钢结构结构事故分析及处理方法浅析(新版)
钢结构工程施工质量事故分析
引言概述：钢结构工程施工是建筑行业中常见的施工方式之一，施工过程中不可避免地会发生一些质量事故。
这些事故可能导致人员伤亡、财产损失甚至工程停工。
因此，对钢结构工程施工质量事故进行分析和总结，有助于找出事故原因，进一步提高施工质量并确保施工过程的安全性。
正文：一、设计和规划问题1.设计方案缺陷：钢结构工程施工质量事故中，一些事故是由于设计方案本身存在缺陷导致的。
例如，没有合理考虑到工程实际情况和使用要求等因素。
2.施工图纸错误：施工图纸错误可能导致安装错误、结构强度不足等问题，从而引发事故。
3.规划不合理：钢结构工程的规划可能存在不合理的问题，例如没有考虑到交通道路、基础设施等因素，导致施工时难以进行。
二、施工过程中的操作问题1.材料选择和品质问题：材料的选择和品质直接影响钢结构工程的质量。
如果使用低质量的材料或者选择不当，会导致结构不稳定，增加事故风险。
2.焊接技术问题：钢结构工程中经常涉及到焊接工艺。
焊接技术不合格或者操作不当，会导致焊接点强度不足，从而引发事故。
3.施工人员操作技术问题：施工人员的操作技术熟练程度对钢结构工程的质量有着重要影响。
操作不规范、技术不熟练等问题可能导致事故的发生。
三、管理和监督问题1.施工管理不到位：施工管理的不到位可能导致工程中存在各种隐患。
例如，没有及时发现和纠正施工过程中的问题，增加了事故发生的可能性。
2.监督不力：监督的不力可能会导致施工质量问题得不到有效控制。
例如，监理人员缺乏专业知识或对施工过程不够重视。
3.资金和时间限制：缺乏足够的资金和时间限制可能导致施工质量降低。
例如，为了节省成本或赶工期，使用低质量材料或者不遵守操作规范。
四、安全意识和培训问题1.安全意识不足：施工人员的安全意识不足可能导致不重视施工操作中的安全问题。
例如，不戴安全帽、不使用安全绳等。
2.培训不到位：施工人员的培训水平和技术能力对施工质量和安全有着直接影响。
如果培训不到位，施工人员可能缺乏必要的技术知识和应对事故的能力。
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钢结构工程是现代建筑中广泛使用的一种结构体系，在使用中发生事故的原因众多，需要深入分析和处理。
本文旨在从事故原因分析和处理对策两个方面进行讨论，以提高钢结构工程的质量和安全性。
一、事故原因分析1. 设计和施工不符合规范：钢结构工程是一项技术含量较高的工作，其设计需要严格遵守国家相关规范和标准，施工需要遵循工程方案、施工图纸等相关要求。
很多事故的发生都是由于设计和施工方面的违规行为导致的，例如材料选用、焊接连接、安装精度、基础不均等等。
2. 技术工人操作不当：钢结构的安装需要高超的技术工人，缺乏经验或技术不熟练的技术工人会对施工质量产生严重影响。
有时候一些人员对现场的安全管控不严格，随意穿行,也是造成一些事故的原因。
3. 自然因素影响：每个地方的天气情况不同，自然因素也不同。
一些自然因素，尤其是风力、地震等灾害性的天气将构件摆放不当的暴露了出来，这时主要是这些因素造成了事故的发生。
二、处理对策针对以上问题，有以下处理对策：1. 加强设计和施工管理：在设计和施工过程中，要严格依照规范和标准，增强广大技术人员的规范意识和技术水平，建立科学的施工管理制度，健全安全保障机制，落实现场的安全制度和操作规程。
同时,在一些技术操作中，科学的工具和关键戴具可以起到很好的作用。
2. 建立学习培训机制：钢结构工程施工需要高超技术工人的配合，因此在培养技术工人的时候，要注重职业技能的培训，严格要求人员操作规程。
与此相应的,关键人员的技能维护也同样重要.3. 做好自然灾害风险防范：钢结构工程本身具有较强的抗震和抗风能力，但在自然灾害面前，还是需要通过加强施工方案设计，增加钢结构自身的防护措施，能够在更大程度上保证钢结构工程安全稳定运行。
4. 加强日常安全监管：对钢结构施工工地进行密切监控，发现问题及时处理。
要注重现场安全管理，全面落实安全生产责任制，强化管理监督，确保安全生产的成功。
在处理对策方面，重点在于制定一系列实用的解决措施，科学管理和安全技术工具的推广，对于保证钢结构工程的安全运行具有重要意义。
钢结构工程事故剖析
