要求（2）涂漆基层钢材表面严禁有锈皮、并无焊渣、焊疤、灰尘、油污和水等杂质。用铲刀检查经酸洗和喷丸（砂）工艺处理的钢材表面必须露出金属色泽。本讲稿第三十一页，共九十页（3）观察检查有无误涂、漏涂、脱皮和反锈。（4）涂刷均匀，色泽一致，无皱皮和流坠，分色线清楚整齐。（5）干漆膜厚度要求125m（室内钢结构）或150m（室外钢结构）本讲稿第三十二页，共九十页钢结构工程领域的各类事故也时有所闻，给人民群众的财产与生命安全造成巨大损失。从设计、施工、使用等环节入手，全面客观地认识、分析、解决钢结构工程在各环节存在的问

17、题，可以大大减少钢结构工程事故的发生。就事故的性质而言，钢结构工程事故可以分为：本讲稿第三十三页，共九十页钢结构工程事故分类钢结构工程事故分类STEP 07STEP 07STEP 06STEP 06STEP 05STEP 05脆性断裂事故脆性断裂事故STEP 04STEP 04疲劳破坏事故疲劳破坏事故STEP 03STEP 03锈蚀事故锈蚀事故STEP 02STEP 02火灾事故火灾事故STEP 01STEP 01材料事故材料事故变形事故变形事故失稳事故失稳事故本讲稿第三十四页，共九十页1.钢结构的材料事故钢结构材料事故是指由于材料本身的原因引起的事故。钢结构所用材料包括钢材（Q235、16M

18、n、15MnV等）和连接材料（螺栓、焊材等）两大类。影响钢材性能的主要因素有有害化学成分超标、冶金轧制缺陷、硬化使钢材的塑性和韧性降低、应力集中以及温度过高或过低等。引发钢结构材料事故的常见因素有钢材质量不合格、螺栓质量不合格、焊接材料质量不合格、设计选材不当、制作安装工艺不合理、母材与焊接材料不匹配、随意混用或替代材料等。本讲稿第三十五页，共九十页要防止发生这类事故，在设计环节上，应熟知各种材料的性能参数与特性，因地制宜的选用合适的材料；在施工过程中，严格按照设计规定选用材料，材料进场时严格按照有关规范复检钢材和连接材料的各项指标，严禁使用不合格材料，选择恰当的施工工艺，严格按照设计与相关规

19、范进行制作、安装。本讲稿第三十六页，共九十页某地一大型贮油罐采用12mm厚的钢板焊接而成。该油罐建成2年后突然崩塌，原油外流，引发大火，造成巨大的人员伤亡与经济损失。经调查，该油罐使用的钢材力学性能合格但化学成分不合格，含硫量为0.9（超限近一倍）。过高的含硫量使钢材的可焊性降低，焊接过程中产生的热裂纹在外力作用下逐渐扩展，最终使钢材突然断裂，引发重大事故。本讲稿第三十七页，共九十页2.钢结构的变形事故钢结构不论整体变形还是局部变形，都将降低结构的整体刚度和稳定性，影响连接和组装，并可能产生附加应力，降低构件的承载力，引发变形事故。而钢结构由于具有强度高、塑性好等优点，使得钢结构的截面越来越小

20、，板厚、壁厚很薄。加上加工、制作、安装过程中的缺陷，钢结构的变形问题更加突出。本讲稿第三十八页，共九十页钢结构的变形包括以下几个部分：钢材初始变形、冷加工变形、焊接变形、制作安装变形、运输过程中的变形以及使用不当（碰撞、高温）产生的变形等。本讲稿第三十九页，共九十页某汽车厂造型车间为5484m的单层三跨车间，钢屋架上弦杆、下弦杆均采用角钢。屋架和屋面板施工完毕后发现有个别屋架的竖腹杆有明显倾斜，经检测，位移偏差超标的测点达80%，变形严重的一榀屋架呈扭曲状。经调查，事故的主要原因是屋架堆放方式不规范。依据相关规范要求，屋架堆放时应直立，两个端头须用固定支架固定，相邻两个钢屋架应隔以木块，相互绑

