摘要:本文針對某鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房倒塌事故,通過現(xiàn)場檢查和內(nèi)力計算對該廠房的倒塌事故進行了全面分析,并對當前鋼結(jié)構(gòu)設計和施工給出了合理建議。
關鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 倒塌 內(nèi)力計算

  一、引言

  隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各地新建廠房的數(shù)量迅速增長,鋼結(jié)構(gòu)因其施工速度快、 用量省、適應性強等優(yōu)點越來越多地被應用于工業(yè)建筑領域,隨之也出現(xiàn)了眾多鋼構(gòu)公司,但由于無序的競爭,在建設過程中,不規(guī)范的設計制造和施工使得各種事故屢見不鮮,本文介紹了一起鋼結(jié)構(gòu)廠房的倒塌事故,并分析了廠房倒塌的原因。

  二、工程概況

  某生產(chǎn)車間為單層四跨輕鋼廠房,屋面采用壓型鋼板檁條為冷彎薄壁型鋼檁條,屋架為變截面H型鋼梁門式剛架,跨度為35m,總長80m。廠房建筑面積約為11200㎡。原設計檁條為連續(xù)Z型檁條,而施工當中,將其施工為簡支檁條,連續(xù)鋼梁在中間支座處也被施工為鉸接,已投入使用2年,業(yè)主在使用期間又在檁條上增加了消防噴淋。

  三、破壞情況

  該廠房建成投入使用僅2年多, 就因屋面氣樓內(nèi)積灰嚴重,在一場大雪的作用下造成屋架主梁整體失穩(wěn),導致結(jié)構(gòu)整體倒塌。

  四、現(xiàn)場檢測

  該廠房在施工過程中未按照圖紙施工,連續(xù)的鋼梁及檁條支座處均被做成鉸接;屋架之間未設水平支撐;局部焊縫存在缺陷,如焊縫高度不夠,焊縫出現(xiàn)裂紋撕裂現(xiàn)象;部分屋蓋檁條直接放在上弦桿的中間,未放于桁架節(jié)點上,局部鋼柱腹板扭曲;鋼梁明顯扭曲、折斷;鋼梁與柱連接節(jié)點拉開;屋面檁條扭曲彎折;彩鋼板部分塌陷。

  五、結(jié)構(gòu)計算

 。ㄒ唬┲鹘Y(jié)構(gòu)驗算

  為分析廠房倒塌原因,選擇一榀鋼架進行驗算復核,考慮到在中間支座,鋼梁為鉸接,故僅取中間跨鋼梁并按照兩端簡支考慮進行計算,荷載選用倒塌當日實際荷載進行計算,恒荷載為0.25KN/㎡ ,雪荷載為0.285KN/㎡ ,噴淋荷載等效為0.02 KN/㎡,采用PKPM軟件對屋架的承載力和穩(wěn)定性進行了分析。計算結(jié)果如下,其中梁單元1截面為:(H600*240*6*12);梁單元2截面為:H550*200*6*12 ;梁單元4截面為:(H550*200*6*8),梁單元3、5、6與之對稱,為了計算方便,在PKPM運算中統(tǒng)一取為H600*240*6*12。

  PKPM計算的一部分結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù):

  Nfr=1,Ntw=1,GDx=0.4861E+05>20*0.4358E+03,該層X向滿足整體穩(wěn)定要求,不需要考慮P-Δ效應;

  Nfr=1,Ntw=1,GDy=0.3406E+06>20*0.4358E+03,該層Y向滿足整體穩(wěn)定要求,不需要考慮P-Δ效應;

  樓層抗剪承載力、及承載力比值:

  X向承載力0.3836E+04,Y向承載力0.1438E+05Ratio_Bu:X,Y1.00:1.00

  在當時雪荷載的作用下,梁中最大彎矩271.92mm遠超過了受彎構(gòu)件的撓度容許值L/400=87.5mm,導致整個屋蓋破壞主要是撓度過大,主鋼梁失穩(wěn)破壞。

 。ǘ┐谓Y(jié)構(gòu)驗算

  該檁條為跨度為8.1m的簡支檁條,截面為Z200*70*20*2.5 ,中間設有兩道拉條,使用結(jié)構(gòu)力學求解器,求出檁條在兩個方向的彎矩。

  由于懸吊水管荷載存在偏心,按照《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范》(GB50018-2002)5.33考慮雙力矩B按照跨中彎矩相等原則,將分水管集中荷載等效為均布荷載,大小為0.1KN/m ;查《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范》(GB50018-2002)附表A.4 得到B=0.009KN/㎡,由《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范》(GB50018-2002)附表A.2得到φbx=0.53

  跨中截面

  強度 σ=Mx/Wx+My/Wy+B/Wω=127.4Mpa