钢结构⼯程事故剖析钢结构⼯程事故剖析1钢结构⼯程灾难性事故案例1.1设计不当造成的事故1. 1.1魁北克钢桥垮塌(事故1)加拿⼤跨越魁北克河三跨伸臂桥(如图1(a)所⽰),两边跨各长152.4m,中间跨长548.64m.1907年8⽉29⽇,该桥梁垮塌(如图1(b)所⽰),9000t重的钢桥坠⼊河中,死亡75⼈［3］.事故原因:1)钢桥格构式下弦压杆的⾓钢缀条过于柔弱(其总⾯积仅为弦杆截⾯⾯积的 1.1%),这样柔弱的受压承载⼒远⼩于它实际所承受的压⼒,缀条在压⼒作⽤下失去稳定性,导致承载能⼒丧失,未能起到缀条将分肢连接成可靠整体的作⽤.未被可靠连接的分肢不能有效发挥承载作⽤,在压⼒作⽤下失稳,最终导致整个结构破坏.这是典型的局部失稳导致结构整体破坏的典型案例.2)这次严重的⼯程事故还与设计变更有关.(a)远景图(b)垮塌图图1魁北克钢桥钢桥原设计中间跨跨度为487.68m,但后来设计师Cooper认为河床中部⽔流湍急,若将两⽀墩分别向岸边移动,修建桥墩的费⽤会节省很多,于是将主跨跨度调整为548.64m,跨度增加了12.5%.这⼀变更使该桥成为当时世界上跨度最⼤的伸臂桥.设计师主观地认为这样做(指中间跨加⼤跨度)没有问题,因此对桥梁内⼒及其引起的效应改变没有重新计算.教训:1)本案例使⼯程师和学者们认识到缀条在格构式受压构件中的重要作⽤.虽然缀条是起构造作⽤的,但实际上,由于初始弯曲的存在,格构式轴⼼受压构件在长度⽅向是有弯矩作⽤的,⽽沿杆长的弯矩变化必然产⽣剪⼒,该剪⼒主要由缀条承受,因此受压缀条受到轴⼒作⽤.如果缀条截⾯过⼩,承载能⼒不⾜,就难免发⽣上述悲剧.通过这个案例,可以使我们充分认识到格构式构件中作为连接件的缀条的重要性,对相关公式和规范中的相关构造条⽂⽣起重视之⼼,因为令⼈头疼的、枯燥的构造条款来⾃⾎淋淋的⼯程事故的教训,如果早⽇有了这些条⽂,某些鲜活的⽣命可能就不会消失.2)跨度调整之后,按梁结构对这⼀结构进⾏近似分析,可以发现实际上这⼀变动会使各构件的内⼒增加到原来的27%,位移增加到原来的160%,这样的增⼤⽐例,必须重新进⾏计算,重新设计构件,才能安全地承担相应荷载,完成预定功能.1. 1.2Hartford⽹架失稳(事故2)美国Connecticut州Hartford城⼀体育馆⽹架于1978年1⽉⼤⾬雪后倒塌(如图2所⽰).该⼯程为91.4m×109.7m⽹架,4个等边⾓钢组成的⼗字形截⾯杆件⽤作受压弦杆和腹杆［4］.图2Hartford城体育馆⽹架垮塌事故原因:只考虑了压杆的弯曲屈曲,没有考虑扭转屈曲,更没考虑到因⽀撑偏⼼⽽发⽣的弯扭屈曲,结果受压杆因弯扭失稳⽽破坏,进⽽造成整个结构失稳垮塌.教训:1)结构⼯程是极为复杂的系统,我国的规范是强制性规范,是总结以往⼯程经验和研究成果的结晶,遵循规范可以⼤⼤避免⼯程事故的发⽣,但规范并不是万能的.由于社会发展提出的功能需要、造成的技术可能和建筑师求新求变的本能欲望等复杂原因,⼯程常是活跃的、⽣动的.层出不穷的新结构往往没有现成规范可循,某些超⼤跨、超⾼层建筑物即便采⽤了成熟的结构形式,其参数也往往超限(超过规范的容许值或推荐值).⽽规范往往10年才修正、补充⼀次,其中也只纳⼊经过较多解析、试验和数值分析等⽅法研究⽐较成熟的结构形式和相应构件的相关条款.不深⼊掌握规范不⾏,但⼀味盲从规范也不⾏.我们⼀⽅⾯要不畏枯燥繁琐,吃透规范条⽂,最⼤限度地降低⼯程风险,同时⼜要了解规范的滞后性和局限性,以⾃⼰的⼒学、结构知识和⼯程经验为基础做出独⽴的判断.2)⼈类对⼯程的认识、对结构原理的深⼊理解不是⼀蹴⽽就的,从⼯程事故中汲取的教训,是⼯程科学进步的重要动⼒和灵感源泉.从类似⼯程事故中汲取教训,我国专家对⼗字形受压杆件进⾏了相关的理论研究和实验研究,在2003年的GB50017—2003《钢结构设计规范》中已纳⼊了该构件的弯扭稳定验算公式.1. 1.3轻钢梭形屋架失稳倒塌(事故3)1990年2⽉,辽宁省某重型机械⼚计量楼增层会议室14.4m跨的轻钢梭形屋架腹杆平⾯外出现半波屈曲,致使屋盖迅速塌落(如图3所⽰),造成42⼈死亡、179⼈受伤(当时正有305⼈在开会).图3轻钢梭形屋架⽀撑的屋盖发⽣倒塌事故原因:该轻钢梭形屋架适⽤于屋⾯荷载较⼩的情况,因为轻钢结构要求“轻对轻”(即荷载轻、⾃重轻),但是由于设计⼈员对此原则未能掌握,误⽤了重型屋盖,使钢屋架腹杆受到的实际⼒要⼤于按轻型屋盖确定的构件承载能⼒,⽽且还错⽤了计算长度系数,导致受压腹杆的平⾯外实际计算长度系数λy＞300,如此纤细的受压腹杆不仅在稳定承载⼒上⽆法满⾜实际承载需要,⽽且从构造上也已经远远超过规范限值(受压构件长细⽐容许值为150,受拉杆为300).教训:1)我们应该充分认识不同的钢屋架应采⽤哪种钢屋盖(重型屋盖还是轻型屋盖).2)对受压腹杆的计算长度不得马虎,必须正确理解规范中对此类构件的有关规定,并严格执⾏,必要时可进⾏⾼等分析或者采⽤试验验证. 1.2安装不当造成的事故(事故4)1957年前苏联古⽐雪夫列宁冶⾦⼚锻压车间1200m2钢屋盖塌落.事故原因:⼀对拉、压钢杆装配颠倒.钢结构由于材料轻质⾼强,其构件通常较为纤细.在这种情况下,受拉构件只要满⾜强度和刚度的要求即可,因⽽长细⽐通常较⼤.⽽受压构件要同时满⾜强度、刚度、稳定性要求,并且通常是稳定条件在控制设计,长细⽐通常要⽐受拉构件⼩得多.在⼯程中,⼀旦拉、压杆颠倒配置,原本的受压杆⽤受拉杆代替,根据欧拉公式P cr=π2EI/(µl)2［5］,受拉杆的计算长度(µl)通常要⽐受压杆的计算长度⼤得多,这样误⽤为受压杆的受拉杆能够承受的P cr要⽐本应由受压杆承担的设计压⼒⼩很多,杆件就会失去稳定发⽣破坏,并且造成附近杆件的⾻牌效应,接连发⽣破坏,进⽽造成整个结构的破坏.