《钢结构事故分析与处理》教案5
钢结构事故处理与分析.
§1.1钢结构工程应用及事故随着我国经济的迅速发展、人们生活水平的提高和现代城市的发展，钢结构建造物的数量越来越多。
钢结构作为一种承重结构，由于其塑性及韧性好、抗震性能优越、自重轻、工业装备化程度高、综合经济效益显著、造型美观以及符合绿色建筑等众多优点，被广泛应用于土木、交通、水利和矿山等工程领域中。
但是，由于钢结构材料的不均匀性以及其内部存在大量随机分布的缺陷（钢材的先天性缺陷、钢构件的加工制作缺陷、钢结构的连接缺陷、钢结构运输、安装和使用维护中的缺陷等以及外部因素的影响（载荷的强度、载荷的变异性、载荷的持续时间和气象天气等因素，钢结构事故屡有发生。
图1.1宜宾市南门大桥损伤破坏图1.2戴高乐机场2E候机厅事故现场翻开钢结构的事故史” 一组组数字触目惊心：美国肯帕体育馆,该体育馆建于1947年,承重结构为三个立体钢框架，屋盖钢桁架悬挂在立体框架梁上，每个悬挂吊点用四个 A490高强螺栓连接。
1979年6月4日晚，屋盖中心发生坍塌，倒塌原因是高强螺栓在长期风载荷作用下发生疲劳破坏；中国深圳国际展览中心，该展览中心由展厅、会议中心和一幢16层酒店组成，展厅7200m 2,为螺栓球节点网架结构，1989年5月建成,1992年9月24日展厅发生倒塌；1999年1月，连接綦江县城东西城区的人行跨江大桥一彩虹桥整体坍塌；2001年11月7日，四川宜宾市亚洲第一拱”南门大桥, 发生悬索及桥面断裂事故；2004年5月23日巴黎戴高乐机场2E候机厅发生坍塌事故。
法国交通部发表调查报告称，由于2E候机厅顶棚与圆形钢结构支柱连接处存在初始裂纹，在各种外在的因素作用下，初始裂纹向临界裂纹发展，受损不断累积，连接处发生突发性断裂，从而导致候机厅顶棚坍塌事故。
钢结构的事故不仅造成大量的人员伤亡，又给社会带来巨大的经济损失图1.3路桥累积损伤图1.4彩虹桥断裂后现场§1.2累积损伤和疲劳失效1.2.1损伤及疲劳失效研究发展背景对疲劳现象首先进行系统研究的实验者是德国人 A.W ?hler。
建筑工程质量事故分析与处理六 钢结构工程事故分析与处理
（2）冲击韧性。冲击韧性是衡量钢材断裂 时吸收机械能量的能力，是强度和塑性的 综合指标。 （3）可焊性。钢材的可焊性可分为施工上 的可焊性和使用上的可焊性两种类型。
（4）疲劳。钢材的疲劳是指其在循环应 力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以 致断裂破坏的现象。
（5）腐蚀。钢材的腐蚀有大气腐蚀、介 质腐蚀和应力腐蚀。
周期性的（一般视情况35 年）全面 涂层维修是十分必要的。 钢结构防锈蚀涂层处理包括旧漆膜 处理、表面处理和涂层选择。
六、钢结构的其他类型事故
（一）钢结构材料事故
1．钢结构材料事故产生的原因
钢结构材料事故是指由材料本身的 原因引发的事故。
钢结构材料事故产生的原因如下。 （1）设计时选材不合理。 （2）钢材质量不合格。 （3）制作时工艺参数不合理，钢材与焊 接材料不匹配。
（4）因焊接产生严重的残余应力或应力集 中。 （5）焊缝存在多种缺陷，如裂纹、焊瘤、 边缘未熔合、未焊透、咬肉、夹渣和气孔 等。
三、钢结构运输、安装和使用维护中的缺陷
钢结构运输、安装和使用维护中可 能产生的缺陷有以下几方面。 （1）运输过程中引起结构或其构件产生 的较大变形和损伤。
（2）吊装过程中引起结构或其构件的较 大变形和局部失稳。 （3）安装过程中没有足够的临时支撑或 锚固，导致结构或其构件产生较大的变 形、丧失稳定性，甚至倾覆等。 （4）施工连接（焊缝、螺栓连接）的质 量不满足设计要求。
