摘要：本文針對(duì)某鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房倒塌事故，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和內(nèi)力計(jì)算對(duì)該廠房的倒塌事故進(jìn)行了全面分析，并對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工給出了合理建議。

　　關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 倒塌 內(nèi)力計(jì)算

　　一、引言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各地新建廠房的數(shù)量迅速增長，鋼結(jié)構(gòu)因其施工速度快、 用量省、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)越來越多地被應(yīng)用于工業(yè)建筑領(lǐng)域，隨之也出現(xiàn)了眾多鋼構(gòu)公司，但由于無序的競(jìng)爭，在建設(shè)過程中，不規(guī)范的設(shè)計(jì)制造和施工使得各種事故屢見不鮮，本文介紹了一起鋼結(jié)構(gòu)廠房的倒塌事故，并分析了廠房倒塌的原因。

　　二、工程概況

　　某生產(chǎn)車間為單層四跨輕鋼廠房，屋面采用壓型鋼板檁條為冷彎薄壁型鋼檁條，屋架為變截面H型鋼梁門式剛架，跨度為35m，總長80m。廠房建筑面積約為11200㎡。原設(shè)計(jì)檁條為連續(xù)Z型檁條，而施工當(dāng)中，將其施工為簡支檁條，連續(xù)鋼梁在中間支座處也被施工為鉸接，已投入使用2年，業(yè)主在使用期間又在檁條上增加了消防噴淋。

　　三、破壞情況

　　該廠房建成投入使用僅2年多, 就因屋面氣樓內(nèi)積灰嚴(yán)重，在一場(chǎng)大雪的作用下造成屋架主梁整體失穩(wěn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌。

　　四、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

　　該廠房在施工過程中未按照?qǐng)D紙施工，連續(xù)的鋼梁及檁條支座處均被做成鉸接；屋架之間未設(shè)水平支撐；局部焊縫存在缺陷，如焊縫高度不夠，焊縫出現(xiàn)裂紋撕裂現(xiàn)象；部分屋蓋檁條直接放在上弦桿的中間，未放于桁架節(jié)點(diǎn)上，局部鋼柱腹板扭曲；鋼梁明顯扭曲、折斷；鋼梁與柱連接節(jié)點(diǎn)拉開；屋面檁條扭曲彎折；彩鋼板部分塌陷。

　　五、結(jié)構(gòu)計(jì)算

　�。ㄒ唬┲鹘Y(jié)構(gòu)驗(yàn)算

　　為分析廠房倒塌原因，選擇一榀鋼架進(jìn)行驗(yàn)算復(fù)核，考慮到在中間支座，鋼梁為鉸接，故僅取中間跨鋼梁并按照兩端簡支考慮進(jìn)行計(jì)算，荷載選用倒塌當(dāng)日實(shí)際荷載進(jìn)行計(jì)算，恒荷載為0.25KN/㎡ ，雪荷載為0.285KN/㎡ ，噴淋荷載等效為0.02 KN/㎡，采用PKPM軟件對(duì)屋架的承載力和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。計(jì)算結(jié)果如下，其中梁單元1截面為：（H600*240*6*12）；梁單元2截面為：H550*200*6*12 ；梁單元4截面為：（H550*200*6*8），梁單元3、5、6與之對(duì)稱，為了計(jì)算方便，在PKPM運(yùn)算中統(tǒng)一取為H600*240*6*12。

　　PKPM計(jì)算的一部分結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：

　　Nfr=1，Ntw=1，GDx=0.4861E+05>20*0.4358E+03，該層X向滿足整體穩(wěn)定要求，不需要考慮P-Δ效應(yīng)；

　　Nfr=1，Ntw=1，GDy=0.3406E+06>20*0.4358E+03，該層Y向滿足整體穩(wěn)定要求，不需要考慮P-Δ效應(yīng)；

　　樓層抗剪承載力、及承載力比值：

　　X向承載力0.3836E+04，Y向承載力0.1438E+05Ratio_Bu:X,Y1.00：1.00

　　在當(dāng)時(shí)雪荷載的作用下，梁中最大彎矩271.92mm遠(yuǎn)超過了受彎構(gòu)件的撓度容許值L/400=87.5mm，導(dǎo)致整個(gè)屋蓋破壞主要是撓度過大，主鋼梁失穩(wěn)破壞。

