导航： >> 安全论文>> 建筑安全论文>>正文

钢结构的隐患及应对措施

文档作者：王兴强杨建军姜斌文档来源： 1．中南大学土木建筑学院 2．济南市房屋建设综合开发集团		点击数：	更新时间： 2021年06月04日
下载地址：点击这里	文件大小： 178.12 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：178.12 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：公路中钢架结构桥梁生命周期评估仿真研究

上一篇：建筑电气施工中安全事故的隐患与控制措施

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

钢结构的隐患及应对措施
王兴强 杨建军 姜斌
(1．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075；2．济南市房屋建设综合开发集团，济南250012)
摘要：影响钢结构安全的因素很多，其中钢结构的稳定问题、钢材锈蚀以及钢结构耐火性差等问题成为影响安全的主要
因素。本文论述了钢结构失稳的原因，重点探讨了在设计中如何采用科学的设计理念避免失稳，介绍了钢结构防腐的各项技
术措施以及结构抗火设计理念和具体的防火措施。
关键词：整体失稳、局部失稳、长效防腐、耐火极限
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1003-1324(2006)03-0028·04
随着我国工业与民用建筑设计水平和施工水
平的提高，建筑用钢材的多样化，钢结构得到了广
泛的应用。很多大跨度场馆、高层建筑、构筑物以
及中小型建筑都采用了钢结构。无可置疑，钢结构
有很多优越条件，如钢材的结构组织均匀、强度
高、弹性模量高、塑性和韧性好，适于承受冲击和
地震荷载，钢材的密度与强度之比较小，钢结构与
钢筋混凝土结构相比要轻30％~50％ ，而且钢结构
便于机械化生产，是工程结构中工业化程度最高的
一种。但是，也不能否认，钢结构还存在着缺陷和
隐患。对于钢材本身的材质问题以及耐候性、耐火
性、耐腐蚀性，还存在着大量的研究课题。同时，
大量的事故表明，钢结构构件由于强度高，所用截
面相对较小，也就容易失去稳定。因此，耐火性差、
易锈蚀、易失稳成为钢结构的三大隐患，我们在采
用钢结构时，要时刻警惕，采取合理措施保证钢结
构安全、持久的工作。
l工程结构中钢结构的三大隐患
1．1 失稳
稳定性是钢结构的一个突出问题。钢结构的
失稳分两类：整体失稳和局部失稳，整体失稳大多
数是由局部失稳造成的，当受压部位或受弯部位的
· 28。 2006年第3
长细比超过允许值时，会失去稳定。在各种类型的
钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理
不好，将会造成不应有的损失。现代工程史上不乏
因失稳而造成的钢结构事故，其中影响最大的是
1 907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏，
9000吨钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员75
人遇难。破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。
而美国哈特福特城的体育馆网架结构，平面92m×
1 10m，突然于1978年破坏而落地，破坏起因可能是
压杆屈曲。1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌
落，1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落，我国
1988年也曾发生l3．2×17．99m网架因腹杆稳定位
不足而在施工过程中塌落的事故。从上可以看出，
稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题，一
旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重
的损失，而且会造成人员的伤亡，所以在钢结构设
计中，一定要把握好这一关。
1．2腐蚀
如果失稳是急性病的话，腐蚀则是慢性病。普
通钢材的抗腐蚀性能较差，尤其是处于湿度较大、
有侵蚀性介质的环境中，会较快地生锈腐蚀，削弱
了构件的承载力。钢结构的腐蚀问题正在给世界各
国的国民经济带来巨大的损失。据一些工业发达国
．1Jr．~．-1-"．It- 山东建材信息网http：／／www．sdjc．cn
维普资讯 http://www.cqvip.com
家统计，每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约
占国民经济生产总值的2％ ～4％。美国1975年因
腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占当年国
民生产总值的4．2％，1982年高达1260亿美元； 英
国1969年腐蚀损失为13．65亿英镑，占国民生产总
值的3．5％；日本1976年腐蚀损失为92亿美元，占
国民生产总值的1．8％；据我国1995年统计，腐蚀
损失高达1500亿元人民币以上，约占国民生产总
值的4％。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的
经济损失已高达数千亿美元以上。而且，钢结构由
于腐蚀造成的事故而引起的停工、停产所造成的间
接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。
1．3火灾
钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为
400"(2时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一
半，温度达到600~C时，钢材基本丧失全部强度和
刚度。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构
时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。世界各
国建筑中由于主体钢结构发生火灾而倒塌的工程事
故很多，著名的纽约世贸大厦主体为钢结构，由于
遭恐怖袭击后引发大火，导致大厦在十多分钟内轰
然倒塌。
2 目前针对三大隐患采取的措施
2．1采用科学的设计理念避免钢结构的失稳
钢结构的失稳受很多客观因素影响，如荷载
变化、钢材的初始缺陷、支承情况的不同等。支撑
往往被设计者或施工者所忽视，这也是造成整体失
稳的原因之一。在吊装中由于吊点位置的不同，桁
架或网架的杆件受力可能变号，造成失稳；脚手架
