摘 要:本文分析了鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故的發(fā)生有設計、制作、施工等各個方面的原因,提出了防止事故應采取的對策,以達到提高工程質(zhì)量的目的。
關鍵詞:網(wǎng)架結(jié)構(gòu);事故;處理
1、前言
鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比,具有強度高、自重輕、塑性和韌性好、裝配化程度高、施工周期短、建筑垃圾少、環(huán)境污染小等優(yōu)點。因此,應用越來越普遍。失穩(wěn)也稱為屈曲,是指鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失了整體穩(wěn)定性或局部穩(wěn)定性,屬承載力極限狀態(tài)的范圍。由于鋼結(jié)構(gòu)強度高,用它制成的構(gòu)件比較細長,截面相對較小,組成構(gòu)件的板件寬而薄,因而在荷載作用下容易失穩(wěn)成為鋼結(jié)構(gòu)最突出的一個特點。因此在鋼結(jié)構(gòu)設計中穩(wěn)定比強度更為重要,它往往對承載力起控制作用。
2? 失穩(wěn)的類型及特點
鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)可分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。但就性質(zhì)而言,又可分為以下三類。
1)平衡分岔失穩(wěn)
完善的(即無缺陷,挺直的)軸心受壓構(gòu)件和完善的中面受壓平板的失穩(wěn)都屬于平衡分岔失穩(wěn)問題。屬于這一類的還有理想的受彎構(gòu)件以及受壓的圓柱殼等。
平衡分岔失穩(wěn)也叫分支點失穩(wěn),稱為第一類穩(wěn)定問題。還可分為穩(wěn)定分岔失穩(wěn)和不穩(wěn)定分岔失穩(wěn)兩種。
?。?)穩(wěn)定分岔失穩(wěn)
這類屈曲的特點是有一穩(wěn)定的平衡狀態(tài),結(jié)構(gòu)在到達臨界狀態(tài)時,從未屈曲的平衡位形過渡到無限鄰近的屈曲平衡位形,即由直桿而出現(xiàn)微變。此后變形的進一步加大要求荷載增加。直桿軸心受壓和平面在中面受壓都屬于此類情況,板有較顯著的屈曲后強度,目前在門式剛架設計中已得到利用。
(2)不穩(wěn)定分岔失穩(wěn)
結(jié)構(gòu)屈曲后只能在遠比臨界荷載低的荷載下維持平衡位形。例如承受均勻軸向荷載柱殼;承受均勻外壓力的全球殼;綴條柱;薄壁型鋼方管壓桿等。此類屈曲也叫“有限干擾屈曲”,因為在有限干擾作用下,在達到分岔屈曲荷載前就可能由半屈曲平衡位形轉(zhuǎn)到非鄰近的屈曲平衡位形。
2)極值點失穩(wěn)
極值點失穩(wěn)也稱為第二類穩(wěn)定問題。具有極值點失穩(wěn)的偏心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線只有極值點B,沒有出現(xiàn)如理想軸壓構(gòu)件那樣在同一點存在兩種不同變形狀態(tài)的分岔點,構(gòu)件彎曲變形的性質(zhì)沒有改變,故此失穩(wěn)稱為極值點失穩(wěn)。它是指建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件,在塑性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的承載能力。象雙向受彎構(gòu)件、雙向彎曲壓彎構(gòu)件的彈塑性彎扭失穩(wěn)都屬于極值點失穩(wěn)。對于實際的軸壓構(gòu)件,由于初彎曲、初偏心等幾何缺陷的存在也應屬于偏心受壓構(gòu)件的范疇。因此極值點失穩(wěn)現(xiàn)象十分普遍。
3)躍越失穩(wěn)
此類屈曲的特點是:既無平衡分岔點,又無極值點,但和不穩(wěn)定分岔失穩(wěn)又有一些相似。結(jié)構(gòu)由一個平衡位形突然跳到另一個平衡位形,其間出現(xiàn)很大的變形,都是從喪失穩(wěn)定平衡后經(jīng)歷一段不穩(wěn)定平衡,然后重新獲得穩(wěn)定平衡。屬于此類失穩(wěn)的有鉸接坦拱、扁殼、扁平的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。此類屈曲雖然在發(fā)生躍越后荷載可以大于臨界值,但實際工程中不允許出現(xiàn)這樣大的變形,由于過大的變形會導致結(jié)構(gòu)破壞,故應該以臨界荷載作為承載的極限。
3? 失穩(wěn)破壞的原因分析
穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)最突出的問題,長期以來,在大量工程技術(shù)人員的頭腦里,強度的概念清晰,穩(wěn)定的概念淡漠,并且存在強度重于穩(wěn)定的錯誤思想。因此,在大量的接連不斷的鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故中付出了血的代價,得到了嚴重的教訓。鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故分為整體失穩(wěn)事故和局部失穩(wěn)事故兩大類,各自產(chǎn)生的原因如下。
3.1整體失穩(wěn)事故原因分析
1)設計錯誤
設計錯誤主要與設計人員的水平有關。如缺乏穩(wěn)定概念;穩(wěn)定驗算公式錯誤;只驗算基本構(gòu)件穩(wěn)定從而忽視整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算;計算簡圖及支座約束與實際受力不符,設計安全儲備過小等等。