教训:这个事故可以鲜明⽣动地向学⽣阐明钢结构中拉、压构件在本质上的区别.将来从事钢结构领域的⼯作,不管是设计、制作,还是施⼯,都必须认真理解钢构件设计的基本原理,并且要认真负责,绝不允许把拉、压构件颠倒配置,以免类似事故再度发⽣.1.3施⼯不当造成的事故(事故5)宁波某轻钢门式刚架施⼯阶段倒塌(如图4所⽰).图中⼀系列门式刚架在施⼯过程中倒塌,发⽣严重塑性变形,修复极为困难,经济损失惨重.图4门式刚架施⼯倒塌事故原因:施⼯顺序不当、未设置必要的⽀撑等.门式刚架作为⼀种平⾯结构,在平⾯外的尺⼨⾮常⼩(仅仅是钢梁或钢柱的翼缘宽度),平⾯外的刚度很弱,并且很容易发⽣倾覆.在结构正常⼯作时,平⾯刚架体系通过纵向的柱间⽀撑来承受平⾯外作⽤,并防⽌结构倾覆.教训:施⼯中,单榀门式刚架是没有平⾯外承载能⼒的,必须及时设置⽀撑(柱间和屋⾯⽀撑),使两榀门式刚架通过⽀撑连接成⼀个有空间刚度的“可靠承载单元”,其他榀门式刚架通过刚性系杆与该“可靠承载单元”连接,才能避免在扰动作⽤下,门式刚架发⽣倒塌或倾覆. 2钢结构⼯程事故的影响因素2.1构件稳定性不⾜因为钢材轻质⾼强,所以钢构件通常做得⽐较纤细,这样的杆件在压⼒作⽤下,有可能发⽣失稳.失稳可能导致构件承载能⼒完全或部分丧失,从⽽引发事故.在钢构件设计中,稳定因素常常是最主要的控制因素.在钢结构事故中,构件或结构失稳占有很⼤的⽐例,上述5个例⼦,都与构件失稳有直接或间接关系.2.2设计缺乏合理性事故1、2、3都是设计不合理所致.事故1发⽣的原因在于设计师对缀条在格构式受压构件中的重要作⽤认识不⾜,没有认识到实际⼯程与理想模型的不同,从⽽发⽣了缀条破坏导致整个结构破坏的事故.事故2是由于设计师对⼗字形截⾯杆件扭转屈曲的可能性认识不⾜造成的.事故3是设计师误⽤了重型屋盖和错⽤了计算长度系数的双重错误所致.设计是钢结构⼯程的龙头,设计环节出了问题通常⽆法在其他阶段进⾏弥补,这就要求钢结构设计⼈员具有扎实的理论基础,对所设计的钢结构和钢构件有透彻了解,避免发⽣强度、刚度、稳定性⽅⾯的原则性设计错误,从⽽避免因设计失误导致的钢结构事故.2.3构件安装错误设计师的设计意图归根到底要靠制造⼈员来实现,制造⼈员缺少必要的钢结构理论知识,难以领会设计意图,或责任感不强都可能导致构件安装错误,使结构最终性态与设计意图不符,难以承受既定荷载,发⽣类似事故4那样的整体破坏.2.4施⼯不够规范⼟⽊⼯程领域存在着⼀定程度的重设计、轻施⼯的错误倾向,实际上,钢结构的施⼯往往涉及结构性态的复杂变化,可以说施⼯阶段的困难程度和技术含量,⼀点也不⽐设计阶段低,甚⾄犹有过之,在钢结构越来越复杂的今天就更是如此.某些施⼯单位不能在透彻理解结构施⼯原理的基础上制定科学合理的施⼯⽅案,或者不能严格遵守施⼯规范和施⼯⽅案,就可能因施⼯失误造成类似事故5那样的重⼤事故.2.5⼯程事故的复杂性⼯程事故的原因往往较为复杂,不⼀定是单⼀因素引起,例如上述魁北克钢桥垮塌事故,是对格构式构件缀条作⽤及受⼒性能缺少透彻了解和变更结构跨度后未对结构重新进⾏分析、论证双重原因所致,再加上盲⽬信任设计专家,监管不到位等因素共同导致了⼯程悲剧.再如上述轻钢梭形屋架失稳倒塌,是错⽤计算长度系数和轻钢结构误⽤重型屋盖的双重错误导致的结构破坏.实际上,在⼀个钢结构⼯程的设计、制作、施⼯等任⼀环节如果没有⾜够的责任⼼和对结构原理缺乏必要的了解,都可能犯导致结构整体或局部破坏的错误,造成巨⼤的⽣命财产损失.有些错误虽然不会马上导致结构的破坏,但由于结构⼯程的使⽤期往往长达50年、100年,这些问题隐藏在结构中,在超载、飓风、⼤震等⽐较极端的条件下就可能会发⽣破坏,成为⼯程中的极⼤隐患,其危害性也显⽽易见,必须排除和杜绝.。
某钢结构厂房坍塌事故分析
某钢结构厂房坍塌事故分析在工业建筑领域，钢结构厂房因其施工速度快、自重轻、强度高等优点而被广泛应用。
然而，近年来钢结构厂房坍塌事故时有发生，给人民生命财产安全带来了巨大威胁。
下面，我们将对一起典型的钢结构厂房坍塌事故进行深入分析，以期从中吸取教训，防止类似悲剧的再次上演。
这起事故发生在一个繁忙的工业园区，当时厂房内还有不少工人在进行生产作业。
事故发生得十分突然，毫无预兆，瞬间的坍塌让所有人都措手不及。
首先，我们来分析一下设计方面的原因。
经过调查发现，该厂房的设计存在严重缺陷。
设计师在计算钢结构的承载能力时，未能充分考虑到当地的气候条件和可能出现的极端荷载情况。
比如，当地经常会有强风天气，但设计中对于风荷载的取值明显偏低，导致钢结构在强风作用下无法承受巨大的压力。
再者，材料质量也是导致事故的一个重要因素。
在对坍塌的钢结构进行检测时，发现部分钢材的强度和韧性未达到国家标准。
这可能是由于采购环节出现了问题，为了降低成本，选择了质量不合格的钢材。