倾覆、坍塌或变形大多是因为连杆不足、没有支撑
造成的。为避免钢结构的失稳，在设计中应遵循以
下设计原则：
2．1．1结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部
分的稳定性要求
目前结构大多数是按照平面体系来设计的，
如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出
平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计
必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平
面稳定计算必须和结构布置相一致。就如上述的
1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落，1985年
((tla东建材
土耳其某体育场看台屋盖塌落，这两次事故都和没
有设置适当的支撑而造成出平面失稳。由平面桁架
组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定
和横隔设置之间的关系。
2．1．2结构计算简图和实用计算方法所依据的简图
相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。
目前设计单层和多层框架结构时，经常不作
框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在
采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计
算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，才
能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实
际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，
需要设定一些典型条件。GBJ17— 88规范对单层
或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本
假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳
定的，即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假
定，框架各柱计算稳定参数的常用方法，往往是
依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计
者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正
确应用。在实际工程中，框架计算简图和实用方
法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两
种，即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的
框架。这两种情况若按规范的系数计算，都会导
致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假
设和具体计算对象应该相一致。
2．1．3设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须
相互配合，使二者有一致性。
结构计算和构造设计相符合，一直是结构设
计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递
弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔
度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计
者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳
定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊
考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支
座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转
动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。
支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水
平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分
析所采取的边界条件。
2．2钢结构的防腐措施
2．2．1常规措施
2006年第3期 ‘29 ‘
维普资讯 http://www.cqvip.com
在钢结构构件表面涂刷非金属涂料防锈，是
目前各国钢结构防止锈蚀的最常用方法，这种方法
效果好，价格低廉，涂料品种较多，选择范围广，
适应性强，不受构件形状和大小的限制。但非金属
涂料的耐久性较差，须定期进行维护。
2．2．2长效防腐措施
大型钢结构，如桥梁、水工结构、塔器、化工
大罐、压力容器等防腐，需要做长效防腐处理(15—
2O年以上)，一般采用热浸镀锌、镀铝技术或热喷
涂锌或铝涂层技术等。其中，最为合适的还是热喷
涂铝或锌(加封闭层)涂层。
电弧喷涂技术在五十年代己经在许多国家的
钢结构制造与维护领域得到一定的应用，但由于当
时电弧喷涂设备技术水平的限制，电弧喷涂被认为
是一种高效率、低质量的热喷涂方法。直到六、七
十年代美国、德国等一些工业发达国家对电弧喷涂
设备进行了比较大的改造，大大提高了涂层的质
量，推动了电弧喷涂技术在钢结构制造的普遍应
用，我国在2O世纪9O年代末期，电弧喷涂技术才
成为近年发展最为迅速的热喷涂技术之一。
2．2．3质量检测
对于每一道防腐施工工序，必须提出明确的
质量技术规范。例如钢结构预处理时的喷砂等级或
手工预处理等级，防腐施工的环境要求，油漆的施
工工艺规程，正确选择的油漆涂层或热喷涂涂层的
结合性能与厚度现场抽样检测，抽样进行模拟环境
下的腐蚀实验，涂层外观检查等等，均需要专人负
责。无论施工方，还是工程使用方，对防腐涂层进
行严格的质量检测时，必须采用较为精密的检测手
段和设备。
近年来冶金行业采用在冶炼中加入适量的磷、
铜、铬和镍，形成耐腐蚀的合金钢，能在表面上形
成致密的防锈层，起到隔离覆盖作用，不失为一种
积极作法。
2．3钢结构的抗火设计措施
长期以来，建筑防火被认为是建筑师设计时
需考虑的问题，结构工程师设计时考虑结构防火
(对结构更适合称抗火)问题的不多。确实，建筑
