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2024.06.17贵州
建筑工程中钢结构的事故按破坏形式可分为：钢结构失稳、钢结构的脆性断裂、钢结构承载力和刚度失效、钢结构疲劳破坏和钢结构的腐蚀破坏等几种。
1、钢结构失稳
钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。它可分为两类：丧失局部稳固和丧失整体稳固性。
(1)影响结构构件局部稳固性的主要原因有:
①局部受力部位加劲肋构造措施
不合理当在构件的局部受力部位，如支座、较大集中荷载作用点，没有设支承加劲肋，使外力直接传给较薄的腹板而产生局部失稳。构件运输单元的两端以及较长要件的中间如没有设置横隔，截面的几何形状不变难以保证且易丧局部稳固性
②吊装时吊点位置挑选不当
在吊装过程中，由于吊点位置挑选不当，会造成构件局部较大的压应力，从而导致局部失稳。所以钢结构在施工时，施工方案应详细说明正确的起吊方法和吊点位置。
③构件局部稳固不满足要求
如构件工字形、槽形截面翼缘的宽厚比和腹板的高厚比大于限值时，易发生局部失稳现象；在组合截面构件设计中尤应注意。
(2)影响结构构件整体稳固性的主要原因有:
①构件有各类初始缺陷，在构件的稳固性分析中，各类初始缺陷对其极限承载力的影响比较显著。
②施工暂时支撑体系不够，在结构的安装过程中，由于结构并未完全形成一个设计要求的受力整体或其整体刚度较弱，因而需要设置一些暂时支撑体系来保证结构或构件的整体稳固。
③构件受力条件的改变钢结构使用荷载和使用条件的改变，如超载、节点的破坏、温度的变化、基础的不平均沉降、意外的冲击荷载、结构加固过程中运算简图的改变等，引起受压构件应力增加，或使受拉构件转变为受压构件，从而导致构件整体失稳。
④构件整体稳固不满足要求影响
它的主要参数为长细比。应注意载面两个主轴方向的运算长度可能有所不同，以及构件两端实际支承情形与运算支承间的区别。
案例:2020年3月7日泉州欣佳酒店发生坍塌，业主私自违法改建，在建筑内部增加夹层，欣佳酒店建筑物由原4层违法增加夹层改建成7层，达到极限承载能力并处于坍塌临界状态，加之事发前对底层支承钢柱违规加固焊接作业引发钢柱失稳破坏，导致建筑物整体坍塌。
2021年2月6日晋江市西滨镇农场在建项目，据现场专家透露是浇筑水泥时，H型钢柱的弱轴失稳引起整体倒塌。
下图是整体失稳破坏案例：
局部失稳如下
2、钢结构的脆性断裂
钢结构脆性断裂是其极限状态中最危险的破坏形式之一。脆性断裂是指钢材或钢结构在低名义应力(低于钢材屈服强度或抗拉强度)情况下发生的突然断裂破坏。钢结构的脆性断裂通常具有以下特征:
a.破坏时的应力常小于钢材的屈服强度f，有时仅为f的0.2倍
b.破坏之前没有显著变形，吸收能量小，破坏突然发生，无事故先兆
c.断口平齐光亮
影响钢结构脆性断裂的原因主要有:
(1)材质缺陷
当钢材中碳、硫、磷、氧、氮、氢等元素的含量过高时。将会严重降低其塑性和韧性，脆性则相应增大。通常，碳导致可焊性差;磷、氧导致“热脆”;磷、氮导致“冷脆”;氢导致“氢脆”。另外钢材的冶金缺陷，如偏析、非金属夹杂、裂纹以及分层等也将大大降低钢材抗脆性断裂的能力。
(2)构件制作加工缺陷
构件的高应力集中会使构件在局部产生复杂应力状态,它们也将影响构件局部的塑性和韧性，限制其塑性变形，从而提高构件脆性断裂的可能。
(3)钢板厚度
钢板厚度对脆性断裂有较大影响，通常钢板越厚，脆性破坏倾向愈大。“层状撕裂”问题应引起高度重视。
(4)钢材抗脆性断裂性能差
钢材的塑性、韧性和对裂纹的敏锐性都影响其抗脆性断裂性能，其中冲击韧性起决定作用。低合金钢材的抗脆性断裂性能比普通碳素钢优越；普通碳素钢中镇静钢、半镇静钢和沸腾钢的抗脆性断裂性能依次降低。
(5)低温顺动载
