钢结构脆性破坏浅析.PDFVIP

第 28卷 第 3期 广西大学学报 (自然科学版) Vo1．28。No．3 2003年 9月 JournalofGuangxiUniversity (NatSciEd) sept．。2003 文章编号 ：1001—7445(20o3)03—0254—04 钢结构脆性破坏浅析 苏益声，许安邦，陈宗平 (广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004) 摘要 ：结合工程事故 ，分析 了钢结构脆性破坏的形式特征、影响因素，并针对工程实际中存在的隐患，提出防止 钢结构脆性破坏的措施． 关键词 ：钢结构 I脆性破坏 ；影响因素 ；预防措施 中圈分类号 ：TU391 文献标识码 ：A 上世纪九十年代 以来，我国钢结构逐渐蓬勃发展起来 ，特别是轻型钢结构的发展更是如火如荼．钢 结构因其 自身的优越性 ，越来越受到工程师和用户的青睐．但在推广应用的同时，我们必须对钢结构的 脆性破坏及其影响因素有足够的认识．钢结构的发展史，是伴随着人们对其脆性破坏的不断认识而逐步 发展起来的．文献L1]表明，钢结构破坏事故 中，脆性破坏 占了将近 75 ．今天，虽然材料性能大大提高， 设计计算方法以及施工技术得到不断发展完善，但由于高强钢材的利用，大跨度和高层结构 的不断发 展 ，加上设计和施工中存在的不安全隐患，使得钢结构脆性破坏 问题显得尤其突出． 工程隐患 根据笔者对部分地 区的调查及国内一些资料显示 ，目前钢结构设计、施工、安装过程中存在有如下 隐患 ： 设计方面，部分中小工程不是由具有相应资质的设计单位设计，有的甚至是由非专业人员 “设计” 的，文献[4]显示，像这样的工程 85 发生了事故 ；有些具有资质的设计单位缺乏钢结构设计人员 ，或者 对钢结构理论及设计生疏 ，不熟悉具体的施工操作过程，设计不合理导致施工困难 ，留下隐患；网架结构 的计算模型较准确，各构件经常在接近极限状态下工作 ，因此对超载很敏感． 施工方面，调查发现有部分中小工程的施工单位并不具备钢结构施工资质；施工现场管理混乱，没 有严格的质量管理体系、质量控制及检验制度．钢结构中大多部位一般采用焊缝进行连接，焊接质量直 接影响到结构的安全，因此对焊工要求经过培训 ，执证上岗．但具体操作中，无证焊工仍 占一定比例．对 在建工程 的调查中常发现的有夹渣、气孔 、咬边、弧坑裂纹、未焊满、根部收缩、未焊透或母材未熔等缺 陷，这样的构件内必然存在较大的残余应力和较严重的应力集中，或者强度不足．另外，一些小工程对进 场材料没有经过检验，材料质量没有保证． 使用方面，经常出现使用不适当的情况．如擅 自改变建筑物用途，或经常超载，或不经验算就加层或 加厚屋盖，或对易腐蚀部位没有油漆防护等．这些隐患都是可以引发钢结构脆性破坏事故． 脆性破坏的特征 、影响因素以及防止 钢结构的脆性破坏形式主要有三种 ：失稳破坏，脆断破坏，疲劳破坏．其总体特征是对缺陷非常敏 感 ，破坏发生很突然 ，之前没有明显的塑性变形 ，破坏时构件的应力低于材料的屈服强度 ，带来的损失也 十分惊人． 1 失稳破坏 1．1 失稳破坏的特征 收稿 日期 ：2003一O4—16；修订 日期 ：2003—05—23 作者简介 ：苏益声 (1956一)，男 ，湖南醴陵人，广西大学副教授． 第 3期 苏益声等 ：钢结构脆性破坏浅析 255 结构的稳定性是钢结构的一个突出问题．失稳破坏是指结构受压稳定性不足，突然产生过大变形失 去承载力而导致的破坏，但失稳破坏前只有很小的变形，发生突然，呈明显的脆性破坏特征．在确定构件 的稳定承载力时，并不是使结构或构件的应力低于某一规定的应力，而是要防止一种特殊的不稳定平衡 状态的发生．这种状态的特征是，当荷载有微小的增加时，应力和应变不成 比例 ，且应变显著增长，而增 长量无法确定．这种 内部抗力的突然崩溃就是失稳现象的特征，不管在破坏瞬间截面应力是否已超弹性 极限．根据文献[1]，国外有人做过统计 ，在 1951年到 1975年所发生的 191起钢结构破坏事故中，稳定