鋼結構屋架安裝時失穩坍塌

南昌加固設計公司01-282閱讀0評論

在鋼結構屋架安裝過程中，由于施工質量、設計缺陷或材料問題等導致結構失穩坍塌的事件屢見不鮮。這些事故不僅造成了巨大的經濟損失，還對人員安全構成了嚴重威脅。分析失穩坍塌的常見原因，包括施工不當如支撐系統設置不合理、連接件強度不足以及安裝過程中的誤差累積等。設計缺陷也是導致結構失穩的重要原因，如計算錯誤導致的梁柱尺寸不符、荷載分配不均等問題。針對這些問題，提出了一系列預防措施和改進建議，包括加強施工過程的質量控制、嚴格遵循設計規范、優化施工方案和提高施工人員的技術能力等。通過這些措施的實施，可以有效降低鋼結構屋架安裝過程中的失穩風險，確保建筑的安全和穩定。

一、鋼結構屋架安裝時失穩坍塌的原因

支撐安裝不及時或缺失
- 在安裝過程中，如果各類支撐沒有及時安裝，單個構件缺少約束，結構就極不穩定。例如門式剛架輕鋼結構在安裝時，若處于施工第一階段各類支撐尚未安裝，此時為獨立一榀無支撐剛架，在風荷載作用下容易失穩。像屋蓋梁受風荷載產生側向彎矩等情況，可能使構件應力達到危險程度，有倒塌危險。
風荷載影響
- 正在安裝的鋼結構屋架，尤其是輕型結構，在安裝過程中整體穩定性差，風荷載可能是導致失穩坍塌的重要因素。例如某門式剛架輕鋼結構廠房，在施工時若沒有考慮風荷載的影響或者臨時風纜繩設置不正確，就容易被風側向吹倒（面外倒塌）。在風荷載作用下，構件會產生側向彎矩、軸向壓力等，如果超過構件承載能力就會失穩坍塌。
施工方案不合理
- 缺乏施工驗算：施工是一項技術性很強、精度要求高的工作，如果沒有制定合理的施工方案，沒有進行必要的施工階段驗算，特別是針對安裝方法和吊裝機械特點的吊裝驗算，容易出現問題。例如鋼網格工程安裝，沒有施工驗算時，在安裝過程中可能無法準確判斷結構的受力狀態，從而導致失穩坍塌。
- 結構安裝狀態與設計不符：安裝階段結構的受力狀態與設計成型狀態不一致。如鋼網格結構安裝時，除采用滿堂腳手架外，采用其他安裝方法時結構安裝階段受力狀態與使用階段有較大差別，特別是安裝階段鋼桁架之間的連系撐和剪刀撐對大跨度鋼桁架的平面外穩定性影響很大，如果沒有足夠的計算復核，就可能失穩。例如南京浦口鋼結構安裝事故，由于屋蓋部分鋼桁架間僅安裝了縱向系桿和檁條，未安裝上下弦間的水平剪刀撐，未形成穩定的結構區格單元，導致60m跨鋼桁架發生平面外失穩而整體坍塌。
不按設計圖紙和要求施工
- 施工單位擅自修改圖紙或不按圖施工會改變結構的受力狀態和約束條件。例如有的單位采用滑移法安裝網架時，為了方便滑移，將支座預埋錨栓切掉，滑移結束后將支座底板與柱（梁）上的預埋板焊死，從而改變了邊界條件，可能導致個別桿件彎曲，進而影響整體穩定性，甚至失穩坍塌。
拼裝時偏差過大
- 胎架或拼裝平臺不合格：使用不合格的胎架或拼裝平臺進行鋼結構拼裝，會使單元體產生偏差，最終整個結構累積誤差很大，影響結構的穩定性。例如匯交于同一個節點的諸桿件，如果不是先就位再固定，而是安裝一根就焊死（或擰緊）一根，會導致誤差集中在某一根桿件上，最后累積誤差很大，可能造成桿件彎曲或產生很大的次應力，導致失穩坍塌。
- 強行就位或吊裝：桿件或單元體和整個鋼結構拼裝后有較大偏差而不修正，強行就位或強行吊裝，這種情況下桿件可能會彎曲或產生很大的次應力，影響結構穩定性，嚴重時導致失穩坍塌。
對焊縫收縮和焊接次應力關注不夠
- 焊條不符合規定、不考慮溫度及溫度變形或者焊接工藝、焊接順序錯誤，產生焊接封閉圈時，會造成焊接應力很大，導致桿件或整個網架變形，影響結構穩定性，有可能造成失穩坍塌。
支撐胎架設計不合理，安全措施不力
- 在網架結構整體吊裝、采用滑移法施工或高空散裝法時，若支撐胎架設計不合理，例如各吊點起升或下降不同步、牽引力和牽引速度不同步等情況，會使部分桿件彎曲，甚至出現整體結構扭曲現象，影響結構穩定性，嚴重時導致失穩坍塌。