而这些劣质钢材在正常使用中或许不会立刻暴露出问题，但在遇到较大荷载时，就会不堪重负，从而引发结构的破坏。
施工质量的把控不严同样不可忽视。
施工过程中，焊接工艺不规范，存在焊缝不饱满、有气孔等缺陷，这大大削弱了钢结构的连接强度。
而且，在安装钢结构构件时，没有严格按照设计图纸进行，导致构件的位置和角度出现偏差，使得整个结构的受力状态发生改变，增加了坍塌的风险。
维护管理的缺失也是一个关键问题。
厂房投入使用后，没有定期对钢结构进行检查和维护。
一些构件在长期的使用过程中出现了锈蚀、疲劳等损伤，却没有得到及时的修复和处理。
日积月累，这些损伤逐渐加重，最终导致结构的整体稳定性下降。
此外，人为的违规操作也为事故的发生埋下了隐患。
在厂房内，部分工人为了方便，随意在钢结构上增加吊挂重物，或者对结构进行私自改造，破坏了原有的受力体系。
从这起钢结构厂房坍塌事故中，我们可以得到以下几点深刻的教训：第一，设计单位必须严格按照规范和标准进行设计，充分考虑各种不利因素，确保设计的安全性和可靠性。
建筑钢结构工程的事故原因与防范方法分析
建筑钢结构工程的事故原因与防范方法分析1. 事故原因分析1.1 设计和计算错误在建筑钢结构工程中，设计和计算的错误是导致事故的常见原因之一。
这可能包括：- 错误的结构计算，导致结构承载能力不足；- 错误的设计理念，如未充分考虑结构的稳定性和刚度；- 未根据规范要求进行设计和计算。
1.2 材料问题材料问题也可能导致建筑钢结构工程事故，包括：- 材料质量不达标，如屈服强度、韧性等性能不符合要求；- 材料使用不当，如错误的材料选择或使用。
1.3 施工质量问题施工质量问题也是导致建筑钢结构工程事故的重要原因，包括：- 施工不当，如焊接质量不达标、螺栓连接错误等；- 施工监控不足，如未对施工过程进行有效的监控和质量控制。
1.4 管理与协调问题管理与协调问题也可能导致建筑钢结构工程事故，包括：- 项目管理混乱，如进度控制不当、资源分配不合理等；- 沟通协调不足，如各参与方之间信息传递不畅、沟通不充分。
2. 防范方法分析2.1 加强设计与计算审核为防范建筑钢结构工程事故，应加强设计与计算审核，包括：- 确保结构计算正确无误，充分考虑各种荷载和工况；- 遵循规范要求进行设计，确保设计理念合理；- 定期组织设计审核，及时发现和纠正设计问题。
2.2 严格材料质量管理为防范建筑钢结构工程事故，应严格材料质量管理，包括：- 选择合格的材料供应商，确保材料质量；- 对材料进行严格的检验和测试，确保其性能符合要求；- 合理储存和使用材料，避免材料受损。
2.3 提高施工质量为防范建筑钢结构工程事故，应提高施工质量，包括：- 加强施工人员培训，提高施工技能和质量意识；- 加强施工监控和质量控制，确保施工过程符合设计要求；- 定期对施工质量进行检查和评估，及时发现问题并采取措施。
2.4 优化项目管理为防范建筑钢结构工程事故，应优化项目管理，包括：- 合理制定项目进度计划，确保项目按计划推进；- 合理分配资源，确保项目顺利进行；- 加强沟通协调，确保各参与方之间信息传递畅通、沟通充分。
钢结构事故的分析与处理
5.3钢结构事故的预防措施
5 钢结构防腐处理的质量控制
1.油漆、稀释剂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。 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)。
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》。
5.3钢结构事故的预防措施
2 钢结构焊接的质量控制
1）焊条、焊剂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。
3.对结构上的缺陷损伤(包括位移、翘曲等)一般应首先予以修复，然 后进行固，加固时，应先装配好全部加固零件，以先两端后中间用点 焊固定。
4.在荷载下用焊接加固时，应慎重选择焊接工艺(如电流、电压、焊 条直径、焊接速度等)使被加固构件不致由于过度灼热而丧失承载力。
5.4 钢结构加固方法
5.在承载状态下加固时，确定施工焊接程序应遵循下列原则： (1)应让焊接应力(焊缝和钢材冷却时收缩应力)尽量减少，并能促使
33．5 m跨的有11孔．1901年由俄国建造，1914年发现裂纹．中苏双 方试验结果表明，该桥使用的钢材(从比利时买进的马丁炉钢)，脱氧 不够，氧化铁及硫增加了钢材的脆性，特别是金相颗粒不均匀，所以 不适合低温加工，其玲脆临界温度为0℃，而使用时最低气温为一 40℃，这是造成裂缝的主要原因当时得出结论有四点：(1)该桥的实 际负荷不大；(2)大部分裂纹不在受力处；(3)钢材的金相分析表明材 质不均匀；(4)各部分构件受力情况较好，所以钢桥可以继续使用．
钢结构工程事故剖析
