舒兴平—2008冰雪灾害对钢结构工程破坏案例分析.ppt

2008年南方特大冰雪灾害对钢结构工程 破坏的典型实例及原因分析,湖南大学土木工程学院钢结构研究所,舒兴平,前言,2008年1月10日起，南方各省经历了五十年一遇的特大冰雪冻雨天气，持续时间达到二十多天，给各省造成了严重的经济损失。大量的钢结构厂房，铁塔，仓库及临时建筑物倒塌或发生不同程度破坏，造成了人员及财产的巨大损失。,典型案例,钢结构工程破坏的典型实例 一：输电塔及通信塔在本次雪灾中的破坏 二：门式刚架轻型房屋在本次雪灾中的破坏 三：桁架及网架结构在本次雪灾中的破坏,铁塔破坏,输电塔及通信塔在本次雪灾中的破坏：,受严重冰雪灾害影响，南方各省多处高压输电塔及移动通信塔倒塌。铁塔的破坏情况基本上都是从中间弯倒，塔颈部发生扭折，角钢断裂，下半截还正常，上半截从中间耷拉。,铁塔破坏,电线裹冰,铁塔倒塌,电线裹冰,铁塔破坏,铁塔裹冰,铁塔破坏,铁塔破坏,铁塔耷拉,铁塔破坏,铁塔耷拉,铁塔倒塌,铁塔破坏,铁塔倒塌,铁塔破坏,门式刚架轻型房屋在本次雪灾中的破坏：,2008年南方冰雪灾害中，南方各省大面积轻型门式刚架厂房倒塌或发生不同程度破坏。许多刚架垮塌，部分刚架梁与刚架柱断开，屋面檩条扭屈严重，屋面板与檩条脱离，刚架柱柱脚被拔出，有些厂房已经完全破坏，经济损失惨重。有些厂方组织人员上屋面除雪，所以厂房并未倒塌，但整个厂房已明显倾斜，多处梁、柱及屋面檩条产生扭曲变形 。,门刚破坏,门刚破坏,厂房垮塌,门刚破坏,厂房垮塌,门刚破坏,厂房垮塌,屋面垮塌,刚架垮塌,刚架垮塌,刚架垮塌,门刚破坏,檩条挠曲,柱脚拔出,门刚破坏,门刚破坏,梁柱扭曲,门刚破坏,梁柱扭曲,钢梁挠曲,门刚破坏,桁架及网架破坏,桁架及网架结构在本次雪灾中的破坏,本次雪灾中钢桁架及网架结构破坏的主要原因还是因为雪荷载过大，超出规范规定的荷载取值，以至结构构件在过大雪载作用下挠曲严重，甚至扭曲，从而引起结构的局部垮塌或整体垮塌。,桁架变形,桁架变形,桁架及网架破坏,桁架及网架破坏,桁架变形,桁架变形,桁架变形,桁架垮塌,桁架及网架破坏,桁架垮塌,桁架垮塌,桁架及网架破坏,桁架垮塌,桁架垮塌,桁架及网架破坏,事故原因分析,事故发生的原因是多方面的，虽然特大冰雪，冻雨是偶然性的诱发因素，但是设计、制作、安装等过程中所留下来的安全隐患却是事故发生的内在原因。,1、根据有关人员的实地测量数据，本次南方冰雪灾害中屋面雪荷载达到70-120kg/m2，这就造成了设计荷载与实际荷载的较大差值，从而也就给结构留下了较大的安全隐患。 2、同时，关于雪荷载的不均匀分布问题在本次雪灾事故中得到了充分体现，其具体的取值还有待进一步研究。,事故原因分析,一、设计条件与实际不符合,1、许多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承受巨大弯矩而破坏。 2、一些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。 3、檩条设计未考虑扭转，但因为屋面荷载并未通过檩条的剪切中心，所以会使檩条产生扭转。,事故原因分析,二、结构选型、计算简图不合理,1、很多设计人员由于缺乏经验等原因，在选取屋面板型，厚度，自攻螺钉的数量时往往照搬其他工程的样本，这就造成了设计与实际的脱节。 2、许多钢结构节点的设计深度远没达到施工图的标准，图纸节点构造不详，于是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。,事故原因分析,三、面板系统无设计，节点构造不合理,在钢结构厂房中经常出现的制作方面的问题有：除锈马虎，未达到等级要求；或者是先对钢板进行除锈，加工完毕后直接涂装，造成油漆不久就出现返锈，剥落；构件喷涂时漆膜厚度不均匀，内部表面普遍厚度不够；油漆前杂质未清除干净。,事故原因分析,四、制作方面,国内的钢结构市场混乱，钢结构工程的施工更是随意性太大，不遵守操作规程的情况比比皆是： 1、端板安装存在初始变形，对节点的刚性有较大影响； 2、安装用临时支撑措施不到位，造成构件在吊装过程中变形过大或失稳损坏； 3、柱脚锚栓偏位，丝扣保护不好，造成柱脚板标高偏差大，锚栓受弯大，产生较大初应力； 4、现场焊缝质量差； 5、屋面板纵向焊缝处所要求的胶状密封剂未装，自攻螺钉少打，自攻螺钉头部下没有安装橡胶垫，造成屋面漏水等。,事故原因分析,五、安装方面,从本次雪灾的受损情况看，最轻的是檩条挠曲变形，屋面板起伏，这与业主在冰雪灾害天气时所采取的措施不无关系。比如有的企业在开始下雪不久即组织人员到屋面扫雪，除冰；有的在屋面板上开洞卸去部分积雪，是变形回弹，避免了屋面塌落；有的用脚手架对檩条临时支撑，约束了檩条的继续变形。当然，也有屋面上人过多反而引起屋面系统的更大变形，甚至引起坍塌的。,事故原因分析,六、使用及维护方面,本次冰雪灾害所引起的工程事故很多部门和企业都把其列入了自然灾害。然而，我们应当尽量寻找自身原因，吸取经验教训，做到防范为主，并遵守以下原则： 1、建议荷载规范对屋面活荷载和雪荷载的取值有所调整； 2、对于塔架构件应适当加大其裹冰荷载取值，考虑裹冰荷载不均匀性的影响，或采取有效的抗冰防灾措施； 3、设计人员应严格遵守规范要求，不能因为降低造价而随意降低设计指标；,结语,4、应当通过行业协会等积极提高钢结构设计、制造、施工等技术人员的业务水平； 5、加强设计资质、制作安装资质的管理，加强政府部门的监督管理； 6、开展事故原因分析和预防工作，建立钢结构事故专家系统，提高应对类似灾害天气的能力和措施。,结语,本报告引用了有关资料及文献，杨波、毛健宇、彭力、邹浩、萧超雄、陈林、徐国际等同学参加了本次冰雪灾害调查的资料收集及整理工