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輕型鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量事故分析
作者:管理員 發(fā)布時間:2012/03/14 閱讀次數(shù):1754

輕型鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量事故分析

張恒

(開封天元網(wǎng)架工程有限公司,河南 開封 475004)

摘要:文章通過具體工程實例,從設(shè)計、加工、安裝方面分析了輕型鋼結(jié)構(gòu)工程(網(wǎng)架、門式鋼架)質(zhì)量事故產(chǎn)生的原因,對工程安全性、適用性和耐久性方面的影響,并提出了防治措施與方法,對從事鋼結(jié)構(gòu)工程生產(chǎn)管理、加工及施工技術(shù)人員具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)工程;工程質(zhì)量事故;工程實例;工程技術(shù)

中圖分類號: 文獻標(biāo)識碼: 文章編號:

鋼結(jié)構(gòu)的抗拉、抗壓強度相對較高,構(gòu)件斷面小,自重較輕,結(jié)構(gòu)性能好,建設(shè)速度快,環(huán)境污染小,所以鋼結(jié)構(gòu)工程適用多種結(jié)構(gòu)形式和場所,結(jié)構(gòu)形式如:柱、梁、桁架、剛架、拱、網(wǎng)架、懸索等。適用場所如:工業(yè)廠房、高層建筑、體育場館、鋼構(gòu)住宅、橋梁及各種公共建筑。特別是北京奧運場館、上海世博場館的建設(shè),鋼結(jié)構(gòu)工程大量廣泛應(yīng)用,充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的特點和優(yōu)點。雖然鋼結(jié)構(gòu)工程大量廣泛推廣應(yīng)用,但是鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計、加工和安裝中的許多復(fù)雜問題及技術(shù)難題還沒有被深刻了解認(rèn)識到。鋼結(jié)構(gòu)工程,特別是鋼結(jié)構(gòu)安裝工程,屬高危險行業(yè),因此,輕型鋼結(jié)構(gòu)對設(shè)計人員、加工人員和安裝人員素質(zhì)要求較高。稍有粗心大意、考慮不周和經(jīng)驗不足將會出現(xiàn)質(zhì)量安全事故,甚至整體倒塌,造成嚴(yán)重責(zé)任事故。鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量事故按其時間階段劃分可分為設(shè)計原因事故、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為單一因素、多種因素和復(fù)雜因素。

一、輕型鋼結(jié)構(gòu)工程常見質(zhì)量事故

(一)、網(wǎng)架工程常見質(zhì)量事故

(1).桿件彎曲變形或局部斷裂;

(2).桿件封板或錐頭焊縫連接破壞;

(3).節(jié)點變形或斷裂

(4).焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn);

(5).高強螺栓斷裂或從球節(jié)點中拔出;

(6).桿件在節(jié)點相碰,上弦支撐時支座腹桿與支承結(jié)構(gòu)相碰;

(7).支座節(jié)點位移;

(8).網(wǎng)架撓度過大,超過了設(shè)計規(guī)定相應(yīng)設(shè)計值的1.15倍。

(二)、門式剛架工程常見質(zhì)量事故

(1)、主要構(gòu)件變形、扭曲;

(2)、預(yù)埋件不符圖紙、規(guī)范要求,高差超標(biāo),間距超標(biāo);

(3)、鋼架整體垂直度和整體平面彎曲超差,梁柱端板孔位不對應(yīng),大小錯位;

(4)、主要受力節(jié)點焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)等;

(5)、附屬穩(wěn)定結(jié)構(gòu)如:支撐、系桿、隅撐等位置不合理、或加工錯誤;

(6)、次要構(gòu)件不符合質(zhì)量要求。

二、主要原因

(一)設(shè)計原因

(1).結(jié)構(gòu)形式選擇不合理, 桿件截面匹配不合理,忽視構(gòu)件初彎曲、初偏心和次應(yīng)的

影響,設(shè)計時.荷載低算和漏算或荷載組合不當(dāng);