钢结构工程事故剖析1钢结构工程灾难性事故案例1.1设计不当造成的事故1. 1.1魁北克钢桥垮塌(事故1)加拿大跨越魁北克河三跨伸臂桥(如图1(a)所示),两边跨各长152.4m,中间跨长548.64m.1907年8月29日,该桥梁垮塌(如图1(b)所示),9000t重的钢桥坠入河中,死亡75人［3］.事故原因:1)钢桥格构式下弦压杆的角钢缀条过于柔弱(其总面积仅为弦杆截面面积的 1.1%),这样柔弱的受压承载力远小于它实际所承受的压力,缀条在压力作用下失去稳定性,导致承载能力丧失,未能起到缀条将分肢连接成可靠整体的作用.未被可靠连接的分肢不能有效发挥承载作用,在压力作用下失稳,最终导致整个结构破坏.这是典型的局部失稳导致结构整体破坏的典型案例.2)这次严重的工程事故还与设计变更有关.(a)远景图(b)垮塌图图1魁北克钢桥钢桥原设计中间跨跨度为487.68m,但后来设计师Cooper认为河床中部水流湍急,若将两支墩分别向岸边移动,修建桥墩的费用会节省很多,于是将主跨跨度调整为548.64m,跨度增加了12.5%.这一变更使该桥成为当时世界上跨度最大的伸臂桥.设计师主观地认为这样做(指中间跨加大跨度)没有问题,因此对桥梁内力及其引起的效应改变没有重新计算.教训:1)本案例使工程师和学者们认识到缀条在格构式受压构件中的重要作用.虽然缀条是起构造作用的,但实际上,由于初始弯曲的存在,格构式轴心受压构件在长度方向是有弯矩作用的,而沿杆长的弯矩变化必然产生剪力,该剪力主要由缀条承受,因此受压缀条受到轴力作用.如果缀条截面过小,承载能力不足,就难免发生上述悲剧.通过这个案例,可以使我们充分认识到格构式构件中作为连接件的缀条的重要性,对相关公式和规范中的相关构造条文生起重视之心,因为令人头疼的、枯燥的构造条款来自血淋淋的工程事故的教训,如果早日有了这些条文,某些鲜活的生命可能就不会消失.2)跨度调整之后,按梁结构对这一结构进行近似分析,可以发现实际上这一变动会使各构件的内力增加到原来的27%,位移增加到原来的160%,这样的增大比例,必须重新进行计算,重新设计构件,才能安全地承担相应荷载,完成预定功能.1. 1.2Hartford网架失稳(事故2)美国Connecticut州Hartford城一体育馆网架于1978年1月大雨雪后倒塌(如图2所示).该工程为91.4m×109.7m网架,4个等边角钢组成的十字形截面杆件用作受压弦杆和腹杆［4］.图2Hartford城体育馆网架垮塌事故原因:只考虑了压杆的弯曲屈曲,没有考虑扭转屈曲,更没考虑到因支撑偏心而发生的弯扭屈曲,结果受压杆因弯扭失稳而破坏,进而造成整个结构失稳垮塌.教训:1)结构工程是极为复杂的系统,我国的规范是强制性规范,是总结以往工程经验和研究成果的结晶,遵循规范可以大大避免工程事故的发生,但规范并不是万能的.由于社会发展提出的功能需要、造成的技术可能和建筑师求新求变的本能欲望等复杂原因,工程常是活跃的、生动的.层出不穷的新结构往往没有现成规范可循,某些超大跨、超高层建筑物即便采用了成熟的结构形式,其参数也往往超限(超过规范的容许值或推荐值).而规范往往10年才修正、补充一次,其中也只纳入经过较多解析、试验和数值分析等方法研究比较成熟的结构形式和相应构件的相关条款.不深入掌握规范不行,但一味盲从规范也不行.我们一方面要不畏枯燥繁琐,吃透规范条文,最大限度地降低工程风险,同时又要了解规范的滞后性和局限性,以自己的力学、结构知识和工程经验为基础做出独立的判断.2)人类对工程的认识、对结构原理的深入理解不是一蹴而就的,从工程事故中汲取的教训,是工程科学进步的重要动力和灵感源泉.从类似工程事故中汲取教训,我国专家对十字形受压杆件进行了相关的理论研究和实验研究,在2003年的GB50017—2003《钢结构设计规范》中已纳入了该构件的弯扭稳定验算公式.1. 1.3轻钢梭形屋架失稳倒塌(事故3)1990年2月,辽宁省某重型机械厂计量楼增层会议室14.4m跨的轻钢梭形屋架腹杆平面外出现半波屈曲,致使屋盖迅速塌落(如图3所示),造成42人死亡、179人受伤(当时正有305人在开会).图3轻钢梭形屋架支撑的屋盖发生倒塌事故原因:该轻钢梭形屋架适用于屋面荷载较小的情况,因为轻钢结构要求“轻对轻”(即荷载轻、自重轻),但是由于设计人员对此原则未能掌握,误用了重型屋盖,使钢屋架腹杆受到的实际力要大于按轻型屋盖确定的构件承载能力,而且还错用了计算长度系数,导致受压腹杆的平面外实际计算长度系数λy＞300,如此纤细的受压腹杆不仅在稳定承载力上无法满足实际承载需要,而且从构造上也已经远远超过规范限值(受压构件长细比容许值为150,受拉杆为300).教训:1)我们应该充分认识不同的钢屋架应采用哪种钢屋盖(重型屋盖还是轻型屋盖).2)对受压腹杆的计算长度不得马虎,必须正确理解规范中对此类构件的有关规定,并严格执行,必要时可进行高等分析或者采用试验验证. 