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钢结构工程事故分析与处理1第1章绪论一、钢结构事故分析的重要性钢结构虽然有很多优点，但是其自身不可回避的缺点也给工程实际带来了许多事故，为此文章对钢结构的事故种类进行了总结分析，将钢结构事故分为了材料事故、变形事故、失稳事故、疲劳破坏事故、腐蚀事故、火灾事故等。并且对事故原因防治措施提出了合理建议2事故，对不同的行业有不同的描述。所谓事故就是在进行有目的的行动过程中所发生的违背人们意愿的事情或现象。事故包含人身受到伤害和财产受到损失。每一起事故发生的后果主要有以下三种情况：第一种，人身受到伤害，财产没有损失；第二种，人身没有伤害，而财产受到损失；第三种，人身受到伤害，财产也受到损失。3二、事故的定义事故，对不同的行业有不同的描述。所谓事故就是在进行有目的的行动过程中所发生的违背人们意愿的事情或现象。事故包含人身受到伤害和财产受到损失。每一起事故发生的后果主要有以下三种情况：第一种，人身受到伤害，财产没有损失；第二种，人身没有伤害，而财产受到损失；第三种，人身受到伤害，财产也受到损失。4三、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5四、事故的一般原因分析钢结构的抗拉、抗压强度相对较高，构件断面小，自重较轻，结构性能好，建设速度快，环境污染小，所以钢结构工程适用多种结构形式和场所，结构形式如：柱、梁、桁架、刚架、拱、网架、悬索等。适用场所如：工业厂房、高层建筑、体育场馆、钢构住宅、桥梁及各种公共建筑。特别是北京奥运场馆、上海世博场馆的建设，钢结构工程大量广泛应用，充分体现了钢结构的特点和优点。虽然钢结构工程大量广泛推广应用，但是钢结构工程设计、加工和安装中的许多复杂问题及技术难题还没有被深刻了解认识到。钢结构工程，特别是钢结构安装工程，属高危险行业，因此，轻型钢结构对设计人员、加工人员和安装人员素质要求较高。稍有粗心大意、考虑不周和经验不足将会出现质量安全事故，甚至整体倒塌，造成严重责任事故。钢结构工程质量事故按其时间阶段划分可分为设计原因事故、加工原因事故、施工原因事故和使用原因事故。按造成事故的因素可分为单一因素、多种因素和复杂因素6五、事故的一般处理程序1、接到事故报告后，立即组成事故现场处理小组（2人以上），及时赶到事故现场，并要求事故单位通知市建规委、市安监局、市总工会等部门。2、事故现场处理：(1)开展事故现场勘察工作：①现场物证、证人材料或其他事实材料等的搜集；②对现场进行拍照、摄影取证；③进行事故临时问话笔录7(2)事故现场处理事项：①向事故单位发出停工整改通知单，责令施工现场停工整改或局部停工整改；②责成事故单位必须在24小时内向市建规委、市安监局、市总工会、市建管处等单位提交事故快报表；③责成事故单位立即组成事故调查小组，按(1)要求开展事故现场勘察工作；同时成立事故善后处理小组，作好家属接待、安抚和稳定工作；及时完成理赔工作，并办理相应的签字手续；8六、钢结构事故的防范措施作为一种新型的结构体系，钢结构以其强度高、自重轻、塑性和韧性好、抗震性能优越、工厂化生产程度高、装配方便、造型美观、综合经济效益显著等一系列优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐，在高层、大跨建筑领域显示出其无与伦比的优势。我国国内建筑领域的钢结构也同其它发达国家一样，呈现出蓬勃发展的势头，取得了很大成就。