(2)、材料選擇不合理;

(3)、計算方法選擇、假設(shè)條件、電算程序有誤未能發(fā)現(xiàn);

(4)、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算后,不經(jīng)復(fù)核就進行材料代換,導(dǎo)致超設(shè)計值強度構(gòu)件出現(xiàn);

(5)、圖紙錯誤或不全。如尺寸標(biāo)注混亂,設(shè)計說明不清,對材料、工藝要求、施工程

序及特殊要求部位有遺漏;

(6)、節(jié)點構(gòu)造有誤,細(xì)部考慮不全面。

(二)加工原因

(1)、管理混亂,不同規(guī)格、鋼號、材質(zhì)材料混雜使用;

(2)、構(gòu)件下料尺寸有誤,構(gòu)件長細(xì)比不符設(shè)計要求;

(3)、網(wǎng)架桿件剖口未打、對接時焊縫不加襯管或不按設(shè)計要求焊接;

(4)、連接高強螺栓不合格;

(5)、構(gòu)件加工有缺陷,螺栓球孔角度偏差大;

(6)、焊縫質(zhì)量差,焊角尺寸未達到設(shè)計要求;

(三)網(wǎng)架安裝原因

(1)、地面拼裝時支撐點不均勻,受力不合理,拼裝時誤差積累,個別桿件錯誤,導(dǎo)致受力改變,造成網(wǎng)架或個別桿件變形。

(2)、焊接工藝、焊接順序有誤,產(chǎn)生焊接應(yīng)力,導(dǎo)致變形。

(3)、整體吊裝時,吊點選擇不合理,沒有對吊點進行反力驗算、桿件超應(yīng)力驗算、撓度驗算、對超應(yīng)力處進行必要加固措施。

(4)、整體吊裝時,各吊點起升速度不同,位移、高差超過允許范圍,導(dǎo)致變形、破壞。

(5)、施工方案選擇錯誤,沒有根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場施工條件合理選擇方案,安裝時不能形成幾何不變體系,導(dǎo)致變形、破壞。

(6)、網(wǎng)架支座預(yù)埋件、預(yù)埋螺栓或柱頂偏移較大,就位困難,強迫就位,導(dǎo)致改變支座

受力條件,桿件變形。

(7)、安裝人員粗心大意,桿件位置、球角度有誤。

(8)、上弦支撐時,誤差積累過大,導(dǎo)致支座位移,腹桿與支撐面相碰。

(四) 門式剛架安裝原因

(1)、較長構(gòu)件運輸、堆放時墊放不平整,長時間放置,導(dǎo)致變形、扭曲。

(2)、預(yù)埋螺栓位置不正,安裝時沒有復(fù)測、沒有校正,導(dǎo)致柱、梁變形、扭曲,鋼架整體垂直度、平面彎曲超差。

(3)、梁柱端板孔位不對應(yīng)、錯位,安裝時端板沒有對正,螺栓緊固時沒有按順序緊固。

(4)、現(xiàn)場焊接時沒有按焊接規(guī)程操作或焊工技術(shù)問題,導(dǎo)致焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫。

(5)、安裝時沒有詳細(xì)、認(rèn)真領(lǐng)會圖紙,導(dǎo)致個別構(gòu)件位置錯誤。

(6)、安裝前沒有按工程實際情況制定詳細(xì)施工方案、進行技術(shù)交底,導(dǎo)致工序顛倒等現(xiàn)像。

(7)、施工不按順序進行,鋼架沒有形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進行下道工序施工,導(dǎo)致整體失穩(wěn)。

(8)、鋼柱剛接插入式柱基時,混凝土達不到強度或柱腳固定不牢,進行上部構(gòu)件安裝,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