铆接工艺带来的缺陷归纳如下： （1）铆钉本身不合格。 （2）铆钉孔引起的构件截面削弱。
（3）铆钉松动，铆合质量差。 （4）铆合温度过高，引起局部钢材硬化。 （5）板件之间紧密度不够。
（三）栓接缺陷
栓接包括普通螺栓连接和高强螺栓连 接两大类。 螺栓连接给钢结构带来的主要缺陷： （1）螺栓孔引起构件截面削弱。 （2）普通螺栓连接在长期动载作用下的螺 栓松动。
钢结构工程事故分析与处理作业
二、 钢结构缺陷的类型及原因
1．钢材的先天性缺陷
（1）化学成分缺陷。有害杂质对钢材性能的影响极 大，应加以严格控制。
（2）冶炼及轧制缺陷。在冶炼和轧制时，因工艺参 数控制不严等产生表面缺陷和内部缺陷。如偏析、 夹杂、裂纹、分层、过烧、气泡、内部破裂及机械 性能不合格等。
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2.钢构件的加工制作缺陷
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三、事故的分类 建筑安全生产事故分类 1.按事故的原因及性质分类 建 筑安全事故可以分为四类，即生产事故、质量问题、技术 事故和环境事故。 (1)生产事故 目前我国对建筑安全生 产的管理主要是针对生产事故。 (2)质量问题 质量问题 主要是指由于设计不符合规范或施工达不到要求等原因而 导致建筑结构实体或使用功能存在瑕疵，进而引起安全事 故的发生。质量问题也是建筑安全事故的主要类型之一。 (3)技术事故 技术事故主要是指由于工程技术原因而导致 的安全事故，技术事故的结果通常是毁灭性的。技术事故 的发生，可能发生在施工生产阶段，也可能发生在使用阶 段。 (4)环境事故 使用环境原因主要是对建筑实体的使 用不当，比如荷载超标、静荷载设计而动荷载使用以及使 用高污染建筑材料或放射性材料等。 2.按事故类别分类 按事故类别分，可以分为14类，即物体打击、车辆伤害等。 3.按事故严重程度分类 可以分为轻伤事故、重伤事故和 死亡事故三类
2）制造厂应重视加工制作过程中各个环节工艺的合 理性和设备的先进性，尽量减少手工作业，力求全 自动化，并加强质量的监控和检验工作。
3）施工单位应重视安装工序的合理性、人员的高素 质以及现场质量检验工作，尤其不可忽视临时支撑 和安全措施。
4）使用单位应重视定期维护工作，保证必要的耐久
性。
钢结构工程事故分析与处理
第一节 钢结构缺陷
• (１０)机械性能不合格.钢材的机械性能一般要求抗拉强度、屈服强度、 伸长率和截面收缩率四项指标得到保证,有时再加上冷弯,用在动力荷 载和低温时还必须要求冲击韧性合格.如果上述机械性能大部分不合 格,钢材只能报废.若仅有个别项达不到要求,可作等外品处理或用于次 要构件.
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第一节 钢结构缺陷
• 缺陷有表面缺陷和内部缺陷,也有轻重之分.最严重的应属钢材中的各 种裂纹,应高度重视其危害后果.
• 二、钢结构加固制作中可能存在的缺陷 • 钢结构的加工制作全过程是由一系列工序组成的,钢结构的缺陷也就
可能产生于各工种加工工艺中.
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第一节 钢结构缺陷
• (６)划痕.划痕一般产生在钢板的下表面,主要是由轧钢设备的某些零 件摩擦所致.划痕的宽度和深度肉眼可见,长度不等,有时会贯穿全长.
• (７)切痕.切痕是薄板表面上常见的折叠比较好的形似接缝的褶皱,在 屋面板与薄板的表面上尤为常见.如果将形成的切痕的褶皱展平,钢板 易在该处裂开.
