6.3.2.3轻钢结构工程事故分析与对策

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1、6.3.2.3轻钢结构工程事故分析与对策1前言近年来，轻钢结构由于其自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等优点而倍受投资者的青睐。各类钢结构公司也随之兴起，在国外轻钢结构厂商的带动下积极发展我国自己的轻钢结构体系。但是轻钢结构行业迅猛发展背后的隐忧却容不得一点忽视：各类工程质量事故不断出现、行业恶性竞争不断、直接导致了钢结构行业的不健康发展。轻钢结构是近年我国各类钢结构中发展最快的，它主要指用轻型板材作围护结构的门式钢架轻型房屋结构（简称“轻钢”）和压型钢板拱壳屋盖。这两种结构的特点是承载力储备较低，特别是拱形

2、屋盖对半跨雪荷载很敏感；再加上设计人员参差不齐、制作人员参差不齐、安装人员参差不齐；使得一些工程从设计阶段就开始存在隐患，加上制作、安装阶段的粗制滥造，最终导致建筑物倒塌，给人民生命和经济财产造成了巨大损失。2轻钢结构事故案例国内近几年来轻钢结构事故频发，1996年9月9日广东省湛江市的台风造成数万平方的轻钢厂房受损、1996年12月31在鞍山暴风雪中有1.8万m2拱形屋面倒塌、1998年1月23日的大雪使得杭州、萧山等地约6万m2轻钢厂房倒塌、2004年8月12日夜登陆浙江温岭的台风“云娜”造成了大面积厂房倒塌（其中绝大多数是

3、轻钢厂房）、2005年威海的特大暴风雪又造成了大量轻钢厂房受损……还有许多大大小小的轻钢工程事故被悄无声息的隐藏了起来。这些轻钢结构事故的主要特点是结构局部或整体失稳、甚至整体坍塌。3事故原因事故发生的原因是多方面的，虽然有台风、大雪等是偶然性的诱发因素，但是设计、制作、安装等过程所留下的隐患却是事故发生的内在原因。3.1设计方面随着近几年轻钢结构的发展，钢结构公司如雨后春笋、相应的钢结构设计人员也多了起来，但是对于钢结构工程的设计经验和水平却普遍较低，认为只要有设计软件就可以进行钢结构工程的设计施工了。可是这样的设计却常常犯一

4、些最基本的概念错误。设计方面的问题主要集中在以下几个方面：3.1.1结构选型、计算简图不合理为数不少的单位设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。因为混凝土是一种脆性材料，在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很差，在外力作用下很容易松动和破坏。钢梁和砼柱的连接应当设计为铰接，且应当将两者一起整体建模做受力分析。因为钢梁的刚度较小，不能满足排架结构将钢梁做为刚性系杆的假定。图

5、6-3-7还有些设计是在钢梁端部增加一截短钢柱，短钢柱底部与砼柱铰接。殊不知这样的短柱底部会产生巨大的水平剪力。图6-3-7的工程事故便是这种情况。还有的钢结构公司在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。由于连接不同，构件内力也不同，所以构件的截面也应当不一样。许多多跨门式刚架的中柱都是按照摇摆柱设计的，但是实际的构造却没有做到铰接，而是一种半刚性连接。这样便会导致中柱顶部因承受巨大弯矩而破坏。变截面构件的设计不合理，刚度突变太大，在刚度突变处容易产生破坏。檩条设计未考虑扭转，因为屋面荷载并未通过檩条的

6、剪切中心，所以会使檩条产生扭转。屋面板仅是简单的和檩条通过自攻螺钉或支架连接，不能有效的限制檩条转动。如果没有足够的构造方法限制檩条的扭转，在荷载作用下会产生扭转应力。这一点许多软件都没有考虑，所以需要设计人员考虑，否则就不需要结构工程师了。3.1.2荷载取值错误许多钢结构公司一味的降低造价而对活荷载进行挖潜，遇到超载时就会出现安全问题。CECE102:2002规定不上人屋面当采用压型钢板屋面时竖向活荷载标准值为0.5kN/m2，但当受荷面积大于60m2时可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢

7、结构设计规范保持一致。现在大多数钢结构公司设计的框架太细，檩条太小，明显有克扣荷载情况，今后应特别注意，决不允许在有限的活荷载中"挖潜"。压型钢板屋面的自重很轻，一般来说屋面构件计算时的取值大于刚架计算时的取值是合理的。上海市标准DBJ08-68-97便明确规定对压型钢板等轻质屋面验算屋面板及檩条时取0.5kN/m2，验算屋架、刚架等承重结构时取0.3kN/m2。在建筑物的不同部位，风荷载、雪荷载、积灰荷载都应区别对待。而许多设计人员却统一按照中间区取值，造成建筑物在檐口、女儿墙、端区等位置形成薄弱环节而破坏。3.1.3节点构造

8、不合理许多设计单位对钢结构设计不求甚解，在对板型、节点构造等进行设计时，往往写上一句“钢结构节点由钢结构公司完善”。这样便缺少节点设计，图纸深度远远没有达到施工图的标准，施工单位随意选用节点做法，造成许多随意性从而产生质量隐患，也使工程施工和验收没有了依据。比如