21、牢。本讲稿第四十页，共九十页该工程施工工程中虽在堆放钢屋架时采用了直立方式，但却错误地将钢屋架的一端靠在一堆屋面板上，另一端没有采取可靠的侧向支撑，钢屋架间没有拉紧捆绑，结果使钢屋架逐个挤压，产生扭曲变形。在支撑系统安装过程中，由于工期原因也未按规定对屋架进行矫正，最终导致发生事故。本讲稿第四十一页，共九十页3.钢结构的失稳事故钢结构的失稳事故是指因钢结构或构件丧失整体稳定性或局部稳定性而引发的事故。相对于混凝土结构而言，钢结构因强度高而使构件细长，截面相对较小，因此在外荷载作用下更容易失稳。而相对于抗拉破坏而言，钢结构失稳破坏前的变形可能很小，呈现出脆性破坏的特征，而脆性破坏的突发性也使得失

22、稳破坏具有更大的危险性。本讲稿第四十二页，共九十页我国的现代钢结构工程起步较晚，许多工程技术人员对稳定概念的认识较为模糊，在钢结构工程设计中普遍存在重视强度问题而轻视稳定问题的错误倾向，这是钢结构工程失稳事故不断发生的重要原因之一。本讲稿第四十三页，共九十页因此，设计人员必须强化稳定概念，在设计过程中应重视支撑体系的布置，结构整体布置必须满足整体稳定性和局部稳定性的要求。加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷将显著降低钢结构的稳定承载力；同时，与混凝土结构、砌体结构不同的是，本讲稿第四十四页，共九十页钢结构在安装、施工的过程中，在形成稳定的整体结构之前，属于几何可变体系，

23、其稳定性很差，必须借助于足够的临时支撑体系以维持安装过程中的稳定性，否则极易发生构件失稳甚至整体倒塌、倾覆事故。因此，钢结构加工、制作及安装企业应通过采用合理的施工工艺，制定科学、合理、严密的施工组织设计，采用合理的吊装方案，布置足够的临时支撑，确保制作及施工阶段的结构稳定性。本讲稿第四十五页，共九十页某合成橡胶常车间的屋架系统采用13榀14m跨度的梭形钢屋架，上放槽形板，未设隔墙。发生事故时有11榀钢屋架坠落，2榀钢屋架虽未坠落但变形严重，屋顶倒塌。经分析，原设计中屋架主要压杆的长细比均超出规范要求，最大达275（原规范规定受压杆件长细比不大于150）。而施工方擅自将端腹杆由25变更为20，

24、削弱了腹杆截面积，导致其实际应力超出允许应力一倍多，造成腹杆受压失稳，引起钢屋架变形破坏，酿成严重事故。本讲稿第四十六页，共九十页4.钢结构的疲劳破坏事故在反复交变荷载的作用下，在应力水平远低于钢材的极限抗拉强度甚至屈服点的情况下发生的钢结构或构件的破坏现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏与钢材的静力强度和最大静力荷载并无明显关系，而主要与应力幅、应力循环次数和构造细节有关。本讲稿第四十七页，共九十页应力幅是指应力循环中最大拉应力（取正值）和最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）的差值。应力循环次数是指在连续反复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数。在影响疲劳破坏的三个因素中，应力幅与循环次数是由客观

25、条件决定而无法改变的，本讲稿第四十八页，共九十页因此，必须从构造细节出发，尽可能地减小应力集中，从而改善结构构件的疲劳性能。在设计过程中，应选用优质钢材，减少材质缺陷；采取合理的构造做法，避免焊缝集中，减少截面突变；在制作、安装过程中，应使缺陷、残余应力的影响减小到最低程度，尽量避免产生附加应力集中；对焊缝进行修补，以缓解因缺陷产生的应力集中。本讲稿第四十九页，共九十页某钢厂车间内的吊车梁于1960年建成投产，1976年发现21根吊车梁中有16根实腹焊接工字形截面吊车梁在上翼缘与腹板连接焊缝处及腹板上部有纵向裂缝。裂缝基本沿全梁出现，跨中加劲肋处裂缝最多，上翼缘与腹板连接焊缝的裂缝基本与梁平行