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• 一、钢材的性能及缺陷 • １. 钢材的化学成分 • 钢材的种类很多,建筑结构用钢材需具有较高强度,较好的塑性、韧性,
足够的变形能力,以及适应冷热加工和焊接的性能.目前,建筑结构用钢 主要有低碳钢和低合金钢两种.低碳钢中,铁约占９９％,碳只占０.１４ ％ ~０.２２％,另外便是硅(Si)、锰(Mn)、铜(Cu,不经常有)等微量元 素,还有在冶炼中不易除尽的有害元素,如硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)、 氢(H)等.在低碳钢中添加用以改善钢材性能的某些合金元素,如锰(Mn)、 钒(V)、镍(Ni)、铬(Cr)等,就可得到低合金钢.碳和这些元素虽然含量 很低(总和仅占１％~２％),但却决定着钢材的强度、塑性、韧性可焊 性和耐腐蚀性.其中,硫、磷是常见的有害元素,应重点检测,控制其含量.
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．
《钢结构事故分析与处理》教案
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班级
周次
星期
第节
时数
序号
授课形式
钢构07-1，-2
10
五
6-7
2
8
讲授
授课章节
第六章钢结构的疲劳破坏事故
§6-1疲劳破坏的概念及影响因素
§6-2提高和改善疲劳性能的措施
§6-3疲劳设计准则及疲劳计算的简要方法
§6-4典型实例分析
教学目的
通过本章学习，初步了解造成疲劳破坏的基本特征和产生原因，掌握疲劳破坏的设计准则和简单的计算方法；熟悉提高和改善疲劳性
（1）吊车每年在一根梁上至少要来回运行50万次，中间斜杆上产生交变力——拉力740KN，压力400kN，实际应力达到111Mpa，且加荷次数已超过200万次；
（2）对钢材进行检测证明，梁是有沸腾钢制造的，极限强度较低，含磷量高达0.26%，严重超标，大大降低了钢材的塑性、韧性和可焊性；
（3）吊车梁上多处节点和连接处应力高度集中；
（1）钢材的内部缺陷：偏析、夹渣、分层、裂纹等；
（2）制作过程中剪切、冲孔、切割；
（3）焊接结构中产生的残余应力；
（4）焊接缺陷的存在：气孔、加渣、咬肉、未焊透等；
（5）非焊接结构的孔洞、刻槽等；
（6）构件的截面突变；
（7）结构由于安装、温度应力、不均匀沉降等产生的附加应力集中。
《钢结构设计规范》把构造和连接形式按应力集中的影响程度由低到高分为8类。
（1）车间状况
该车间为双跨钢结构厂房，设有重量为3500—4000kN铸造用吊车。吊车梁为12m等跨的三跨连续梁，边支柱是厂房横向主排架，中间支座是附加支柱。
（2）铆钉损害情况
（1）第一次对吊车梁安装接缝处的铆钉进行检查，发现用A3钢直径为22mm的许多铆钉松动，40个铆钉头发生脱落，一个铆钉头断裂；
钢结构事故分析与处理
钢结构事故分析与处理【摘要】随着我国在建筑施工中对钢结构的使用频率越来越高，因为钢结构施工不当而造成的钢结构事故也越来越多。
本文研究钢结构事故的分析和处理，拟在为我国钢结构施工出现的事故提出一些更为有效的分析和处理方法。
【关键词】钢结构；事故；分析；处理一、前言钢结构施工中事故的出现包涵多原因，对于材质的选择、施工要点的掌握、人员的掌控等等多方面的操作不当都有可能会导致钢结构事故的出现。
出现了钢结构事故之后，我们要进一步的研究分析钢结构事故的原因，并且进一步的进行处理，尽可能防止出现同样原因的钢架结构事故。
二、钢结构工程概述钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。
中国是最早用铁制造承重结构的国家，远在秦始皇时代（公元前246-219年），就已经用铁做简单的承重结构，而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。
公元3-6世纪，聪明勤劳的中国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是中国早期铁体承重结构的例子。
三、钢结构的破坏与损伤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。