1.2安装不当造成的事故(事故4)1957年前苏联古比雪夫列宁冶金厂锻压车间1200m2钢屋盖塌落.事故原因:一对拉、压钢杆装配颠倒.钢结构由于材料轻质高强,其构件通常较为纤细.在这种情况下,受拉构件只要满足强度和刚度的要求即可,因而长细比通常较大.而受压构件要同时满足强度、刚度、稳定性要求,并且通常是稳定条件在控制设计,长细比通常要比受拉构件小得多.在工程中,一旦拉、压杆颠倒配置,原本的受压杆用受拉杆代替,根据欧拉公式P cr=π2EI/(μl)2［5］,受拉杆的计算长度(μl)通常要比受压杆的计算长度大得多,这样误用为受压杆的受拉杆能够承受的P cr要比本应由受压杆承担的设计压力小很多,杆件就会失去稳定发生破坏,并且造成附近杆件的骨牌效应,接连发生破坏,进而造成整个结构的破坏.教训:这个事故可以鲜明生动地向学生阐明钢结构中拉、压构件在本质上的区别.将来从事钢结构领域的工作,不管是设计、制作,还是施工,都必须认真理解钢构件设计的基本原理,并且要认真负责,绝不允许把拉、压构件颠倒配置,以免类似事故再度发生.1.3施工不当造成的事故(事故5)宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌(如图4所示).图中一系列门式刚架在施工过程中倒塌,发生严重塑性变形,修复极为困难,经济损失惨重.图4门式刚架施工倒塌事故原因:施工顺序不当、未设置必要的支撑等.门式刚架作为一种平面结构,在平面外的尺寸非常小(仅仅是钢梁或钢柱的翼缘宽度),平面外的刚度很弱,并且很容易发生倾覆.在结构正常工作时,平面刚架体系通过纵向的柱间支撑来承受平面外作用,并防止结构倾覆.教训:施工中,单榀门式刚架是没有平面外承载能力的,必须及时设置支撑(柱间和屋面支撑),使两榀门式刚架通过支撑连接成一个有空间刚度的“可靠承载单元”,其他榀门式刚架通过刚性系杆与该“可靠承载单元”连接,才能避免在扰动作用下,门式刚架发生倒塌或倾覆. 2钢结构工程事故的影响因素2.1构件稳定性不足因为钢材轻质高强,所以钢构件通常做得比较纤细,这样的杆件在压力作用下,有可能发生失稳.失稳可能导致构件承载能力完全或部分丧失,从而引发事故.在钢构件设计中,稳定因素常常是最主要的控制因素.在钢结构事故中,构件或结构失稳占有很大的比例,上述5个例子,都与构件失稳有直接或间接关系.2.2设计缺乏合理性事故1、2、3都是设计不合理所致.事故1发生的原因在于设计师对缀条在格构式受压构件中的重要作用认识不足,没有认识到实际工程与理想模型的不同,从而发生了缀条破坏导致整个结构破坏的事故.事故2是由于设计师对十字形截面杆件扭转屈曲的可能性认识不足造成的.事故3是设计师误用了重型屋盖和错用了计算长度系数的双重错误所致.设计是钢结构工程的龙头,设计环节出了问题通常无法在其他阶段进行弥补,这就要求钢结构设计人员具有扎实的理论基础,对所设计的钢结构和钢构件有透彻了解,避免发生强度、刚度、稳定性方面的原则性设计错误,从而避免因设计失误导致的钢结构事故.2.3构件安装错误设计师的设计意图归根到底要靠制造人员来实现,制造人员缺少必要的钢结构理论知识,难以领会设计意图,或责任感不强都可能导致构件安装错误,使结构最终性态与设计意图不符,难以承受既定荷载,发生类似事故4那样的整体破坏.2.4施工不够规范土木工程领域存在着一定程度的重设计、轻施工的错误倾向,实际上,钢结构的施工往往涉及结构性态的复杂变化,可以说施工阶段的困难程度和技术含量,一点也不比设计阶段低,甚至犹有过之,在钢结构越来越复杂的今天就更是如此.某些施工单位不能在透彻理解结构施工原理的基础上制定科学合理的施工方案,或者不能严格遵守施工规范和施工方案,就可能因施工失误造成类似事故5那样的重大事故.2.5工程事故的复杂性工程事故的原因往往较为复杂,不一定是单一因素引起,例如上述魁北克钢桥垮塌事故,是对格构式构件缀条作用及受力性能缺少透彻了解和变更结构跨度后未对结构重新进行分析、论证双重原因所致,再加上盲目信任设计专家,监管不到位等因素共同导致了工程悲剧.再如上述轻钢梭形屋架失稳倒塌,是错用计算长度系数和轻钢结构误用重型屋盖的双重错误导致的结构破坏.实际上,在一个钢结构工程的设计、制作、施工等任一环节如果没有足够的责任心和对结构原理缺乏必要的了解,都可能犯导致结构整体或局部破坏的错误,造成巨大的生命财产损失.有些错误虽然不会马上导致结构的破坏,但由于结构工程的使用期往往长达50年、100年,这些问题隐藏在结构中,在超载、飓风、大震等比较极端的条件下就可能会发生破坏,成为工程中的极大隐患,其危害性也显而易见,必须排除和杜绝.。
钢结构事故分析
钢结构事故分析钢结构作为一种广泛应用于建筑、桥梁等领域的结构形式，具有强度高、自重轻、施工速度快等优点。
然而，在钢结构的使用过程中，也不时会发生一些事故，给人们的生命财产带来严重的损失。
因此，对钢结构事故进行深入分析，找出事故原因，总结经验教训，对于预防类似事故的再次发生具有重要意义。
