空间钢网架结构事故分析(钢网架结构安装)

2022年12月9日结构工程0阅读模式

摘 要:由于网架和网壳结构的适用性、美观性、可靠性、安全性和经济性,它得到了广泛的应用和迅猛的发展,但是也发生了一些大小不同的事故,本文主要进行了钢网架结构事故分析。

关键词:钢网架结构;事故;分析;方法

网架和网壳结构的适用性、美观性、可靠性、安全性和经济性已为世人所公认,因而它得到了广泛的应用和迅猛的发展。特别是网架结构的应用,我国不论在规模上还是数量上都居于世界的领先地位。但是,随着网架大量应用的同时,也发生了一些大小不同的事故。据不完全统计,自然灾害、意外事故者较少,而大多数事故是责任事故,设计、制作、运输、安装和管理等方面都曾发生过,使国家的财产和人的生命遭受了不少损失。但这些事故并未受到应有的重视,从中吸取教训,引以为戒,本文主要进行了钢网架结构事故分析。

1.事故类型和表现形式

1.1事故类型

(1)按事故造成的危害和损失程度可分为

①恶性事故。网架结构整体或部分塌落,造成了生命和财产的重大损失。

②严重事故。网架结构虽未塌落,但已丧失了承载能力,不能正常使用,不得不报废或重建,造成经济上的重大损失。

③重大事故。事故发生后,网架整体或较多的杆件、节点经过处理或加固后仍可继续使用,但造成了较大的经济损失。

④小事故。网架结构在制造、安装或使用初期,发现局部存在问题和隐患,但可以用较少的时间和资金予以解决,不影响以后的正常使用。

(2)按事故存在的范围可分为

①整体事故。网架结构整体塌落或局部有严重缺陷,影响了结构的完整性,使结构丧失了承载能力和正常使用能力。

②局部事故。网架结构局部有缺陷或严重缺陷,必须及时处理才能保证结构安全正常地使用。

(3)按造成事故因素的多少可分为

①单一因素事故。由于一种因素造成的事故。

②多种因素事故。由于多种因素组合所造成的事故,但其中可以找出最主要的因素。

③复杂因素事故。造成事故的因素很多,但一时难以确切断定何者为主要因素。

1.2主要表现形式

(1)杆件弯曲。

(2)杆件断裂。

(3)杆件与节点焊缝连接破坏。

(4)节点板变形或断裂。

(5)焊缝不饱满或有气泡、夹渣,微裂缝超过标准。

(6)高强螺栓断裂或从球节点中拔出。

(7)杆件在节点相碰,支座腹杆与支承结构相碰。

(8)支座节点移位。

(9)网架挠度过大,超过了规定的要求。

(10)网架结构倒塌。

2.钢网架结构事故原因

2.1设计原因

(1)结构型式选择不合理,支撑体系或再分杆体系设计不周,网架尺寸不合理。如当采用正交正放网架时,未沿周边网格上弦或下弦设置封闭的水平支撑,致使网架不能有效传递水平荷载。

(2)力学模型、计算简图与实际不符。如网架支座构造属于两向约束时,计算时按三向约束考虑。

(3)计算方法的选择、假设条件、电算程序、近似计算法使用的图表有错误,未能发现。

(4)杆件截面匹配不合理,忽视杆件初弯曲、初偏心和次应力的影响。

(5)荷载低算和漏算,或由于网架工况复杂,荷载组合不当。对自然灾害(如地震、风振、温度变化、积水积雪、火灾、大气或有害气体及物质的腐蚀性等)估计不足或处置不当,或对一些大中型网架结构应该进行的非线性分析,稳定性分析,支座不均匀沉降、不均匀侧移,重型桥式吊车对网架的影响,中、重级悬挂吊车对网架的疲劳验算等,没有进行验算和分析。

