建筑钢结构工程事故原因及预防措施
  摘要：建筑钢结构（以下简称钢结构）作为一种承重结构，由于其自重轻、强度高、塑性韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高、综合经济效益显著、造型美观以及符合绿色建筑等众多优点，深受建筑师和结构工程师的青睐，被广泛应用于各行各业。当我们回顾20世纪钢结构的巨大成就，展望21世纪钢结构美好前景的同时，世界范围内钢结构的事故却频繁发生，惨痛的教训一再重复。钢结构事故的处理程序是一项十分重要的研究内容，分析事故的最终目的是为了处理事故。由于事故处理的复杂性、危险性、连锁性、选择性及技术难度大等特点，因此事故处理必须持科学、慎重的观点，并严格遵守一定的处理程序。基于此，本文对建筑钢结构工程事故原因进行了探讨，以供相关人员的参考。
  　关键词：建筑钢结构；事故；措施
  　
  　
  　1、钢结构的材料事故
  　钢结构所用材料包括钢材（Q235、16Mn、15MnV等）和连接材料（螺栓、焊材等）两大类。影响钢材性能的主要因素有有害化学成分超标、冶金轧制缺陷、硬化使钢材的塑性和韧性降低、应力集中以及温度过高或过低等。引发钢结构材料事故的常见因素有钢材质量不合格、螺栓质量不合格、焊接材料质量不合格、设计选材不当、制作安装工艺不合理、母材与焊接材料不匹配、随意混用或替代材料等。要防止发生这类事故，在设计环节上，应熟知各种材料的性能参数与特性，因地制宜的选用合适的材料；在施工过程中，严格按照设计规定选用材料，材料进场时严格按照有关规范复检钢材和连接材料的各项指标，严禁使用不合格材料，选择恰当的施工工艺，严格按照设计与相关规范进行制作、安装。某地一大型贮油罐采用12mm厚的钢板焊接而成。该油罐建成2年后突然崩塌，原油外流，引发大火，造成巨大的人员伤亡与经济损失。经调查，该油罐使用的钢材力学性能合格但化学成分不合格，含硫量为0.9％（超限近一倍）。过高的含硫量使钢材的可焊性降低，焊接过程中产生的热裂纹在外力作用下逐渐扩展，最终使钢材突然断裂，引发重大事故。
  　2、钢结构的变形事故
  　钢结构不论整体变形还是局部变形，都将降低结构的整体刚度和稳定性，影响连接和组装，并可能产生附加应力，降低构件的承载力，引发变形事故。而钢结构由于具有强度高、塑性好等优点，使得钢结构的截面越来越小，板厚、壁厚很薄。加上加工、制作、安装过程中的缺陷，钢结构的变形问题更加突出。钢结构的变形包括以下几个部分：钢材初始变形、冷加工变形、焊接变形、制作安装变形、运输过程中的变形以及使用不当（碰撞、高温）产生的变形等。某汽车厂造型车间为54×84m的单层三跨车间，钢屋架上弦杆、下弦杆均采用角钢。屋架和屋面板施工完毕后发现有个别屋架的竖腹杆有明显倾斜，经检测，位移偏差超标的测点达80%，变形严重的一榀屋架呈扭曲状。经调查，事故的主要原因是屋架堆放方式不规范。依据相关规范要求，屋架堆放时应直立，两个端头须用固定支架固定，相邻两个钢屋架应隔以木块，相互绑牢。该工程施工工程中虽在堆放钢屋架时采用了直立方式，但却错误地将钢屋架的一端靠在一堆屋面板上，另一端没有采取可靠的侧向支撑，钢屋架间没有拉紧捆绑，结果使钢屋架逐个挤压，产生扭曲变形。在支撑系统安装过程中，由于工期原因也未按规定对屋架进行矫正，最终导致发生事故。
  　3、钢结构的失稳事故
  　钢结构的失稳事故是指因钢结构或构件丧失整体稳定性或局部稳定性而引发的事故。相对于混凝土结构而言，钢结构因强度高而使构件细长，截面相对较小，因此在外荷载作用下更容易失稳。而相对于抗拉破坏而言，钢结构失稳破坏前的变形可能很小，呈现出脆性破坏的特征，而脆性破坏的突发性也使得失稳破坏具有更大的危险性。我国的现代钢结构工程起步较晚，许多工程技术人员对稳定概念的认识较为模糊，在钢结构工程设计中普遍存在重视强度问题而轻视稳定问题的错误倾向，这是钢结构工程失稳事故不断发生的重要原因之一。因此，设计人员必须强化稳定概念，在设计过程中应重视支撑体系的布置，结构整体布置必须满足整体稳定性和局部稳定性的要求。加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷将显著降低钢结构的稳定承载力；同时，与混凝土结构、砌体结构不同的是，钢结构在安装、施工的过程中，在形成稳定的整体结构之前，属于几何可变体系，其稳定性很差，必须借助于足够的临时支撑体系以维持安装过程中的稳定性，否则极易发生构件失稳甚至整体倒塌、倾覆事故。因此，钢结构加工、制作及安装企业应通过采用合理的施工工艺，制定科学、合理、严密的施工组织设计，采用合理的吊装方案，布置足够的临时支撑，确保制作及施工阶段的结构稳定性。某合成橡胶常车间的屋架系统采用13榀14m跨度的梭形钢屋架，上放槽形板，未设隔墙。发生事故时有11榀钢
