輕型鋼結構工程質量事故分析
張恒
（開封天元網架工程有限公司，河南 開封 475004）
摘要：文章通過具體工程實例，從設計、加工、安裝方面分析了輕型鋼結構工程（網架、門式鋼架）質量事故產生的原因，對工程安全性、適用性和耐久性方面的影響，并提出了防治措施與方法，對從事鋼結構工程生產管理、加工及施工技術人員具有一定參考價值。
關鍵詞：鋼結構工程；工程質量事故；工程實例；工程技術
中圖分類號： 文獻標識碼： 文章編號：
鋼結構的抗拉、抗壓強度相對較高，構件斷面小，自重較輕，結構性能好，建設速度快，環境污染小，所以鋼結構工程適用多種結構形式和場所，結構形式如：柱、梁、桁架、剛架、拱、網架、懸索等。適用場所如：工業廠房、高層建筑、體育場館、鋼構住宅、橋梁及各種公共建筑。特別是北京奧運場館、上海世博場館的建設，鋼結構工程大量廣泛應用，充分體現了鋼結構的特點和優點。雖然鋼結構工程大量廣泛推廣應用，但是鋼結構工程設計、加工和安裝中的許多復雜問題及技術難題還沒有被深刻了解認識到。鋼結構工程，特別是鋼結構安裝工程，屬高危險行業，因此，輕型鋼結構對設計人員、加工人員和安裝人員素質要求較高。稍有粗心大意、考慮不周和經驗不足將會出現質量安全事故，甚至整體倒塌，造成嚴重責任事故。鋼結構工程質量事故按其時間階段劃分可分為設計原因事故、加工原因事故、施工原因事故和使用原因事故。按造成事故的因素可分為單一因素、多種因素和復雜因素。
一、輕型鋼結構工程常見質量事故
（一）、網架工程常見質量事故
(1)．桿件彎曲變形或局部斷裂；
(2)．桿件封板或錐頭焊縫連接破壞；
(3)．節點變形或斷裂
(4)．焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫超過規定標準；
(5)．高強螺栓斷裂或從球節點中拔出；
(6)．桿件在節點相碰，上弦支撐時支座腹桿與支承結構相碰；
(7)．支座節點位移；
(8)．網架撓度過大，超過了設計規定相應設計值的1.15倍。
（二）、門式剛架工程常見質量事故
（1）、主要構件變形、扭曲；
（2）、預埋件不符圖紙、規范要求，高差超標，間距超標；
（3）、鋼架整體垂直度和整體平面彎曲超差，梁柱端板孔位不對應，大小錯位；
（4）、主要受力節點焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫超過規定標準等；
（5）、附屬穩定結構如：支撐、系桿、隅撐等位置不合理、或加工錯誤；
（6）、次要構件不符合質量要求。
二、主要原因
(一)設計原因
（1）．結構形式選擇不合理, 桿件截面匹配不合理，忽視構件初彎曲、初偏心和次應的
影響，設計時．荷載低算和漏算或荷載組合不當；
（2）、材料選擇不合理；
（3）、計算方法選擇、假設條件、電算程序有誤未能發現；
（4）、結構設計計算后，不經復核就進行材料代換，導致超設計值強度構件出現；
（5）、圖紙錯誤或不全。如尺寸標注混亂，設計說明不清，對材料、工藝要求、施工程
序及特殊要求部位有遺漏；
（6）、節點構造有誤，細部考慮不全面。
(二)加工原因
（1）、管理混亂，不同規格、鋼號、材質材料混雜使用；
（2）、構件下料尺寸有誤，構件長細比不符設計要求；
（3）、網架桿件剖口未打、對接時焊縫不加襯管或不按設計要求焊接；
（4）、連接高強螺栓不合格；
（5）、構件加工有缺陷，螺栓球孔角度偏差大；
（6）、焊縫質量差，焊角尺寸未達到設計要求；
(三)網架安裝原因
（1）、地面拼裝時支撐點不均勻，受力不合理，拼裝時誤差積累，個別桿件錯誤，導致受力改變，造成網架或個別桿件變形。
（2）、焊接工藝、焊接順序有誤，產生焊接應力，導致變形。
(3)、整體吊裝時，吊點選擇不合理，沒有對吊點進行反力驗算、桿件超應力驗算、撓度驗算、對超應力處進行必要加固措施。
(4)、整體吊裝時，各吊點起升速度不同，位移、高差超過允許范圍，導致變形、破壞。
