空间钢网架结构事故分析(钢网架结构安装)

摘 要：由于网架和网壳结构的适用性、美观性、可靠性、安全性和经济性，它得到了广泛的应用和迅猛的发展，但是也发生了一些大小不同的事故，本文主要进行了钢网架结构事故分析。

关键词：钢网架结构；事故；分析；方法

网架和网壳结构的适用性、美观性、可靠性、安全性和经济性已为世人所公认，因而它得到了广泛的应用和迅猛的发展。特别是网架结构的应用，我国不论在规模上还是数量上都居于世界的领先地位。但是，随着网架大量应用的同时，也发生了一些大小不同的事故。据不完全统计，自然灾害、意外事故者较少，而大多数事故是责任事故，设计、制作、运输、安装和管理等方面都曾发生过，使国家的财产和人的生命遭受了不少损失。但这些事故并未受到应有的重视，从中吸取教训，引以为戒，本文主要进行了钢网架结构事故分析。

1.事故类型和表现形式

1.1事故类型

（1）按事故造成的危害和损失程度可分为

①恶性事故。网架结构整体或部分塌落，造成了生命和财产的重大损失。

②严重事故。网架结构虽未塌落，但已丧失了承载能力，不能正常使用，不得不报废或重建，造成经济上的重大损失。

③重大事故。事故发生后，网架整体或较多的杆件、节点经过处理或加固后仍可继续使用，但造成了较大的经济损失。

④小事故。网架结构在制造、安装或使用初期，发现局部存在问题和隐患，但可以用较少的时间和资金予以解决，不影响以后的正常使用。

（2）按事故存在的范围可分为

①整体事故。网架结构整体塌落或局部有严重缺陷，影响了结构的完整性，使结构丧失了承载能力和正常使用能力。

②局部事故。网架结构局部有缺陷或严重缺陷，必须及时处理才能保证结构安全正常地使用。

（3）按造成事故因素的多少可分为

①单一因素事故。由于一种因素造成的事故。

②多种因素事故。由于多种因素组合所造成的事故，但其中可以找出最主要的因素。

③复杂因素事故。造成事故的因素很多，但一时难以确切断定何者为主要因素。

1.2主要表现形式

（1）杆件弯曲。

（2）杆件断裂。

（3）杆件与节点焊缝连接破坏。

（4）节点板变形或断裂。

（5）焊缝不饱满或有气泡、夹渣，微裂缝超过标准。

（6）高强螺栓断裂或从球节点中拔出。

（7）杆件在节点相碰，支座腹杆与支承结构相碰。

（8）支座节点移位。

（9）网架挠度过大，超过了规定的要求。

（10）网架结构倒塌。

2.钢网架结构事故原因

2.1设计原因

（1）结构型式选择不合理，支撑体系或再分杆体系设计不周，网架尺寸不合理。如当采用正交正放网架时，未沿周边网格上弦或下弦设置封闭的水平支撑，致使网架不能有效传递水平荷载。

（2）力学模型、计算简图与实际不符。如网架支座构造属于两向约束时，计算时按三向约束考虑。

（3）计算方法的选择、假设条件、电算程序、近似计算法使用的图表有错误，未能发现。

（4）杆件截面匹配不合理，忽视杆件初弯曲、初偏心和次应力的影响。

（5）荷载低算和漏算，或由于网架工况复杂，荷载组合不当。对自然灾害（如地震、风振、温度变化、积水积雪、火灾、大气或有害气体及物质的腐蚀性等）估计不足或处置不当，或对一些大中型网架结构应该进行的非线性分析，稳定性分析，支座不均匀沉降、不均匀侧移，重型桥式吊车对网架的影响，中、重级悬挂吊车对网架的疲劳验算等，没有进行验算和分析。