钢结构事故的类型多种多样，常见的包括结构倒塌、构件破坏、连接失效等。
造成钢结构事故的原因往往是多方面的，既有设计方面的问题，也有施工质量、材料质量、使用维护不当等因素。
在设计环节，如果设计人员对钢结构的受力情况分析不准确，或者对相关规范标准的理解和应用存在偏差，就可能导致设计方案存在缺陷。
例如，在计算结构承载能力时，未能充分考虑各种荷载的组合情况，或者对结构的稳定性验算不足，都可能使钢结构在实际使用中无法承受预期的荷载，从而引发事故。
施工质量问题是导致钢结构事故的另一个重要原因。
在钢结构的施工过程中，如果施工人员技术水平不高、操作不规范，或者施工管理不善，都可能影响钢结构的质量。
比如，在焊接过程中，如果焊接工艺不当、焊缝质量不合格，就会削弱钢结构的连接强度；在安装过程中，如果构件的安装精度不够，或者连接螺栓未拧紧，也会影响钢结构的整体性能。
材料质量不过关也是引发钢结构事故的一个因素。
如果使用的钢材存在质量缺陷，如强度不足、韧性差、化学成分不符合要求等，那么钢结构的承载能力和耐久性就会受到影响。
此外，如果在施工过程中对材料的保管和使用不当，导致钢材锈蚀、变形等，也会降低钢结构的质量。
钢结构在使用过程中的维护不当也可能引发事故。
例如，长期超载使用会使钢结构的疲劳损伤加剧，缩短其使用寿命；如果对钢结构的防腐处理不到位，会导致钢材锈蚀，降低结构的承载能力；在一些特殊环境下，如高温、高湿、腐蚀介质等，如果没有采取有效的防护措施，也会加速钢结构的损坏。
下面通过一些具体的案例来进一步分析钢结构事故的原因和教训。
案例一：某工厂钢结构厂房在使用过程中突然倒塌。
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钢结构结构事故分析及处理方
法浅析(新版)
Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
钢结构结构事故分析及处理方法浅析(新
版)
摘要：本文分析了钢结构结构失稳事故的发生有设计、制作、施工等各个方面的原因，提出了防止事故应采取的对策，以达到提高工程质量的目的。
关键词：网架结构；事故；处理
1、前言
钢结构与混凝土结构相比，具有强度高、自重轻、塑性和韧性好、装配化程度高、施工周期短、建筑垃圾少、环境污染小等优点。
因此，应用越来越普遍。
失稳也称为屈曲，是指钢结构或构件丧失了整体稳定性或局部稳定性，属承载力极限状态的范围。
由于钢结构强度高，用它制成的构件比较细长，截面相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷载作用下容易失稳成为钢结构最突出的一个
特点。
因此在钢结构设计中稳定比强度更为重要，它往往对承载力起控制作用。
2失稳的类型及特点
钢结构失稳可分为整体失稳和局部失稳。
但就性质而言，又可分为以下三类。
1）平衡分岔失稳
完善的（即无缺陷，挺直的）轴心受压构件和完善的中面受压平板的失稳都属于平衡分岔失稳问题。
属于这一类的还有理想的受弯构件以及受压的圆柱壳等。
平衡分岔失稳也叫分支点失稳，称为第一类稳定问题。
还可分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳两种。
（1）稳定分岔失稳
这类屈曲的特点是有一稳定的平衡状态，结构在到达临界状态时，从未屈曲的平衡位形过渡到无限邻近的屈曲平衡位形，即由直杆而出现微变。
此后变形的进一步加大要求荷载增加。
直杆轴心受压和平面在中面受压都属于此类情况，板有较显著的屈曲后强度，
目前在门式刚架设计中已得到利用。
（2）不稳定分岔失稳
结构屈曲后只能在远比临界荷载低的荷载下维持平衡位形。
例如承受均匀轴向荷载柱壳；承受均匀外压力的全球壳；缀条柱；薄壁型钢方管压杆等。
此类屈曲也叫“有限干扰屈曲”，因为在有限干扰作用下，在达到分岔屈曲荷载前就可能由半屈曲平衡位形转到非邻近的屈曲平衡位形。
2）极值点失稳
极值点失稳也称为第二类稳定问题。
具有极值点失稳的偏心受压构件的荷载挠度曲线只有极值点B，没有出现如理想轴压构件那样在同一点存在两种不同变形状态的分岔点，构件弯曲变形的性质没有改变，故此失稳称为极值点失稳。
它是指建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的承载能力。
象双向受弯构件、双向弯曲压弯构件的弹塑性弯扭失稳都属于极值点失稳。
对于实际的轴压构件，由于初弯曲、初偏心等几何缺陷的存在也应属于偏心受压构件的范畴。
因此极值点失稳现象十分普遍。
3）跃越失稳
此类屈曲的特点是：既无平衡分岔点，又无极值点，但和不稳定分岔失稳又有一些相似。
结构由一个平衡位形突然跳到另一个平衡位形，其间出现很大的变形，都是从丧失稳定平衡后经历一段不稳定平衡，然后重新获得稳定平衡。
属于此类失稳的有铰接坦拱、扁壳、扁平的网壳结构等。