（一）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；（二）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；（三）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；（四）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；（五）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。
《钢结构事故分析与处理》教案
钢结构事故分析与处理第一章绪论§1.1钢结构事故分析的重要性建筑：是指建筑物与构筑物的总称建筑物：为了满足社会的需要，利用所撑握的物质技术手段，在科学规律和美学的支配下通过对空间的限定，组织而创造的一种人为的社会生活环境。
钢结构事故体现出的两个问题：一.已建钢结构由于先天性缺陷的存在，潜在着事故的危险性；二。
面对未来大规模钢结构建筑的兴建，若不解决好设计，施工和使用等一些列现存的问题，钢结构事故发生的概率必将大大增加。
§1.2事故的定义1.2.1建筑物的分类事故：意外的特别有害的事情或是违背或超越人们的医院并产生损害的不幸事件§1.3事故的分类1.3.1就钢结构而言，事故的分类方法有以下四种方式：1..按事故发生时间分类（1）施工期（2）使用期2.按事故性质分类（1）倒塌事故。
建筑物整体或局部倒塌（2）开裂事故。
承重结构或维护结构等出现裂纹。
（3）错位事故。
建筑物上浮下沉，平面位置错误；地基及结构构件尺寸，位置偏差过大以及预埋件，预留洞等错位偏差事故。
（4）变形事故。
建筑物倾斜，扭曲或过大变形等事故。
（5）材料，半成品，构件不合格事故。
（6）承载能力不足事故。
主要指因承载力不足而留下的隐患性事故，地基，构件和结构都可能出现。
（7）建筑功能事故。
指房屋漏雨，渗水，隔热，隔声功能不良等。
（8）其他事故。
塌方，滑坡，火灾，天灾等。
3..按事故原因分类（1）自然事故。
（2）人为事故4.按事故后果分类（1）一般事故（2）重大事故§1.4事故的一般原因分析1.4.1建造阶段事故原因1..设计阶段(1)结构选型及设计方案不合理；(2)计算简图不当，结构计算错误；(3)荷载取值与实际受力情况不符；(4)材料选用不妥，不能满足工程需求；（5）节点构造不合理，造成致命缺憾(6)对施工阶段的特点和使用阶段的特殊要求欠考虑。
2．制作阶段(1)不按图纸要求制作，任意修改施工图；(2)制作尺寸偏差过大；（3）制作工艺不良，设备落后；（4）缺少熟练的技术工人和高素质的管理人员；(5)不能严格遵守施工及验收规范和操作规程的相关规定；(6)不按照有关标准规范检查验收；(7)存在偷工减料行为3．安装阶段(1)安装顺序及工艺不当，甚至错误；（2）吊装，定位，校正方法不正确；（3）临时支撑刚度不足，安装中的稳定性差；(4)现场焊接及螺栓施工质量达不到设计要求；(5)防火及防腐做法不达标；(6)存在偷工减料行为。
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徐州建筑职业技术学院授课教案
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弹性断裂力学理论公式：
结论：裂纹尺寸α和抗拉应力σ越大，脆性断裂的可能性越大。
弹塑性断裂力学理论的分析
韧性好的钢材的断裂也与α和σ紧密相关。
事故简介：该大桥为焊接腰板梁多跨结构。
跨度30.49m
1962年7月当一辆载重45t的大卡车驶过其中一跨时突然破坏，下挠
后来因钢筋混凝土桥阻止了它的继续破坏。
原因分析：在焊接梁的加劲肋与下翼缘接头处以及下翼缘盖板母材上存在焊接裂缝，裂缝处顺着应力集中区与构件厚度突然展开，进而发展，在卡车重力作
事故简介
该车间如图所示，浇注跨22m，炉子跨27.5m，配料跨18m。
除吊车梁为铆接外，其余均为焊接结构。
事故发生时首先倒塌的是B列第86-90行的
随着托架的破坏，浇注跨、炉子跨和配料跨在第86-90行的屋架、
面板以及墙板全部倒塌。
连带其他托架和许多构件被破坏，或严重变形。
结构和部分损坏的厂房面积为2430m2。
原因分析
最初的调查结论是90行柱没有放置技术设计图中规定的支托板，
间主厂房B列第84-90行托架下弦支座节点螺栓剪切破坏，造成屋盖结构部分倒。