结构工程师考试备考辅导分析研究钢结构事故建立事故分析信息库

分析研究钢结构事故建立事故分析信息库一、引言 从广义上讲，意外的变故或灾祸称为事故。事故是一种失败，但事故与失败在性质上又不完全相同，当失败的结果形成重大事态即是事故。从工程建设上讲，当结构特不能满足多种预定功能要求（完全性、适用性和耐久性），并且不具有适当的可靠性时，称为事故。 近二十多年来，我国钢结构在工程建设中得到了更为广泛的应用，在材料、加工工艺、施工技术、理论分析和设计方法等诸方面都有了飞速发展和进步，应用钢结构已成为当前的一大“热点”，展现了其广阔的、具有强大生命力的前景。实际上，钢结构的形式与应用范围是非常广泛的，在形式上有普钢结构、轻钢结构、空间结构、张拉结构等；应用范围，既有民用建筑钢结构、公共建筑钢结构、工业厂房钢结构、桥梁钢结构，又有特种构筑物（塔桅、储藏库、管道支架、栈桥等）钢结构等，既可应用于高主|考试|大|茂密400多米以上的高层建筑，跨度达200多米的空间结构，又可应用于几米跨度的建筑结构。 在钢结构大发展的同时，必须看到，无论是国外还是国内，都有曾发生过许多不同类型、原因、程度的事故，特别是一些重要钢结构工程倒塌事故（在此不一一列举），造成了重大人员伤亡和经济财产的损失。这些惨痛的教训，已引起了世人的广泛的关注。特别是通过事故的分析研究，开始形成了一门学科，把事故分析的结果，使坏事变为“好事”，成为“共同的宝贵财富”：事故分析与处理在一些国家还造就了一批产业。 二、国内外事故分析的动态与作用 （一） 把事故公计诸于众，正确对待已发生或可能发生的工程破坏事故。美国在20世纪70年代连续发生了几起大跨度结构破坏事故后，美国建筑师协会成立了一个专门委员会调查大跨度建筑的计数工艺，根据调查的结构于81年发表了为大跨度建筑的安全而努力的报告。同年，纽约时报发表了查尔斯。刘易斯的文章，该文针对这几年倒塌或濒临倒塌的惊人数字，尖锐地指出：许许多多的建筑师和结构工程师咎由自取犯有玩忽职守罪。 （二） 树立“事故”意识，研究及掌握处理事故的对策。原英国土木工程学会会长罗伯特早在56年就曾对如何对待工程事故深刻地指出“当结构特发生了事故，对此采取处理措施的详细记录，往往要比评议建造成功的结构特更有价值”。事故与安全是对立的，但又有联系，建筑特建造（设计、施工、使用安全了就不会发生事故，而发生了事故，会受到不安全检查的威胁，日本法政大学的川口卫教授指出“从建筑特的安全必须得到重视的观点出发，能真正反映出其是安全的，只能是相对于不安全检查的结构特来说”，他形象地让人们重视这一问题说：正是由于病人的存在，我们才能懂得舒适是健康。美国W.舒勒尔教授甚至要求教育学生“还必须培养对建筑结构某种亲身感受，希望他们能突然感觉自己就是结构本身，从而体验到应力集中和骨骼变形的痛苦”。在美国圣何塞州立大学，特里克。皮佐教授为工程专业的学生开设了事故分析课程，名为故障分析（可靠性物理学）。 （三） 由于事故分析的重要性和作用，在国外已有了专门的期刊和书籍。如英国出版了杂志工程破坏分析（Engineering Failure Analysis）：美国出版了失败杂志：美国有一个网上杂志名为失败，该杂志从各种角度探讨失败及原因；日本的钿钿村洋太朗出版了专著不断向实际的设计失败学习。完全针对钢结构的专著甸有王光煜等的钢结构缺陷及其处理，涉及到钢结构的书籍更多一些，如王济川等的建筑物的损务诊断与对策、江见鲸等的建筑工程事故处理预防。 （四） 对每次重大事故的分析处理的价值，在于促进了新学科的发展和一些重大疑难问题的解决。美国于40年7月建成的跨度为853m的塔科悬索桥，于同年月7日在风速不到20m/s的情况下，发生了很大的扭转振动而倒塌。找出了事故的原因后，提出了新的计算方法和构造方法，从此，美国北极星导弹固体发动机壳体，在实验时发生了爆炸成许多小碎块的事故，经过调查分析，破坏的原因是材料中存在0.11.0mm宏观的裂纹源扩展所致，因而对经典的材料力学检验提出了质疑，从而注意了原始微裂纹的重要性，促进了新学科断裂力学的发展。63年德国的B.G.Neal首次提出了桁架极限承载力的分析雏形，76年澳大利亚的L.C.Schmidt提出了双层网架的极限承载力问题，但研究的进展不很大，直到78年1月美国哈特福市中心体育馆屋盖网架（91.41.7m）在建成两年多后突然倒塌，经过学术界和工程界广泛深入的调查研究分析，不但探明了事故发生的原因，而且使网架极限承载力的研究成了国内外理论研究的焦点之一，取得了巨大的进展。中国土木工程学会空间结构委员会和中国钢结构协会空间结构协会，在空间结构空前大发展的同时，十分重视提高质量、防微杜渐，避免事故发生问题，在多次举行学术交流会上都有事故实例与分析报告或论文。89年月曾举行过网架结构动力与质量问题专题研讨会，其出版的空间结构简迅还开辟了“热门话题”专栏，讲座如何提高质量，杜绝事故。中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会对此问题也很重视，不但举行过专题学术报告，还在举办的“网架（壳）结构技术培训班”中把事故分析与处理作为重要的一课。所有这些活动，对学术的发展、对相关规范的制定与修改都有很大的助益。 （五） 事故分析在日本国，不但受到了工程界和学术界广泛重视，也受到了政府部门的高度重视，日本科技厅于2000年6月初提出了“失败学”概念，成立了“活学科技失败教训（知识）研究会”，吸收科技、心理学、法律和企业管理等领域的专家、学者作为成员，从事“失败学”的研究。该研究会的主要任务和目的是： 有效利用科技领域过去的失败教训，使之推动成功，因为新的知识和发现以及新技术的开发，不少都是建立在不断失败的基础上，从事故和失败中一定能够学到知识，把这些事故和失败等实例搜集起来作为“知识资源”和“社会共有的财产”，成为提高技术可靠性的有效手段。该研究会还决定于开始建立“失败学”数据库及相应的检索系统，它包括土木工程、材料、机械和化工等科技领域发生的事故和失败事例及知识信息，能在需要的时候以需要的方式提供给需要的人，也可在风险管理方法的研究开发的技术人员的培训中充分利用这些失败的知识信息。 值得重视的是，我国在此方面也迈出了可喜一步。上海空间结构技术学科研究发展中心在上海市建委科技委和上海现代建筑设计集团有限公司的支持下，将网架与网壳工程事故分析立题，进行了大量的资料收集，调查研究分析，撰写了调查分析报告，建立了初具规模的工程事故安全数据库，在此基础上，结合工程设计的实际，编制了设计校审大纲（包括设计荷载、设计计算模型、计算结果分析、构造注意事项和网架（壳）结构配合施工注意事项等）。这些成果对提高设计质量，树立质量意识，促进工程结构的健康发展具有重要作用，对其