屋架坠落，2榀钢屋架虽未坠落但变形严重，屋顶倒塌。经分析，原设计中屋架主要压杆的长细比均超出规范要求，最大达275（原规范规定受压杆件长细比不大于150）。
  　4、钢结构的疲劳破坏事故
  　在反复交变荷载的作用下，在应力水平远低于钢材的极限抗拉强度甚至屈服点的情况下发生的钢结构或构件的破坏现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏与钢材的静力强度和最大静力荷载并无明显关系，而主要与应力幅、应力循环次数和构造细节有关。应力幅是指应力循环中最大拉应力（取正值）和最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）的差值。应力循环次数是指在连续反复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数。在影响疲劳破坏的三个因素中，应力幅与循环次数是由客观条件决定而无法改变的，因此，必须从构造细节出发，尽可能地减小应力集中，从而改善结构构件的疲劳性能。在设计过程中，应选用优质钢材，减少材质缺陷；采取合理的构造做法，避免焊缝集中，减少截面突变；在制作、安装过程中，应使缺陷、残余应力的影响减小到最低程度，尽量避免产生附加应力集中；对焊缝进行修补，以缓解因缺陷产生的应力集中。某钢厂车间内的吊车梁于1960年建成投产，1976年发现21根吊车梁中有16根实腹焊接工字形截面吊车梁在上翼缘与腹板连接焊缝
处及腹板上部有纵向裂缝。裂缝基本沿全梁出现，跨中加劲肋处裂缝最多，上翼缘与腹板连接焊缝的裂缝基本与梁平行。
  　5、钢结构的锈蚀破坏事故
  　钢材由于和外界介质相互作用而产生的损坏称为锈蚀（也称腐蚀），按其作用可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种，绝大多数钢材锈蚀是电化学锈蚀或化学锈蚀和电化学锈蚀共同作用的结果。按照所处环境的不同，腐蚀又可分为大气腐蚀、淡水腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀、盐类腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、有机非水溶剂腐蚀、高温腐蚀、应力腐蚀等。锈蚀会削弱钢构件的截面，降低承载力，而且锈蚀产生的“锈坑”可能诱发钢结构的脆性破坏，同时严重影响钢结构的耐久性。为防止或延缓钢结构的锈蚀，可根据使用性质、环境介质类型等因素，采用涂料覆盖法或金属覆盖法。某单位食堂为17.5m直径圆形砖墙上扶壁柱承重的单层建筑，屋盖系统为17.5m直径的悬索结构，悬索由90根直径为7.5mm的钢绞索组成。该建筑于建成20年后突然发生屋盖整体坍塌，90根钢绞索全部沿周边折断，但周围砖墙和圈梁无塌陷损坏。
  　总之，钢结构建设工程项目规模大、人员多、环境复杂、周期长，安全隐患数不胜数。
任何一起安全事故的发生直接关系到人的生命财产及社会环境的稳定，所以必须高度重视。与传统建筑一样，只有妥善地平衡人、物与建设资金的关系才能使钢结构建筑得到良性的发展。
  　
  　参考文献：
  　[1]程统然.钢结构工程施工过程质量问题及管理措施研究[D].东南大学，2019.
  　[2]李海东.建筑结构设计中钢结构存在的问题研究[J].居舍，2018（24）：125.
  　[3]张红.房屋建筑钢结构施工质量控制研究[J].中国建筑金属结构，2013（12）：13.
  　

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