失稳破坏的原因分析

稳定问题是钢结构最突出的问题,长期以来,许多工程技术人员对强度概念认识清晰,对稳定概念认识淡薄,并且存在强度重于稳定的错误恩想。因此,在大量的接连不断的钢结构失稳事故中付出了血的代价,得到了严重的教训。钢结构的失稳事故分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类,其各自产生的原因如下。

1、整体失稳事故原因分析

（1）设计错误

没计错误主要与设计人员的水平有关。如,缺乏稳定概念;稳定验算公式错误;只验算基本构件的稳定,忽视整体结构的稳定验算;计算简图及支座约束与实际受力不符,设计安全储备过小等等。

（2）制作缺陷

制作缺陷通常包括构件的初弯曲、初偏心、热轧冷加工以及爆接产生的残余变形等。这些缺陷将对钢结构的稳定承载力产生显著影响。

（3）钢结构在安装过程中,当尚未完全形成整体结构之前,属几何可变体系,构件的稳定性很差。因此必须设置足够的临时支撑体系来维持安装过程中的整体稳定性。若临时支撑设置不合理或者数量不足,轻则会使部分构件丧失稳定,重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾覆。

（4）使用不当

结构竣工投入使用后,使用不当或意外因素也是导致失稳事故的主因。例如,使用方随意改造使用功能;改变构件的受力状态;由积灰或增加悬吊设备引起的超载;基础的不均匀沉降和温度应力引起的附加变形;意外的冲击荷载等等。

2.局部失稳事故原因分析

局部失稳主要是针对构件面言,其失稳的后果虽然没有整体失稳严重,但对以下原因引起的失稳也应引起足够的重视。

（1）设计错误

设计人员忽视甚至不进行构件的局郜稳定验算,或者验收方法错误,致使组成构件的各类板件宽厚比和高厚比大于规范限值

（2）构透不当

通常在构件局部受集中力较大的部位,原测上应设置构造加劲助。另外,为了保证构件在运转过程中不变形也须设置横隅、加劲助等。但实际工程中,加劲助数量不足构造不当的现象比较普遍

（3）原始缺陷

原始缺陷包括钢材的负公差严重超规,制作过程中焊接等工艺产生的局部鼓曲和波浪形变形等。

（4）吊点位置不合理

在吊装过程中,尤其是大型的钢结构构件,吊点位置的选定十分重要。吊点位置不同,构件受力的状态也不同。有时构件内部过大的压应力将会导致构件在吊装过程中局部失稳。因此,在钢结构设计中,针对重要构件应在图纸中说明起吊方法和吊点位置。

失稳事故的处理与防范

当钢结构发生整体失稳事故而倒塌后,整个结构已经报废,事故的处理已没有价值。只剩下责任的追究问题;但对于局部失稳事故可以采取加固或更换板件的做法。笔者认为,钢结构失稳事故应以防范为主,以下原则应该遵守

1.设计人员应强化稳定设计理念

防止钢结构失稳事故的发生,设计人员启负着最重要的职责。强化稳定设讨理念十分必要。

(1)结构的整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求,尤其是支撑体系的布置。

(2)结构稳定计算方法的前提假定必须符合实际受力情况,尤其是支座约束的影响。

(3)构件的稳定计算与细部构造的稳定计算必须配合,尤其要有强节点的概念。

(4)强度问题通常采用一阶分析,而稳定问题原则上应采用二阶分析。

(5)叠加原理适用于强度问题,不适用于稳定问题。

(6)处理稳定问题应有整体观点,应考虑整体稳定和局部稳定的相关影响。

2.制作单位应力求减少缺陷

在常见的众多缺陷中,初弯曲、初偏心、残余应力对稳定承载力影响最大,因此,制作单位应通过合理的工艺和质量控制措施将缺陷减低到最小程度。

3.施工单位应确保安装过程中的安全

施工单位只有制定科学的施工组织设计,采用合理的吊装方案,糈心布置临时支撑,才能防止钢结构安装过程中失稳,确保结构安全。

4.使用单位应正常使用钢结构建筑物

使用单位要注意对已建钢结构的定期检查和维护;另一力面,当需要进行工艺流程和使用功能改造时,必须与设计单位或有关专业人士协商,不得擅自增加负荷或改变构件受力。

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知识点：失稳破坏的原因分析与失稳事故的处理与防范