26、。该吊车梁应力循环次数达200万次，局部区域达800万次，疲劳损伤严重，无法修复，全部更换。本讲稿第五十页，共九十页5.钢结构的锈蚀破坏事故钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏称为锈蚀（也称腐蚀），按其作用可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种，绝大多数钢材锈蚀是电化学锈蚀或化学锈蚀和电化学锈蚀共同作用的结果。按照所处环境的不同，腐蚀又可分为大气腐蚀、淡水腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀、盐类腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、有机非水溶剂腐蚀、高温腐蚀、应力腐蚀等。本讲稿第五十一页，共九十页锈蚀会削弱钢构件的截面，降低承载力，而且锈蚀产生的“锈坑”可能诱发钢结构的脆性破坏，同时严重影响钢结构的耐久性。为防止或延缓钢结构

27、的锈蚀，可根据使用性质、环境介质类型等因素，采用涂料覆盖法或金属覆盖法。本讲稿第五十二页，共九十页某单位食堂为17.5m直径圆形砖墙上扶壁柱承重的单层建筑，屋盖系统为17.5m直径的悬索结构，悬索由90根直径为7.5mm的钢绞索组成。该建筑于建成20年后突然发生屋盖整体坍塌，90根钢绞索全部沿周边折断，但周围砖墙和圈梁无塌陷损坏。经调查，事故的主要原因是食堂内空气湿度较大，温度较高，通风不畅，钢绞索长时间锈蚀，截面减小，承载力降低。本讲稿第五十三页，共九十页6.钢结构的火灾破坏事故除了耐腐蚀性差以外，耐火性差是钢结构的另一个缺点。一旦发生火灾，热空气通过辐射、对流的方式向钢构件传热，随着温度的

28、不断升高，钢材的热物理特性和力学性能发生改变，强度和弹性模量急剧降低，塑性伸长率则显著增加，钢结构的承载力降低，构件屈服或屈曲进而倒塌，导致灾难性后果。本讲稿第五十四页，共九十页“9.11”事件中纽约世贸中心大楼的轰然倒塌是人类文明史上火灾给钢结构造成的最大灾难。为确保钢结构达到规定的耐火极限要求，必须采取防火保护措施。一般可以采用防火涂料、防火板、石膏板、珍珠岩板、蛭石板或混凝土等材料，用紧贴法、空心法或实心法将钢构件包裹起来。本讲稿第五十五页，共九十页7.结语钢结构本身的“先天性”缺陷同其优点一样突出，正是这些缺陷导致钢结构工程事故频繁发生。为尽可能减少钢结构工程领域各类事故的发生，必须从

29、设计、施工、使用等环节入手，全面客观地认识、分析、解决钢结构工程在各环节存在的问题。本讲稿第五十六页，共九十页钢结构事故的原因钢结构事故的原因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

30、防腐措施不适宜；缺乏熟练的技术人员和技工群体。本讲稿第五十七页，共九十页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。本讲稿第五十八页，共九十页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

31、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；本讲稿第五十九页，共九十页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%。本讲稿第六十页，共九十页在设计过程中应综合考虑结构的重要性、荷载特征、连接方法与工作环境等因素，因地制宜的选用合适的材料，选择合理的结构形式，尤其注意构造细节的合理性，减

32、小应力集中，保证结构的几何连续性和刚度的连贯，如采用强节点设计、避免焊缝集中、减少截面突变；强化稳定设计理念，重视支撑体系的布置；选用恰当的防腐、防火措施。本讲稿第六十一页，共九十页在钢结构制作过程中选择恰当的施工工艺并采取严格的质量保证措施以尽可能地减少加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷，尽量避免产生附加应力集中，修补焊缝以缓解因缺陷产生的应力集中。本讲稿第六十二页，共九十页在安装过程中应严格按照设计与相关规范，制定科学、合理、严密的施工组织设计，采用合理的吊装方案，布置足够的临时支撑，确保施工阶段的结构稳定性。本讲稿第六十三页，共九十页在使用阶段，应注意按照设计功