(5)、施工方案選擇錯誤，沒有根據網架結構形式、現場施工條件合理選擇方案，安裝時不能形成幾何不變體系，導致變形、破壞。
(6)、網架支座預埋件、預埋螺栓或柱頂偏移較大，就位困難，強迫就位，導致改變支座
受力條件，桿件變形。
(7)、安裝人員粗心大意，桿件位置、球角度有誤。
(8)、上弦支撐時，誤差積累過大，導致支座位移，腹桿與支撐面相碰。
(四) 門式剛架安裝原因
(1)、較長構件運輸、堆放時墊放不平整，長時間放置，導致變形、扭曲。
（2）、預埋螺栓位置不正，安裝時沒有復測、沒有校正，導致柱、梁變形、扭曲，鋼架整體垂直度、平面彎曲超差。
（3）、梁柱端板孔位不對應、錯位，安裝時端板沒有對正，螺栓緊固時沒有按順序緊固。
（4）、現場焊接時沒有按焊接規程操作或焊工技術問題，導致焊縫不飽滿或有氣泡、夾渣、微裂縫。
（5）、安裝時沒有詳細、認真領會圖紙，導致個別構件位置錯誤。
（6）、安裝前沒有按工程實際情況制定詳細施工方案、進行技術交底，導致工序顛倒等現像。
（7）、施工不按順序進行，鋼架沒有形成穩定結構進行下道工序施工，導致整體失穩。
（8）、鋼柱剛接插入式柱基時，混凝土達不到強度或柱腳固定不牢，進行上部構件安裝，導致結構失穩。
(五)使用及其他原因
(1)使用荷載超過設計荷載。
（2）使用環境變化。
（3）基礎發生不均勻沉降。
（4）自然災害。
三、工程實例
工程實例一：某工廠，跨度31.5米,長78米，上弦支撐正放四角錐螺栓球網架，在主廠房屋頂網架施工期間的主體結構突然整體坍塌，造成重大事故。
現場調查發現：不少下弦桿件斷裂、彎曲，部分高強螺栓斷裂，腹桿壓曲、螺栓彎曲或斷裂較普遍，球桿連接斷裂，網架支座墜落。
原因分析：（1）、加工原因，材料管理混亂，沒有對進場材料進行必要的檢測，個別桿件含碳量偏低、個別高強螺栓強度達不到合格標準；
（2）、施工原因，施工不按照施工組織設計進行施工是造成網架整體塌落的主要原因。網架安裝時先整體吊裝，然后由一端向另一端高空散裝。拼裝形成穩定單元體系時，沒有對完成部分網架支座位移、撓度進行觀察、測量，沒有對網架支座調整和固定，沒有對網架跨中做必要支撐就進行高空散裝、屋面施工，導致網架個別螺栓緊固不到位，網架撓度大，整體尺寸變化，桿件及螺栓球節點受力與設計工況不符，節點螺栓剪切力過大，螺栓斷裂，導致網架坍塌。
支座處腹桿與螺栓球連接時，個別螺栓孔不對應，采用簡單焊接，其承載力僅達到設計值的40%左右。
施工沒有按程序、規范進行，因工程工期緊，在網架主體沒有完工、支座沒有焊接的情況下，屋面施工班組開始進行屋面作業，屋面荷載加大，加速了網架的整體坍塌。
工程實例二：某工業廠房結構為門式鋼架，長120米，寬72米，跨度24米，三聯跨結構，檐高12米，柱距6米，柱腳為鉸接，主體鋼架施工期間，突然整體倒塌，導致已安裝部分主體結構倒塌變形，起重機械被砸。
原因分析：（1）、設計原因，因主要考慮節約成本，梁、柱截面相對較小，沒有充分考慮施工荷載的影響，導致個別構件失穩壓曲整體坍塌。對于這種大跨度剛架，施工階段設計非常重要，要適當考慮到施工組織的不合理性性。另外對于這種大跨度剛架，中柱采用搖擺柱
，雖說規范沒有禁止，但在實際工程中是不可取得，這樣設計對梁的平面內、平面外穩定都很不利，尤其是在施工階段，整個結構的支撐系統不完整，中柱剛接就顯得意義重大。
（2）施工原因，從施工上分析吊車梁都已經安裝上了，但整個支撐系統卻極不到位，系桿和隅撐都沒有安裝。由于支撐不完整，造成了設計狀態與實際狀態的巨大差異，尤其體現在平面外計算長度上。安裝兩跨后應及時校正、安裝好檁條和支撐----剪刀撐,水平支撐,隅撐,形成一整體框架．也就是說，其倒塌前的狀態，是處于不穩定狀態，這時候不需要有太大的橫向力，就足以使其徹底傾覆。
四、結語
輕型鋼結構工程，在設計階段，要考慮到加工制作、施工安裝階段的不利因素，在加工、施工階段，也要考慮到設計階段的各種設計假設，各個環節嚴格把關。這就要求做到合理、嚴謹的設計、施工交底，預防質量事故發生。