二、鋼結構屋架安裝時失穩坍塌的預防措施

及時安裝支撐構件
- 在鋼結構屋架安裝過程中，按照施工流程及時安裝各類支撐構件，使結構盡快形成空間穩定體系，增強整體穩定性，減少單個構件的不穩定因素。
正確考慮和應對風荷載
- 設置臨時風纜繩：根據假定的風荷載計算并設置臨時風纜繩，確定風纜繩數量及正確布置方式。如在門式剛架輕鋼結構安裝時，可設置臨時風纜繩承擔風荷載，保證結構安全，但要注意風纜繩設置不當仍會有安全問題，需正確設置，例如交叉設置風纜繩時應對稱布置。
- 按照規范設計：在鋼結構設計階段，按照相關規范充分考慮風荷載對安裝過程的影響，合理確定結構形式、構件尺寸等，確保結構在風荷載作用下的穩定性。
制定合理施工方案并嚴格執行
- 施工驗算：制定詳細合理的施工方案并進行完備的施工組織設計，特別要進行必要的施工階段驗算，如結合安裝方法和吊裝機械特點的吊裝驗算，確保結構在安裝過程中的安全性。
- 確保安裝狀態與設計一致：保證結構安裝階段的受力狀態與設計成型狀態盡可能一致。根據不同的結構、不同的施工方法，對安裝單元、機具及施工相關的結構進行驗算和設計，例如確定鋼桁架之間連系撐和剪刀撐等支撐結構的安裝數量時，要經過必要的計算復核。
嚴格按設計圖紙施工
- 施工單位應嚴格按照設計圖紙和要求進行施工，如有不同意見或建議應及時會同設計部門協商修改，避免擅自修改圖紙或不按圖施工而改變結構的受力狀態和約束條件，確保結構的穩定性。
控制拼裝質量
- 合格的拼裝平臺和胎架：使用合格的胎架和拼裝平臺進行鋼結構拼裝，減少單元體的偏差，避免累積誤差過大影響結構穩定性。
- 正確的拼裝順序和修正偏差：遵循正確的拼裝順序，如匯交于同一個節點的諸桿件先就位再固定。對于拼裝后出現的偏差，及時修正，避免強行就位或吊裝，防止桿件彎曲或產生次應力影響結構穩定性。
重視焊縫和焊接應力
- 選用符合規定的焊條，考慮溫度及溫度變形，制定正確的焊接工藝、確定合理的焊接順序，避免產生焊接封閉圈，減少焊接應力，防止桿件或整個網架變形影響結構穩定性。
優化支撐胎架設計并加強安全措施
- 在網架結構吊裝、滑移或高空散裝等施工過程中，優化支撐胎架設計，確保各吊點起升或下降同步、牽引力和牽引速度同步等，避免桿件彎曲或結構扭曲，保證結構穩定性。