但是，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材料事故、变形事故、失稳事故、脆性断裂事故、疲劳破坏事故、锈蚀事故和火灾事故等9第2章钢结构的缺陷分析一、缺陷的概念由于人为（勘察、设计、施工、使用）或自然（地质、气候）原因，致使建筑物出现影响正常使用以及承载力、耐久性、整体稳定性等不足的问题。缺陷表现为具有影响正常使用以及承载力、耐久性、完整性的种种隐藏的和显露的不足。但缺陷往往是产生事故的直接或间接原因，而事故往往是缺陷的质变和经久不加处理的发展。10缺陷的分类：按照严重程度分为：轻微缺陷：不影响建筑结构的承载力、刚度及其完整性，也不影响建筑结构的近期使用；使用缺陷:非破坏性缺陷。它不影响建筑结构的承载力，但却影响其使用功能，或使结构的使用性能下降，有时还会使人产生不舒适感和不安全感。例如，钢粱较大的挠度等危及承载力缺陷:由于材料强度不足、构件截面尺寸不够、构件残缺有伤、安装连接构造质量低劣等原因直接威胁到构件甚至整个结构的承载力和稳定性。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。122.钢构件的加工制作缺陷钢结构构件的加工方法：剪、冲、切、折、割、钻、铆、焊、喷、压、滚、弯、刨、铣、磨、锯、涂、抛、热处理等。1）选材不合格；2）原材料矫正引起冷作硬化；3）放样、号料尺寸超公差；4）切割边未加工或达不到要求；5）孔径误差；6）冲孔未作加工，存在硬化区和微裂纹；7）构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹；8）构件热加工引起的残余应力；9）表面清洗防锈不合格；10）钢构件外型尺寸超公差。3.钢结构的连接缺陷（1）螺栓连接缺陷：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；3）高强螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；4）螺栓及附件钢材质量不合格；5）孔径及孔位偏差；6）摩擦面处理达不到设计要求。4.钢结构的连接缺陷（2）焊接连接缺陷：1）焊接材料不合格。一是焊接材料本身质量问题；二是焊接材料与母材不匹配；三是不注意焊接材料的烘焙工作。2）焊接引起焊缝热影响区母材的塑性和韧性降低，使钢材硬化、变脆和开裂。3）因焊接产生较大的焊接残余变形。4）因焊接产生严重的残余应力或应力集中。5）焊缝存在的各种缺陷。如裂纹、焊瘤、边缘未熔合、未焊透、咬肉、夹渣和气孔等。5.钢结构运输、安装和使用维护中的缺陷1）运输过程中引起结构或构件较大的变形和损伤；2）吊装过程中引起结构或构件较大的变形和局部失稳；3）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致结构或构件产生较大变形，丧失稳定性，甚至倾覆；4）现场焊接及螺栓连接质量达不到设计要求：5）使用期间由于地基不均匀沉陷、温度应力以及人为因素造成的结构损坏；6）不能定期维护，致使结构腐蚀严重，影响到结构的耐久性。三、钢结构缺陷的检测方法1．钢材化学成分缺陷的检测化学成分的化验问题。采用的检测方法和手段有很多，例如，质谱仪、色谱仪、光谱仪、核磁共振等。试验方法，通常从构件中钻取试样检测。2．钢材冶金及轧制缺陷的检测通常用宏观检查、机械法以及超声波探伤相结合进行检测。例如气泡的检测，首先是宏观检查确定部位，然后用手锤敲打凸包处，如听有声响便是气泡。173.构件加工制作缺陷的检测检测的项目：1）构件的外观检查；2）构件制作允许偏差检查；3）构件制孔的允许偏差检查；4）构件螺栓孔距的允许偏差检查；5）构件端部铣平的允许偏差检查；6）磨光顶紧的构件组装面检查；7）构件的裂缝检查。检测方法：敲击、放大镜观察、滴油法等。