　�。ǘ�）次結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

　　該檁條為跨度為8.1m的簡支檁條，截面為Z200*70*20*2.5 ，中間設(shè)有兩道拉條，使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，求出檁條在兩個(gè)方向的彎矩。

　　由于懸吊水管荷載存在偏心，按照《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）5.33考慮雙力矩B按照跨中彎矩相等原則，將分水管集中荷載等效為均布荷載，大小為0.1KN/m ；查《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）附表A.4 得到B=0.009KN/㎡，由《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）附表A.2得到φbx=0.53

　　跨中截面

　　強(qiáng)度 σ=Mx/Wx+My/Wy+B/Wω=127.4Mpa　　穩(wěn)定 σ=Mx/φbxWx+My/Wy+B/Wω=229.9Mpa>f

　　檁條的穩(wěn)定不滿足要求。

　　六、事故原因分析

　　根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，在當(dāng)日的荷載情況下 ，鋼梁的強(qiáng)度和平面內(nèi)外穩(wěn)定應(yīng)力均已超限，這勢(shì)必引起屋架的失穩(wěn)，這與實(shí)際鋼梁扭曲折斷的破壞情況相符合。廠房倒塌的主要原因是：（1）建筑設(shè)計(jì)屋面氣樓形式設(shè)計(jì)不合理，對(duì)于廠房內(nèi)揚(yáng)塵異常嚴(yán)重的廠房在設(shè)計(jì)時(shí)卻將屋面氣樓設(shè)計(jì)成封閉式，對(duì)定期清灰和人員入內(nèi)檢查造成相當(dāng)大困難如果不借助輔助設(shè)施，人員根本無法入內(nèi)；（2）原結(jié)構(gòu)門式剛架的鋼梁、鋼柱等主要承重構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及廠房整體穩(wěn)定性都存在嚴(yán)重不足；（3）支撐系統(tǒng)不滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，屋蓋剛性系桿設(shè)置不全，施工未能做到按圖施工，改變了原來的結(jié)構(gòu)體系；（4）檁條不滿足穩(wěn)定要求，不能對(duì)鋼梁起到應(yīng)有的支撐作用，檁條首先失穩(wěn)，鋼梁接著整體倒塌；（5）后期使用過程中未經(jīng)設(shè)計(jì)允許任意增加結(jié)構(gòu)上的荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)也有不利的影響。（6）支撐不足結(jié)構(gòu)很多地方未按要求設(shè)立支撐。

　　七、結(jié)論

　　（一）設(shè)計(jì)人員應(yīng)強(qiáng)化穩(wěn)定設(shè)計(jì)理念

　　防止鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員應(yīng)擔(dān)負(fù)著最重要的責(zé)任。強(qiáng)化穩(wěn)定設(shè)計(jì)理念非常重要。結(jié)構(gòu)整體布置應(yīng)考慮整個(gè)體系及組成部分的穩(wěn)定要求，尤其是支撐體系的布置。構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算也細(xì)部構(gòu)造的穩(wěn)定計(jì)算必須配合。尤其要有強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的概念。強(qiáng)度問題采用一階分析，而穩(wěn)定問題應(yīng)該采用二階分析。疊加原理使用于強(qiáng)度問題，不適用于穩(wěn)定問題。處理穩(wěn)定問題應(yīng)有整體觀念，應(yīng)考慮整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相關(guān)影響。

　�。ǘ�）制作單位應(yīng)力求減少缺陷

　　在常見的眾多缺陷中，初彎曲、出偏心、殘余應(yīng)力對(duì)穩(wěn)定承載力影響最大，因此，制作單位應(yīng)通過合理的工藝和質(zhì)量控制措施將缺陷降低到最小程度。

　�。ㄈ�）施工單位應(yīng)確保安裝過程中的安全

　　施工單位只有制定科學(xué)的施工組織設(shè)計(jì)，采用合理的吊裝方案，精心布置零時(shí)支撐，才能防止鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的失穩(wěn)，確保結(jié)構(gòu)安全。

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