探讨！钢结构事故类型及原因分析

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钢结构事故类型及原因分析

建筑工程中钢结构的事故按破坏形式可分为：钢结构失稳，钢结构的脆性断裂，钢结构承载力和刚度失效，钢结构疲劳破坏和钢结构的腐蚀破坏等几种。他们其中有些是属于突然性的脆性破坏，有些属于可提前发现的延性破坏。

1. 失稳破坏

钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。它可分为两类．丧失局部稳定和丧失整体稳定性。钢结构一旦发生失稳破坏，破坏速度极快，来不及采取补救措施。后果较严重。

2. 钢结构的脆性断裂

钢结构脆性破坏发生时，应力通常都远小于钢材的屈服强度，破坏前没有显著变形，吸收能量很小，破坏突然发生，无事故征兆，断口平齐光亮。

3. 钢结构承载力和刚度失效

钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超越而导致破坏。

主要原因通常有以下几种：

（1）超载或者受荷方式改变，超过结构构件的设计应力强度。

（2）连接构件发生破坏等。

4. 钢结构疲劳破坏

生锈腐蚀将会引起构件截面减小，承载力下降，因腐蚀产生的锈坑将使钢结构的脆性破坏的可能性增大。

5. 总结

在各种钢结构发生破坏的种类中，钢结构失稳破坏是最常见的一种。例如泉州某处一酒店发生整体垮塌，垮塌原因是建筑物由原四层违法增加夹层改建成七层，达到极限承载能力并处于坍塌临界状态，加之事发前对底层支承钢柱违规加固焊接作业引发钢柱失稳破坏，导致建筑物整体坍塌。

事故原因简而言之超载导致钢结构柱的稳定承载力出现了问题，造成房屋的整体垮塌。通常钢结构建筑不同混凝土结构建筑，当钢结构柱子发生失稳破坏时，通常的表现出来“破坏迅速”、“反应强烈”的特别。

失稳指结构因微小干扰而失去原有平衡状态、并转移到另一新的平衡状态。这是上学时，老师教的。失稳不同于强度破坏，举个例子就能让大家很容易的区分强度破坏和稳定破坏。大家拿个吸管立在桌上，用手压一下吸管，是不是吸管很容易就被压弯了，此时吸管发生的就是稳定破坏，如果你不压，而是两个手拉吸管，一般人应该是拉不坏的，如果你可以，那么此时吸管发生的就是强度破坏。

为什么相对于混凝土结构、砌体结构而言，现实中钢结构建筑出现事故比较多？

近年来有多起钢结构屋顶坍塌的事故，先有齐齐哈尔某中学体育馆钢网架屋顶坍塌，造成多人伤亡，之后不久又出现黑龙江省佳木斯市桦南县一座体育馆顶部发生坍塌事故。那么钢结构体育场屋盖结构作为一种成熟、常用的屋盖结构，为什么会这么经常的出现问题呢？接下来从一个检测鉴定行业人员的角度，对这个问题进行如下分析。

通俗来说钢结构相对于混凝土结构、砌体结构更加容易出现坍塌事故的原因有一下几点：

1. 钢结构由于自身材料均质的特点，设计人员能够更加的计算明白，对它的各项受力更加容易搞清楚，搞明白，所以出事概率更高。

可能这个理由有点怪，为什么能够搞清楚，计算的明白，反而更容易出现风险呢。

一个结构要屹立不倒，就必须满足材料的承载能力要大于它所受到的力。最简单的比如，就是一个人挑担子，这个人就是“材料”，肩上的担子就是“受到的力”，一个人能挑100斤，如果给他110斤，那他就被压垮了。结构要坍塌，最有可能的就是结构受到的力超过了材料所能承受的力。这里有两个要素，其一是材料，其二是力。

下面先说材料。同样是结构材料，为什么混凝土结构就没有那么容易塌呢。因为钢材质量更均匀，质量更有保障；混凝土材料变异性更大。这就奇怪，为什么质量更有保障反而更容易出问题。还举那个人挑担子的例子，比如我们预计要挑100个100斤的担子，要选100个民工。有两类民工，一类是体力参差不齐，有些能挑200斤有些能挑101斤，绝大部分人都能挑150斤。另一类是精心挑选的，体能差异非常小，最小能挑101斤，最大也只能挑110斤。那从这两拨人中挑一个人来挑这个担子，这人今天状态稍差，挑不起100斤的概率，是不是更均匀的反而更大？材料越不均匀，就只能更浪费材料，来保证安全。混凝土材料比钢材质量差异性更大，所以我们用混凝土材料的时候，就更保守。比如混凝土材料往往只用到它所能承受的50%以下，而钢材可以用到70%甚至更高。换一个说法就是，作为结构材料，钢材的容错率远远小于混凝土结构和砌体结构。

2. 钢结构屋盖的性能更好，能够以相对很轻的材料重量实现很大的跨度，以及更高效的承载力。

接着说结构所受的力。无论我们用钢结构还是用混凝土结构，所要承受的活荷载（比如房间里的家具、人员重量，屋面上的风、雪及检修荷载等），其实都一样。但是，结构所承受的荷载中，不但包括活荷载，还包括自重。钢结构经常出事的关键问题就是出在这个自重上。比如混凝土屋面，活荷载是0.5，雪荷载是1.0，自重是5.0，总共的荷载（不计其它参数）是5.0+1.0=6.0（活荷载和雪取不利）；轻钢屋面，活荷载是0.5，雪荷载是1.0，自重是1.0，总共的荷载是1.0+1.0=2.0。假设因百年一遇的雪灾，今年的雪比往年大了50%。对于混凝土结构，增加了0.5/6.0=0.08不到10%，但是对于轻钢结构，增加了0.5/2.0=0.25已经高达25%。即同样增加一点荷载，钢结构可能已经达到致命的增加幅度，而混凝土结构只是洒洒水小意思。

除了材料和力的原因，还有一个正常维护的原因。体育场馆一般的屋面都比较平，如果维护不当，很容易造成积水。例如屋面上飘过来一点树叶夹杂一些灰尘，下雨的时候挡住了水，或更严重的堵塞了下水管，造成屋面积水。屋面积水后压弯屋面，屋面弯下去后又能积水更多，恶性循环之后就塌了。比如上海那个说是暴雨原因，说不定就是这个原因。

3. 钢结构预制和拼装效果好，节点多，出现误差的概率就高。

混凝土结构是工地现场浇筑的，构件是胶结在一起的。钢结构是有一个个的钢构件拼装，通过螺栓、锚栓、焊接等措施，在工地组装的。即同样一个结构体系，钢结构的复杂程度远远高于混凝土结构，而且每一个环节都有可能导致结构出偏差，积累的多了，后期就容易出现问题。

当然还有其他各种各样的因素在里面，比如使用过程中的养护、荷载的变化、施工时是否达到的设计要求、以及设计是否合理，体系是否正确等，以上只是从概念和概率的问题上分析了这点原因，抛砖引玉，让大家分析。