(6)材料(包括钢材、焊条等)选择不合理。

(7)网架结构设计计算后,不经复核就增设杆件或大面积的代换杆件,从而导致超强度设计值杆件的出现。

(8)设计图纸错误或不完备。如几何尺寸标注不清或矛盾,对材料、加工工艺要求、施工方法及特殊节点的特殊要求有遗漏或交代不清等。

(9)节点型式及构造错误、节点细部考虑不周全。

2.2制作原因

(1)材料验收及管理混乱,不同钢号、规格材料混杂使用,特别是混用了可焊性差的高碳钢,钢管管径与壁厚有较大的负偏差,拼装前杆件有初弯曲而不调直。

(2)杆件下料尺寸不准,特别是压杆超长、拉杆超短。

(3)不按规范规定对钢管剖口,对接焊缝焊接时不加衬管或不按对接焊缝要求焊接。

(4)高强螺栓材料有杂质,热处理时淬火不透,有微裂缝。

(5)球体或螺栓的机加工有缺陷,球孔角度偏差过大。

(6)螺栓未拧紧,网架在使用期间在接缝处出现缝隙,螺栓受水气侵入而锈蚀。

(7)支座底板与底板连接或肋板采用氧气切割而不将其端面刨平,组装时不能紧密顶紧,支座受力时产生应力集中或改变了传力路线。

(8)焊缝质量差,焊缝高度不足,未达到设计要求。

2.3拼装和吊装原因

(1)胎具或拼装平台不合规格即进行网架拼装,使单元体产生偏差,最后导致整个网架的累积误差很大。

(2)焊接工艺、焊接顺序错误,产生很大的焊接应力,造成杆件或整个网架变形。

(3)杆件或单元或整个网架拼装后有较大的偏差而不修正,强行就位,造成杆件弯曲或产生很大的次应力。

(4)对网架施工阶段的吊点反力、杆件内力、挠度等不进行验算,也不采取必要的加固措施。

(5)施工方案选择错误,分条分块施工时,不采取正确的临时加固措施,使此局部网架为几何可变体系。

(6)网架整体吊装时采用多台起重机或拔杆,各吊点起升或下降时不同步,用滑移法施工时,牵引力和牵引速度不同步,使部分杆件弯曲。

(7)支座预埋钢板、锚栓位置偏差较大,造成网架就位困难,为图省事而强迫就位或预埋板与支座底板焊死,从而改变了支承的约束条件。

(8)看图有误或粗心,导致杆件位置放错。

(9)不经计算校核,随意增加杆件或网架支承点。

2.4使用原因

(1)使用荷载超过设计荷载。如屋面排水不畅,积灰不及时清扫,积雪严重及屋面上随意堆料、堆物等,都会导致网架超载。

(2)使用环境的变化(包括温度、湿度、腐蚀性介质的变化),以及使用用途的改变。

(3)基础的不均匀沉降。

(4)地震作用。

3.钢网架结构事故分析方法

3.1对网架结构设计及加工、安装文件资料进行全面查阅

(1)查阅网架及其相关的下部结构的图纸、计算书、设计修改等资料,注意其支承条件、荷载状况、工况组合及必要的验算是否正确无误。

(2)查阅网架结构的零部件的生产检测记录、材料的质量证明和试验报告、零部件产品合格证书及试验报告、焊缝质量及零部件检验资料等,是否符合国家有关标准的要求。

(3)查阅网架结构安装施工记录及检测验收文件,包括网架就位后的纵横向边长偏差、支承点中心偏移、高度偏差和挠度记录等。

3.2对网架结构实际状况进行全面的调查

(1)调查网架的实际状况,包括总平面尺寸、网格尺寸、网架高度、支承情况、荷载、抗震设防烈度、地基土类别、使用环境等。

(2)检查网架结构零部件及焊缝质量。

(3)查看网架的安装质量,其中包括安装偏差的大小。

(4)检测网架结构的使用现状,如网架挠度、杆件弯曲等。

3.3对网架结构进行必要的验算和复核

(1)首先对原设计进行复核,即以原设计条件为依据,对原杆件截面进行校算,看是否存在超强度设计值杆件。

(2)当原设计有不安全杆件时,按实际的支承状况、荷载和使用状况,用规范允许的强度设计值进行复核,看其是否安全。

(3)当原设计已经改变,如有增设的杆件及大量的截面代换、增加较大孔洞等,则应按实际的结构状况进行复核。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部主编.钢结构设计规范(GB50017-2003).北京.中国计划出版社,2002

[2] 戴国欣.钢结构.武汉.武汉理工大学出版社,2007

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