此类屈曲虽然在发生跃越后荷载可以大于临界值，但实际工程中不允许出现这样大的变形，由于过大的变形会导致结构破坏，故应该以临界荷载作为承载的极限。
3失稳破坏的原因分析
稳定问题是钢结构最突出的问题，长期以来，在大量工程技术人员的头脑里，强度的概念清晰，稳定的概念淡漠，并且存在强度重于稳定的错误思想。
因此，在大量的接连不断的钢结构失稳事故中付出了血的代价，得到了严重的教训。
钢结构的失稳事故分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类，各自产生的原因如下。
3.1整体失稳事故原因分析
1）设计错误
设计错误主要与设计人员的水平有关。
如缺乏稳定概念；稳定验算公式错误；只验算基本构件稳定从而忽视整体结构稳定验算；计算简图及支座约束与实际受力不符，设计安全储备过小等等。
2）制作缺陷
制作缺陷通常包括构件的初弯曲、初偏心、热轧冷加工以及焊接产生的残余变形。
各种缺陷将对钢结构的稳定承载力产生显著影响。
3）临时支撑不足
钢结构在安装过程中，当尚未完全形成整体结构之前，属几何可变体系，构件的稳定性很差。
因此必须设置足够的临时支撑体系来维持安装过程中的整体稳定性。
若临时支撑设置不合理或者数量不足，轻则会使部分构件丧失稳定，重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾覆。
4）使用不当
结构竣工投入使用后，使用不当或意外因素也是导致失稳事故的主因。
例如：使用方随意改造使用功能，改变构件受力，由积灰
或增加悬吊设备引起的超载，基础的不均匀沉降和温度应力引起的附加变形，意外的冲击荷载等。
3.2局部失稳事故原因分析
局部失稳主要针对构件而言，失稳的后果虽然没有整体失稳严重，但对以下原因也应引起足够重视。
1）设计错误
设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳定验算，或者验收方法错误，致使组成构件的各类板件宽厚比和高厚比大于规范限值。
2）构造不当
通常在构件局部受集中力较大的部位，原则上应设置构造加劲肋。
另外，为了保证构件在运转过程中不变形也须设置横隔、加劲肋等，但实际工程中，加劲肋数量不足、构造不当的现象比较普遍。
3）原始缺陷
原始缺陷包括钢材的负公差严重超规，制作过程中焊接等工艺产生的局部鼓曲和波浪形变形等。
4）吊点位置不合理
在吊装过程中，尤其是大型的钢结构构件，吊点位置的选定十分重要，由于吊点位置不同，构件受力状态不同。
有时构件内部过大的压应力将会导致构件在吊装过程中局部失稳。
因此，在钢结构设计中，针对重要构件应在图纸中说明起吊方法和吊点位置。
4失稳事故的处理与防范
当钢结构发生整体失稳事故而倒塌后，整个结构已经报废，事故的处理已没有价值，只剩下责任的追究问题。
但对于局部失稳事故可以采取加固或更换板件的做法得以解决，笔者认为，钢结构失稳事故应以防范为主，以下原则应该遵守。
1）设计人员应强化稳定设计理念
防止钢结构失稳事故的发生，设计人员肩负着最重要的职责。
强化稳定设计理念十分必要。
（1）结构的整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求，尤其是支撑体系的布置。
（2）结构稳定计算方法的前提假定必须符合实际受力情况。
尤其是支座约束的影响。
（3）构件的稳定计算与细部构造的稳定计算必须配合。
尤其要有强节点的概念。
（4）强度问题通常采用一阶分析，而稳定问题原则上应采用二阶分析。
（5）叠加原理适用于强度问题，不适用于稳定问题。
（6）处理稳定问题应有整体观点，应考虑整体稳定和局部稳定的相关影响。
2）制作单位应力求减少缺陷
在常见的众多缺陷中，初弯曲、初偏心、残余应力对稳定承载力影响最大，因此，制作单位应通过合理的工艺和质量控制措施将缺陷减低到最小程度。
3）施工单位应确保安装过程中的安全
施工单位只有制定科学的施工组织设计，采用合理的吊装方案，精心布置临时支撑，才能防止钢结构安装过程中失稳，确保结构安全。
4）使用单位应正常使用钢结构建筑
一方面，使用单位要注意对已建钢结构的定期检查和维护，另一方面，当需要进行工艺流程和使用功能改造时，必须与设计单位或有关专业人士协商，不得擅自增加负荷或改变构件受力。
5、结束语
钢结构前景广阔，保持稳定性是经常遇到的问题，小至构件中的一块板件，大至结构体系都涉及到稳定性问题，由此造成的许多事故触目惊心。
在钢结构的设计、选材、制造、施工中，必须严格控制各个环节，确保结构的安全可靠，杜绝事故的发生。
参考文献
[1]陈少蕃著.钢结构稳定设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社，2004
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