的防火分隔、避难层的设置、安全疏散出口的布置
等为建筑防火设计问题，目的在于减轻火灾损失，
减少人员伤亡。然而，作为防火分隔的防火墙靠结
· 30‘ 2006年第3
构支承，如果火灾中支承结构破坏，防火墙也起不
了防火分隔作用；还有避难层下的结构如果达不到
耐火时间要求而破坏，造成的人员伤亡将更为严
重；此外，建筑结构构件(如梁、楼板、楼梯等)
在火灾中如果破坏，会影响人员的疏散和消防人员
进入建筑内灭火。因此我国及世界各国建筑防火设
计规范都有建筑结构构件耐火时间(或耐火极限)
的规定。要使钢结构材料在实际应用中克服防火方
面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结
构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防
止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施
是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方
法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结
构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变
弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致
的。下面是几种较为有效的钢结构防火保护措施。
2．3．1外包层
就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成
型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外
包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂
缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对
钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石
灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。
同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水
泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺
栓固定在钢结构上。
2．3．2充水(水套)
空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防
护措施。这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的
温度，水在钢结构内循环，吸收材料本身受热的热
量。受热的水经冷却后可以进行再循环，或由管道
引入凉水来取代受热的水。
2．3．3屏蔽
钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，
或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少
许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一
种最为经济的防火方法。
2．3-4膨胀材料
采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具
有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制
等优点，一般不需要添加辅助设施，且涂层质量
裹趣莹量山东建材信息网http：／／www．sdjc．cn
维普资讯 http://www.cqvip.com
混杂纤维混凝土抗弯冲击性能
史小飞 王艳英
(1．河北道桥工程检测有限公司，石家庄050021； 2．石家庄铁道学院，石家庄050043)
摘要：研究了掺加异型塑钢纤维、钢纤维以及这两种纤维混杂的混凝土梁的抗弯冲击性能。测定了在不~-1纤维掺量下混凝
土梁的初裂冲击次数、破坏冲击次数以及冲击能。试验结果表明：混掺纤维比单掺纤维显著提高了混凝土的冲击能和延性，但
对初裂性能影响不大。
关键词：异型塑钢纤维；钢纤维；混杂纤维；抗弯冲击性能
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1003-1324 (2006)03·0031-04
随着社会的进步，人们对工程结构的使用性能
要求越来越高，混凝土也朝着高强度、高耐久性、高
韧性、抗高温等方面发展。
在实际工程中，工程结构多承受动荷载，动
荷载对结构的损坏程度往往大于静荷载，所以改
善混凝土结构的动态力学性能对提高工程的使用
效益有着重要的意义，也成为结构设计的主要考
虑因素。
众多的研究表明【卜 1，在水泥基体中掺入纤维
可以起到增强、增韧的作用，是改善混凝土在动荷
载作用下工作性能的有效途径。纤维混凝土较之素
混凝土突出的优点表现在其动态力学性能上，冲击
和疲劳性能是反映混凝土动态力学性能的两个重要
指标，它们以不同的性能指标反映了在动荷载下纤
维对混凝土的增强增韧作用。
本文中对钢纤维和异型塑钢纤维混凝土梁的弯
曲冲击特性进行了试验研究，对这两种纤维的单掺
和混掺混凝土的冲击性能进行了比较，并且分析了
轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的先进防
火技术措施。
3 结论
(1)钢结构稳定问题区别于强度问题。在实际
设计中，设计人员应该明确知道结构构件的稳定性
能，以免在设计过程中发生不必要的失稳损失
(2)采取切实可行的防火措施使钢结构的耐火
极限提高到设计规范规定的极限范围。
(3) 在国内，电弧喷涂长效防腐技术是近年
发展起来的新兴技术，受到了越来越广泛的注意，
与涂装技术的有机结合，将更加具有市场的优势。
((山东建材
参考文献
【1】陈绍蕃．钢结构设计原理．【M】．北京，科学出版社，2000．
23．25．
【2】夏志斌，潘有昌．结构稳定理论．【M】．北京，高等教育出版
社．1988．11-12．
【3】陈绍蕃．钢结构稳定设计指南．【M】．北京，中国建筑工业出
版社，1995．
【4】朱步范，罗建华．钢结构稳定性设计计算要点．新疆石油
科技．1998．8(3)：-6
【5】卢家森，张其林．钢结构稳定问题的可靠性研究评述同
济大学学报．
【6】((高层民用建筑钢结构技术规程》
【7】((上海市钢结构防火技术规程)
(收稿日期：2006-04-29)
2006年第3期 。31‘

网友评论 more

建筑安全论文最新内容

03-05