钢结构的事故分析与处理.doc

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1、钢结构的事故分析与处理摘要：随着国民经济和科学技术的发展，钢结构的应用范围日趋广泛。由于钢结构具有强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强等优点，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜。虽然钢结构有以上许多优点，但也存在这稳定性差、脆性断裂、耐火性能不理想、不具耐腐蚀性等缺点。本文对钢结构常见的几种事故进行了分析。关键词：钢结构、事故分析、脆性断裂、失稳一. 造成钢结构事故的原因分析：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）

2、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。（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优越；普通碳素钢中镇静钢、半镇静钢和沸腾钢的抗脆性断裂性能依次降低。（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山却有所降低，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。2.钢结构失稳钢结构失稳分为整体失稳和局部失稳，

3、但就性质而言，可以分为三类：.平衡分岔失稳：一般结构的平衡分岔失稳分为两类：稳定平衡失稳和不稳定平衡失稳。不稳定分岔屈曲是指在结构屈曲以后只能在比屈曲荷载小很多的条件下维持平衡状态的分岔屈曲。稳定的分岔屈曲则是指结构屈曲以后荷载仍可以增加的分岔屈曲。这两种屈曲形式的本质是相同的，都是理想的构件平衡状态的改变，即系统的向着 另一个容易发生，所需能量最低的方向改变，只不过前者在平衡状态改变后，荷载会 下降；后者在平衡状态改变后，荷载不会下降。.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

4、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。.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、钢结构承载力和刚度失效（1）钢结构刚度失效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

5、 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：受弯构件不满足充许挠度要求：压弯构件不满足上述两方面要求等。（2）钢结构承载力失效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理效果、螺栓连接的施工技术工艺的控制，特

6、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。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他构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不均匀沉降引起的附加应力等。 钢材的强度强度指标不合格 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。4、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超过设计时所采取的参数，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

7、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；钢材的冷热加工、焊接工艺所产生的残余应力和残余变形对钢材疲劳强度也会产生较大影响。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，难于涂刷油漆的部位；屋盖结构、柱与屋架节点、吊车梁与柱节点部位；易积灰又湿度大的构件部位等。综上所述，钢结构本身的优点与缺点同样突出，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。参考文献：1陈骥，钢结构稳定理论与设计M；北京：科学出版社20032陈绍蕃，钢结构设计原理M；北京：科学业出版社，2005.3（GB500172003）钢结构设计规范S.北京：中国计划出版社，2003.4