33、能使用，避免超载、随意开洞或改造等行为，当变更使用功能时，应进行必要的鉴定或加固；定期进行结构检查和日常维护。本讲稿第六十四页，共九十页钢结构工程事故处理对策钢结构工程事故处理对策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

34、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。本讲稿第六十五页，共九十页（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

35、；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。本讲稿第六十六页，共九十页（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。本讲稿第六十七页，共九十页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

36、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

37、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。本讲稿第六十八页，共九十页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

38、力要以书面形式提供设计确认。本讲稿第六十九页，共九十页（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。本讲稿第七十页，共九十页（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

39、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。本讲稿第七十一页，共九十页（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

40、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。本讲稿第七十二页，共九十页某机械厂工程钢屋架倒塌事故分析一、事故简介2002年12月26日，江苏省泰州市海陵区某洗涤机械厂扩建工程施工中，发生一起屋架倒塌事故，造成3人死亡、1人重伤。二、事故发生经过海陵区某洗涤机械厂为私营企业，2002年准备扩大生产并在某工业园区租用土地。在扩建工程正式开展时该厂自行招投标并使

41、用了无资质的包工队(该包工队冒用姜堰市某建筑公司营业执照和私刻该公司印章与机械厂签订施工合同)。本讲稿第七十三页，共九十页该新建厂房为南北三跨，每跨14m，总宽为42m，东西长为78m，建筑面积3300m2。建设单位在未履行任何工程项目建设手续的情况下，于2002年10月25日开工，由包工头负责施工。在施工过程中，该包工队又将厂房钢屋架制作，分包给无焊接资质的个人承接制作。2002年12月26日为焊接屋架的需要，包工头派去10余名工人协助，屋架竖立焊接时用人工扶住钢屋架便于焊工焊接。当钢屋架焊接到第5榀时，这5榀屋架同时倒向一侧，作业人员被砸，造成3人死亡，1人重伤。本讲稿第七十四页，共九十页

42、三、事故原因分析1技术方面违章作业是发生事故的直接原因。承建钢屋架的制作人没有相应资质，没有施工能力，对焊接制作跨度为14m、重650kg的钢屋架没有制作方案，焊接时采用人工扶住焊接，焊接后的屋架没有可靠的固定措施，以致在焊接第5榀屋架时，由于已焊制完未固定牢的屋架不稳而倒塌，波及相邻屋架，造成连续倒塌伤人事故。本讲稿第七十五页，共九十页2管理方面1)施工单位无相应资质违章指挥是发生事故的主要原因。该厂房由无施工资质的私人承包，承担了厂房的设计及施工任务，施工中又将钢屋架制作分包给无施工资质的个人。该工程从总包到分包都属非法运作，逃避了行政监督，致使施工违章指挥，造成管理混乱、操作违章蛮干，最

43、终导致发生事故。2)管理失控是造成施工管理混乱的重要原因。该工程从10月25日开工至12月26日事故发生，期间某工业园区管委会一直未向该地区建设服务站通报工程建设情况，也未对施工的安全生产提出要求和加强监管，未履行建筑工程安全管理职责，使该工程施工处于失控。本讲稿第七十六页，共九十页四、事故结论与教训1事故主要原因本次事故是由于市场管理失控，建设单位随意发包，私人无资质承包，施工管理混乱违章作业导致的重大伤亡事故。2事故性质本次事故属责任事故。从行政管理、建设单位发包、施工单位承包施工都违反建筑法的有关规定，严重的不负责任。3主要责任本次事故的主要责任应该由承包该工程的私人承包队负责，直接责任

44、应由焊制钢屋架的个人负责。建设单位随意发包给无资质的承包队是造成事故的重要原因；姜堰市某建筑公司违规借出营业执照造成市场混乱，为引发事故创造了条件也属违法行为，应负有一定责任。本讲稿第七十七页，共九十页五、事故的预防对策1加强建设市场管理。应该按照建筑法的有关规定，对拟建的工程项目的报建程序加强管理，严禁随意发包给无资质的施工单位；应认真核实承建单位的资质，杜绝挂靠、冒用等非法行为。2加强有关法律、法规的学习建设行政主管部门应每年定期组织在建工程的建设单位、承包单位主要负责人及项目经理，学习相关法律及规定，提高法制观念，并定期对在建工程项目的执法情况进行检查，加大执法力度和宣传声势，使各项法律

