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)
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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)定標準；
(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，間距超標；
（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)定標準等；
（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、認真領(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準；
（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)嚴格把關(guān)。這就要求做到合理、嚴謹?shù)脑O(shè)計、施工交底，預(yù)防質(zhì)量事故發(fā)生。