4.钢结构连接缺陷的检测（1）螺栓连接缺陷检测1）摩擦面的检测；2）拧紧力的检查；（2）焊缝连接缺陷的检测1）外观检查、钻孔检查；2）射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤。各种检测方法存在各自的优缺点和适用范围，在实际应用中，应结合钢结构对焊缝的质量要求综合选用。5.钢结构运输、安装和使用维护中的检测主要表现为钢结构或构件的过大变形、失稳以及耐久性问题，检测方法主要依靠人工和测量仪器等。项目项目检查高强螺栓检查1.摩擦面确认检查2.出厂前组装的高强螺栓施工记录复核检查涂层检查1.构件被涂表面的处理情况检查2.误涂、漏涂、无脱皮和除锈检查3.涂层外观检查4.干漆膜允许偏差检查安装检查1.检查构件出厂合格证明及附件2.构件外观检查3.钢结构安装允许偏差检查4.安装焊缝质量检查5.高强螺栓初拧、终拧质量检查6.高强螺栓接头外观检查7.终拧扭矩检查8.扭剪型高强螺栓终拧检查9.补刷漆膜完整性检查10.干漆膜允许偏差检查四、钢结构缺陷的预防和处理钢结构的加工制作、安装及使用缺陷的处理与预防从以下方面入手：1）设计人员应重视钢结构的节点构造设计。合理的节点构造将会大大降低应力集中、残余应力、残余变形等缺陷的影响程度。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。22第3章钢结构的材料事故一、钢结构的材料事故钢材和连接材料性能的好坏直接影响到钢结构的可靠性。1．材料事故的类型及产生的原因钢结构材料事故的产生原因如下：1）钢材质量不合格；2）铆钉质量不合格：3）螺栓质量不合格；4）焊接材料质量不合格；5）设计时选材不合理；6）制作时工艺参数不合理，钢材与焊接材料不匹配；7）安装时管理混乱，导致材料混用或随意替代。232．材料事故的处理方法常见的是构件裂缝，且裂缝纯属材料本身不合格所引起。（1）认真复检钢材及连接材料的各项指标，确认事故原因；（2）影响构件安全的裂缝，采用加固或更换构件的处理方法；（3）次要构件的裂纹，可采用焊补法处理；（4）构件钢板夹层缺陷的处理：桁架节点板夹层处理：承受静载或间接动载的桁架节点板，当夹层深度小于节点板厚度的1/3时，将夹层表面铲成V形坡口，作焊合处理；当夹层深度等于或大于节点板1/3高度时，应将节点板作拆换处理。2．材料事故的处理方法实腹梁、柱翼缘板夹层处理：当承受静载的实腹梁和实腹柱翼缘有夹层存在时，可按下述方法处理：①在一半长度内，夹层总长度（连续或间断）不超过200mm，夹层深度不超过翼缘板断面厚度1/5且不大于100mm时，可不作处理继续使用。②当夹层总长度超过200mm，而夹层深度不超过翼缘断面厚度1/5，可将夹层表面铲成V形坡口予以焊合。③当夹层深度未超过翼缘断面高度1/2时，可在夹层处钻孔，用高强螺拴拧合，此时应验算钻孔所削弱的截面；当夹层深度超过翼缘断面高度l／2时，应将夹层的一边翼缘板全部切除，另换新板。2．材料事故的处理方法（5）焊缝裂纹处理对于焊缝裂纹，原则上要刨掉重焊（用碳孤气刨或风铲），对承受静载的实腹梁翼缘和腹板处的焊缝裂纹，可采用在裂纹两端钻上止裂孔，并在两板之间加焊短斜板方法处理，斜板厚度应大于裂纹长度。3．事故实例分析（1）工程及事故概况车间为5跨单层厂房，全长759m,宽159m，屋盖共有钢屋架118榀，40榀屋架下弦角钢为2L160×14，其肢端普遍存在不同程度的裂缝。裂缝深2~5mm，个别达20mm，裂缝宽0.1~0.7mm，长0.5~10m不等。（2）原因分析经取样检验，该批角钢材质符合A3F标准，裂缝是在钢材生产过程中形成；由于现场缺乏严格的质量检验制度，管理混乱，而将这批钢