(五)使用及其他原因

(1)使用荷載超過設(shè)計荷載。

(2)使用環(huán)境變化。

(3)基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。

(4)自然災(zāi)害。

三、工程實例

工程實例一:某工廠,跨度31.5米,長78米,上弦支撐正放四角錐螺栓球網(wǎng)架,在主廠房屋頂網(wǎng)架施工期間的主體結(jié)構(gòu)突然整體坍塌,造成重大事故。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn):不少下弦桿件斷裂、彎曲,部分高強螺栓斷裂,腹桿壓曲、螺栓彎曲或斷裂較普遍,球桿連接斷裂,網(wǎng)架支座墜落。

原因分析:(1)、加工原因,材料管理混亂,沒有對進場材料進行必要的檢測,個別桿件含碳量偏低、個別高強螺栓強度達不到合格標(biāo)準(zhǔn);

(2)、施工原因,施工不按照施工組織設(shè)計進行施工是造成網(wǎng)架整體塌落的主要原因。網(wǎng)架安裝時先整體吊裝,然后由一端向另一端高空散裝。拼裝形成穩(wěn)定單元體系時,沒有對完成部分網(wǎng)架支座位移、撓度進行觀察、測量,沒有對網(wǎng)架支座調(diào)整和固定,沒有對網(wǎng)架跨中做必要支撐就進行高空散裝、屋面施工,導(dǎo)致網(wǎng)架個別螺栓緊固不到位,網(wǎng)架撓度大,整體尺寸變化,桿件及螺栓球節(jié)點受力與設(shè)計工況不符,節(jié)點螺栓剪切力過大,螺栓斷裂,導(dǎo)致網(wǎng)架坍塌。

支座處腹桿與螺栓球連接時,個別螺栓孔不對應(yīng),采用簡單焊接,其承載力僅達到設(shè)計值的40%左右。

施工沒有按程序、規(guī)范進行,因工程工期緊,在網(wǎng)架主體沒有完工、支座沒有焊接的情況下,屋面施工班組開始進行屋面作業(yè),屋面荷載加大,加速了網(wǎng)架的整體坍塌。

工程實例二:某工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)為門式鋼架,長120米,寬72米,跨度24米,三聯(lián)跨結(jié)構(gòu),檐高12米,柱距6米,柱腳為鉸接,主體鋼架施工期間,突然整體倒塌,導(dǎo)致已安裝部分主體結(jié)構(gòu)倒塌變形,起重機械被砸。

原因分析:(1)、設(shè)計原因,因主要考慮節(jié)約成本,梁、柱截面相對較小,沒有充分考慮施工荷載的影響,導(dǎo)致個別構(gòu)件失穩(wěn)壓曲整體坍塌。對于這種大跨度剛架,施工階段設(shè)計非常重要,要適當(dāng)考慮到施工組織的不合理性性。另外對于這種大跨度剛架,中柱采用搖擺柱 ,雖說規(guī)范沒有禁止,但在實際工程中是不可取得,這樣設(shè)計對梁的平面內(nèi)、平面外穩(wěn)定都很不利,尤其是在施工階段,整個結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)不完整,中柱剛接就顯得意義重大。
(2)施工原因,從施工上分析吊車梁都已經(jīng)安裝上了,但整個支撐系統(tǒng)卻極不到位,系桿和隅撐都沒有安裝。由于支撐不完整,造成了設(shè)計狀態(tài)與實際狀態(tài)的巨大差異,尤其體現(xiàn)在平面外計算長度上。安裝兩跨后應(yīng)及時校正、安裝好檁條和支撐----剪刀撐,水平支撐,隅撐,形成一整體框架.也就是說,其倒塌前的狀態(tài),是處于不穩(wěn)定狀態(tài),這時候不需要有太大的橫向力,就足以使其徹底傾覆。

四、結(jié)語

輕型鋼結(jié)構(gòu)工程,在設(shè)計階段,要考慮到加工制作、施工安裝階段的不利因素,在加工、施工階段,也要考慮到設(shè)計階段的各種設(shè)計假設(shè),各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。這就要求做到合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計、施工交底,預(yù)防質(zhì)量事故發(fā)生。