钢结构安装坍塌事故案例分析及警示

钢结构安装坍塌事故案例分析及警示

1、零事故安全文化的理念

国外零事故的定义：预防所有可能事故，包含重大伤亡事故、财

产损失、停T、施工局部受限制和进度延误等.

工程施工的安全事故发生遵循〃工程事故冰市模型〃，即一次重大

安全事故，建立在100次的小安全事故之上；100次小安全事故又建

立在1000次安全隐患上。

2、钢结构安装坍塌事故类型及原因分析

2.1钢网格工程安装坍塌事故

1）施工方案不合理，无相关施工验算

钢网格施工是一项技术性很强、精度要求高的工作，必须具备专

业资质的施工单位和丰富施工经验，必须由具备专业资质的施工单位

和丰富施工经验的安装人员完成，还要制定出详细合理的施工方案和

完备的施工组织设计，并进行必要的施工阶段验算，特别是结合安装

方法和吊装机械特点的吊装验算。

2）结构安装阶段状态与设计成型状态不一致

钢网格结构除采用满堂脚手架外，采用其它的安装方法时，结构

在安装阶段的受力状态与使用阶段的状态有较大差别，特别是安装阶

段钢桁架之间的连系撑和剪刀撑直接决定了大跨度钢桁架的平面外

稳定性，其安装的最少数量应有必要的计算复核。南京浦口发生的钢

结构安装事故，5根桁架由西向东依次倒塌。事故的主要原因为钢排

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架安装过程中屋盖部分钢桁架间仅安装了纵向系杆和楝条，未安装上

下弦间的水平剪刀撑，未形成稳定的结构区格单元，以致60m跨钢

桁架发生平面外失稳而整体坍塌。钢网格在安装时虽然何在不大，但

支撑条件改变了，吊装单元与原整体结构也发生较大的变化，某些拉

杆会变为压杆，甚至吊装单元如不进行临时加固会成为几何可变体系。

因此，必须根据不同的结构、不同的施工方法，对安装单元、机具及

施工相关的结构进行验算和设计。

另外，在施工时，由于不对称铺设屋面板、局部堆放大量材料、

吊点布置不合理、起吊不合理、起吊不同步等，既不对杆件内力、挠

度等进行验算又不采取必要的加固措施，导致部分杆件弯曲或吊装单

元扭曲的现象多有发生。

3）不按设计图纸和耍求施工

施工单位对设计有不同意见或建议时，理应及时会同设计部门协

商修改，重视安全施工，避免发生纠纷、拖延工期或造成事故。但是

不按设计图纸施工或擅自修改图纸的现象仍有发生，导致不良后果。

有些施工单位不经计算校核，随意增加杆件或网架支撑点。有的

单位采用滑移法安装网架时，为了方便滑移，将支座预埋锚栓切掉，

滑移结束后将支座底板与柱（梁）上的预埋板焊死，从而改变了边界

条件，导致个别杆件弯曲。采用整体提升法时，为了便于安置拔杆，

随意切掉网架的一些杆件又不予加固。施工时因支座预埋钢板、钿栓

位置偏差较大，造成网格就位困难，为图省事而采取强迫就位或将埋

板与支座底板焊死，从而改变了支撑的约束条件。有的施工单位在安

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装螺栓节点网架时，由于个别杆件长度加工不精确或螺栓孔端面、角

度误差较大,螺栓放不进去，而将杆件焊到球体上。看图有误或粗心，

导致杆件位置放错。材料随意代换，偷工减料，以次充好。这些问题

即使造成结构破坏，也会留下重大隐患。

4）拼装时偏差过大

胎架或拼装平台不合格即进行网格机构拼装，使单元体产生偏差，

最后导致整个网格结构的累积误差很大。汇交于同一个节点的诸杆件,

不是先就位再固定（焊死或螺栓拧紧），而是安装一根就焊死（或拧

紧）一根，导致误差集中在某一根杆件上，最后一错再错，累积误差

很大。杆件或单元体和整个网格拼装后有较大的偏差而不修正，强行

就位或强行吊装，造成杆件弯曲或产生很大的次应力。

5）对焊缝收缩和焊接次应力关注不够

焊条不符合规定或不考虑温度及温度变形。焊接工艺、焊接顺序

错误，产生焊接封闭圈，造成焊接应力很大，杆件或整个网架变形。

6）支撑胎架设计不合理，安仝措施不力

网架结构整体吊装时采用多台起重机或拔杆，各吊点起升或下降

不同步，用滑移法施工时，牵引力和牵引速度不同步，使部分杆件弯

曲，甚至出现网格整体扭曲。采用高空散装法时同样也会发生网格整

体扭曲现象，一旦拆除脚手架后，网格结构在自重或屋面板荷载作用

下，部分杆件发生弯曲。

2.2自然灾害诱发钢结构工程坍塌事故

1）火灾

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耐火性差是钢结构的一大缺点，一旦发生火灾，钢结构很容易遭

受破坏而倒塌。

总结几个遭受火灾的钢结构工程事故，可以认为钢结构宜设计成

具有一定冗余度的结构形式，若某些杆件的实效，会发生内力重分布,

在一定条件下仍不会倒塌。应重视钢结构的有效防火措施（如喷涂防

火涂料等），防止喷涂的防火涂料剥落。

2）风灾

在工程施工阶段和使用阶段均有可能因地区风力过大诱发整体坍

塌事故，应给予足够重视。轻型屋面和玻璃幕墙易遭到严重破坏，当

出现孔洞时,立即产生风洞效应，风荷载的负压力使屋面被掀翻。

3）雪灾

雪灾中很多结构的倒塌是因为雪荷载超过我国规范规定数值：50

年重现期的基本雪压值为0.60KN/nf。但那些经过严格设计、认真施

工、工程质量好的结构还是经受住了考验，可见，面对雪灾关键还是

在设计、制作、施工、维护等方面做好基本工作，进一步提高钢结构

的安全储备。

3、典型大跨钢结构坍塌事故案例

3.1工程概况

某国际展览馆建筑面积达5万多面，主馆由A、B、C、D4个展馆

组成。这4个展馆的建筑造型和结构体系完全相同，且相互独立。

单个展馆的平面尺寸为172mx73m,横向两端各悬挑2.6m,纵向

两侧悬挑8.85m,东侧悬挑2.6m。屋面结构采用螺栓节点网架，下弦

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柱点支承，网架屋面材质为Q235B,屋架最高点的标高为23.157m,

矢高2.38m~4.5m。采用箱型柱，柱与屋面结构交接，采用过渡钢板

加螺栓的平板压力支座，柱脚为外包式刚接柱脚。