（6）材料（包括钢材、焊条等）选择不合理。

（7）网架结构设计计算后，不经复核就增设杆件或大面积的代换杆件，从而导致超强度设计值杆件的出现。

（8）设计图纸错误或不完备。如几何尺寸标注不清或矛盾，对材料、加工工艺要求、施工方法及特殊节点的特殊要求有遗漏或交代不清等。

（9）节点型式及构造错误、节点细部考虑不周全。

2.2制作原因

（1）材料验收及管理混乱，不同钢号、规格材料混杂使用，特别是混用了可焊性差的高碳钢，钢管管径与壁厚有较大的负偏差，拼装前杆件有初弯曲而不调直。

（2）杆件下料尺寸不准，特别是压杆超长、拉杆超短。

（3）不按规范规定对钢管剖口，对接焊缝焊接时不加衬管或不按对接焊缝要求焊接。

（4）高强螺栓材料有杂质，热处理时淬火不透，有微裂缝。

（5）球体或螺栓的机加工有缺陷，球孔角度偏差过大。

（6）螺栓未拧紧，网架在使用期间在接缝处出现缝隙，螺栓受水气侵入而锈蚀。

（7）支座底板与底板连接或肋板采用氧气切割而不将其端面刨平，组装时不能紧密顶紧，支座受力时产生应力集中或改变了传力路线。

（8）焊缝质量差，焊缝高度不足，未达到设计要求。

2.3拼装和吊装原因

（1）胎具或拼装平台不合规格即进行网架拼装，使单元体产生偏差，最后导致整个网架的累积误差很大。

（2）焊接工艺、焊接顺序错误，产生很大的焊接应力，造成杆件或整个网架变形。

（3）杆件或单元或整个网架拼装后有较大的偏差而不修正，强行就位，造成杆件弯曲或产生很大的次应力。

（4）对网架施工阶段的吊点反力、杆件内力、挠度等不进行验算，也不采取必要的加固措施。

（5）施工方案选择错误，分条分块施工时，不采取正确的临时加固措施，使此局部网架为几何可变体系。

（6）网架整体吊装时采用多台起重机或拔杆，各吊点起升或下降时不同步，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。

（7）支座预埋钢板、锚栓位置偏差较大，造成网架就位困难，为图省事而强迫就位或预埋板与支座底板焊死，从而改变了支承的约束条件。

（8）看图有误或粗心，导致杆件位置放错。

（9）不经计算校核，随意增加杆件或网架支承点。

2.4使用原因

（1）使用荷载超过设计荷载。如屋面排水不畅，积灰不及时清扫，积雪严重及屋面上随意堆料、堆物等，都会导致网架超载。

（2）使用环境的变化（包括温度、湿度、腐蚀性介质的变化），以及使用用途的改变。

（3）基础的不均匀沉降。

（4）地震作用。

3.钢网架结构事故分析方法

3.1对网架结构设计及加工、安装文件资料进行全面查阅

（1）查阅网架及其相关的下部结构的图纸、计算书、设计修改等资料，注意其支承条件、荷载状况、工况组合及必要的验算是否正确无误。

（2）查阅网架结构的零部件的生产检测记录、材料的质量证明和试验报告、零部件产品合格证书及试验报告、焊缝质量及零部件检验资料等，是否符合国家有关标准的要求。

（3）查阅网架结构安装施工记录及检测验收文件，包括网架就位后的纵横向边长偏差、支承点中心偏移、高度偏差和挠度记录等。

3.2对网架结构实际状况进行全面的调查

（1）调查网架的实际状况，包括总平面尺寸、网格尺寸、网架高度、支承情况、荷载、抗震设防烈度、地基土类别、使用环境等。

（2）检查网架结构零部件及焊缝质量。

（3）查看网架的安装质量，其中包括安装偏差的大小。

（4）检测网架结构的使用现状，如网架挠度、杆件弯曲等。

3.3对网架结构进行必要的验算和复核

（1）首先对原设计进行复核，即以原设计条件为依据，对原杆件截面进行校算，看是否存在超强度设计值杆件。

（2）当原设计有不安全杆件时，按实际的支承状况、荷载和使用状况，用规范允许的强度设计值进行复核，看其是否安全。

（3）当原设计已经改变，如有增设的杆件及大量的截面代换、增加较大孔洞等，则应按实际的结构状况进行复核。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部主编.钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京.中国计划出版社，2002

[2] 戴国欣.钢结构.武汉.武汉理工大学出版社，2007