45、规定得以切实贯彻实施。3加强监理的力度监理单位对专业性较强和特殊危险工程，应从施工方案到现场操作全过程加强监理，不仅监理工程质量、工期，同时应注意监理安全生产。本讲稿第七十八页，共九十页六、专家点评我国由于经济发展带动了基本建筑的迅速发展，各级有关领导和部门虽然按照国家颁发相关规定加强了对建筑市场的管理，但由于地域广阔，再加上一些管理人员责任心不强，给无资质承包、个人承包、挂靠、转包等非法行为有机可乘，造成市场管理混乱，不仅影响了基本建设的正常进行，同时由于违章指挥和管理的混乱，造成事故的损失，其影响极坏。为此，各级行政主管部门应该认真研究管理措施，不但看到已经取得的成绩，更要看到存在的问题和

46、已经造成的损失，研究如何加大执法力度，如何提高自身素质，不断改进管理，减少损失。本讲稿第七十九页，共九十页上海某工地钢结构屋架倒塌伤人事故分析一、事故概况：一、事故概况：2002年1月20日下午，上海某建筑安装工程有限公司分包的某汽修车间工程，钢结构屋架地面拼装基本结束。14时20分左右，专业吊装负责人曹某,酒后来到车间西北侧东西向并排停放的三榀长21米、高0.9米，自重约1.5吨的钢屋架前，弯腰蹲下在最南边的一榀屋架下查看拼装质量，当发现北边第三榀屋架略向北倾斜，即指挥两名工人用钢管撬平并加固。由于两工人使力不均，使得那榀屋架反过来向南倾倒，导致三榀屋架连锁一起向南倒下。当时，曹某还蹲在构件

47、下，没来得及反应，整个身子就被压在了构件下，待现场人员翻开三榀屋架，曹某已七孔出血，经医护人员现场抢救无效死亡。本讲稿第八十页，共九十页二、二、事故事故原因分析：原因分析：1、直接原因屋架固定不符合要求，南边只用三根4.5公分短钢管作为支撑支在松软的地面上，而且三榀屋架并排放在一起;曹某指挥站立位置不当;工人撬动时用力不均，导致屋架倾倒，是造成本次事故的直接原因。2、间接原因(1)死者曹某酒后指挥，为事故发生埋下了极大的隐患。(2)土建施工单位工程项目部在未完备吊装分包合同的情况下，盲目同意吊装队进场施工，违反施工程序。(3)施工前无书面安全技术交底，违反操作程序。(4)施工场地未经硬地化处理

48、，给构件固定支撑带来松动余地。(5)没有切实有效的安全防范措施。(6)施工人员自我安全保护意识差。本讲稿第八十一页，共九十页2、主要原因钢构件固定不规范，曹某指挥站立位置不当，工人撬动时用力不均，导致屋架倾倒，是造成本次事故的主要原因。三、事故预防及控制措施：三、事故预防及控制措施：1、本着谁抓生产，谁负责安全的原则，各级管理干部要各负其责，加强安全管理，督促安全措施的落实。2、加强施工现场的动态管理，做好针对性的安全技术交底，尤其是对现场的施工场地,关键地方要全部硬化处理，消除不安全因素。3、全面按规范加固屋架固定支撑，并在四周做好防护标志。4、加强施工人员的安全教育和安全自我保护意识教育，提高施工队伍素质。5、取消原吊装队伍资格，清退其施工人员。重新请有资质的吊装公司，并签订合法有效的分包合同以及安全协议书，健全施工组织设计、操作规程。本讲稿第八十二页，共九十页长春发生在建钢构梁倒塌事故3死2重伤本讲稿第八十三页，共九十页本讲稿第八十四页，共九十页本讲稿第八十五页，共九十页本讲稿第八十六页，共九十页本讲稿第八十七页，共九十页本讲稿第八十八页，共九十页本讲稿第八十九页，共九十页本讲稿第九十页，共九十页