在建钢结构的三种失稳破坏(视频记录倒塌全过程)
自黑abc
自黑abc Lv.2
2023年09月04日 14:48:57
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钢结构的建筑越来越多,近年来也发生了不少重大的工程事故。   事故的原因有管理上的问题,有技术上的不足。   我们这里主要讨论技术方面的问题,希望能够帮助大家更好地了解   钢结构的特点和风险   。 自建房的现状 实际工程中,自建房通常是没有请设计院的,工程量小,设计院也不情愿接。所以经常是拿个“参考图”,讲究点,请个设计师帮忙,就开始搞建设了。


钢结构的建筑越来越多,近年来也发生了不少重大的工程事故。   事故的原因有管理上的问题,有技术上的不足。   我们这里主要讨论技术方面的问题,希望能够帮助大家更好地了解   钢结构的特点和风险  


自建房的现状

实际工程中,自建房通常是没有请设计院的,工程量小,设计院也不情愿接。所以经常是拿个“参考图”,讲究点,请个设计师帮忙,就开始搞建设了。
但如果把自建的砖混房子的那种“经验”认识,也套用到了钢结构上了。这就会把我们这些稍微懂行的吓到。   钢结构和砖混结构有非常大的不同。

钢结构和混凝土结构的区别

混凝土结构为什么不那么容易出问题呢?这就要说一说和钢结构的区别:
混凝土结构
钢结构
经验丰富,普及程度高、较简单
经验不足,普及程度低,设计复杂
现场浇筑,连续性好,节点简单
预制安装,连接节点复杂
施工临时支撑较多
施工临时支撑很少
自重大,不容易失稳
自重轻,容易失稳
施工误差影响较小
对施工误差较敏感
质量好坏较易判断
质量参差不齐,需要专业检测
问题较易修补、调整
问题影响面大,后果较严重
混凝土结构的事故经常是出现在模板支撑、脚手架等方面。

失稳的问题

以上表格的内容,最大的不同是“失稳”。有些设计不当的钢结构会因为“失稳”而倒塌,即使设计好了,施工工序不当也会引起失稳倒塌。
失稳也分不同的情况,通过下面几个例子,聊聊失稳的类型。我们常说的“失稳”,大体上可以分为三类:

1. 整体失稳

整栋房屋的水平方向位移过大,引起结构的不稳定而破坏。
结构专业通常的控制指标有:刚重比、屈曲因子、P-Δ等等。(就不深入了,   稳定性问题研究深 了,就变成   数学微分方程求解 的问题了。)
如果发生整体失稳破坏,就像下面这个事故案例。
截取动图的   视频 来源于网络
在钢结构安装过程中,如果工序没有安排好,没有形成阶段性的稳定体系,风一吹或者受到一点扰动,就会发生下面这种倾倒情况。
截取   动图的   视频 来源于网络

2. 构件失稳

结构设计,总是要先整体再构件到钢柱、钢梁。
常规钢结构采用较多的构件类型是H型钢,经济性很好,但这种钢截面两个方向的受力性能差别很大,达二、三十倍,所以使用不当,就很容易在弱轴方向发生失稳。我们看下面这个事故,钢梁弱轴方向就已经变形严重,直接导致大面积连续倒塌。
钢梁侧向失稳,   截取   动图的   视频 来源于网络
钢柱失稳试验,   截取   动图的   视频 来源于网络

3. 局部失稳

这是钢构件独有的特性,构件由钢板组成,钢板本身也有失稳(屈曲)的问题,所以设计要控制钢板的宽厚比。
钢板屈曲,   截取   动图的   视频 来源于网络
通常失稳的概念会更加广泛,屈曲和失稳有时候很容易混淆,简单用一句话区分,屈曲时,不一定失稳,失稳肯定是屈曲了。也可以这样理解,   屈曲为小变形,失稳是大位移
从下图倒塌案例可以看出屈曲和失稳的先后发生,现场发现钢梁屈曲变形后,上面的安装工人迅速紧急撤离,才没有造成人员伤亡。
钢梁屈曲在先,失稳在后

 

小结

小规模的项目,也很少有设计院愿意接,是事实。但   钢和混有很大的不同,钢结构自建房,要确保安全,还是要请设计师。 当然也可以选择厂家已经成熟的钢结构建筑产品。
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