随着温度降低，钢材的屈服强度f和抗拉强度fu会有所升高，而钢材的塑性指标截面收缩率却有所降低，即钢材会变脆。动载对钢结构的破坏，往往是很突然的，无明显塑性变形，出现脆性破坏特点。
(6)应力集中
3、钢结构承载力和刚度失效
(1)钢结构刚度失效
钢结构刚度失效指产生影响其连续承载或正常使用的塑性变形或振动。其主要原因为:
①结构支撑体系不够
支撑体系是保证结构整体和局部刚度的重要组成部分。它不仅对抵制水平荷载和抗地震作用、抗振动有利，而且直接影响结构正常使用。
②结构或构件的刚度不满足设计要求:
如轴压构件不满足长细比要求:受弯构件不满足充许挠度要求；压弯构件不满足上述两方面要求等。
(2)钢结构承载力失效
钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超越而导致破坏。其主要原因为:
①连接件强度不满足要求
焊接连接件的强度取决于焊接材料强度及其与母材的匹配、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查和控制、焊接对母材热影响区强度的影响等:焊栓连接强度的影响原因为:螺栓及其附件材料的质量以及热得理成效、螺栓连接的施工技术工艺的控制,特别是高强螺栓预应力和摩擦面的处理、螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中等
②使用荷载和条件的改变
包括运算荷载的超越、部分构件退出工作引起其他构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不平均沉降引起的附加应力等。
③钢材的强度强度指标不合格
在钢结构设计中有两个强度指标:屈服强度fy和抗拉强度fu；另外，当结构构件承担较大剪力或扭矩时，钢材抗剪强度fv也是重要指标。
4、钢结构疲劳破坏
钢结构疲劳分析时，习惯上当循环次数N<10”时称为低周疲劳:n>10时称为高周疲劳如果钢结构构件的实际循环应力特点和实际循环次数超过设计时所采取的参数,就可能发生疲劳破坏。此外影响钢结构疲劳破坏的原因还有:结构构件中有较大应力集中区域:所用钢材的抗疲劳性能差;钢结构构件加工制作时有缺陷其中裂纹缺陷对钢材疲劳强度的影响比较大;钢材的冷热加工、焊接工艺所产生的残余应力和残余变形对钢材疲劳强度也会产生较大影响。
5、钢结构腐蚀破坏
二、预防钢结构事故发生的措施
要防止钢结构的事故，必须对钢结构的制作，焊接、高强螺栓的连接、安装、防腐等进行严格的质量控制。
1、钢结构制作时质量控制主要有:
(1)应保证钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、截面收缩率和硫、磷等有害元素的极限含量，对焊接结构还应保证碳的极限含量，必要时，尚应保证冷弯试验合格。
(2)要严格控制钢材切割质量，切割前应清除切割区内铁锈、油污，切割后断口处不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘熔瘤、飞溅物和毛刺等。
(3)要观察检查构件外观，以构件正面无明显凹面和伤害为合格
(4)各种结构构件组装时顶紧面贴紧不少于75%，且边缘最大间隙不超过0.8mm。
(5)构件制作偏差应符合《建筑安装工程质量检验评定标准》。
2、钢结构焊接时质量控制主要有:
(1)焊条、焊剂和施焊用的保护气体等必须符合设计要求和钢结构焊接的专门规定。
(2)焊工必须经考试合格，取得相应施焊条件的合格证书。
(3)承担拉力或压力且要求与母材等强度的焊缝必须经超声波、X射线探伤检验符合国家有关规定。
(4)焊缝表面严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅物等缺陷。气孔、咬边必须符合施工规范规定。
(5)焊缝的外观应进行质量检查，要求焊波较平均,明显处的焊渣和飞溅物应清除干净。焊缝尺寸的答应偏差和检验方法均应符合规范要求。
3、钢结构高强螺栓连接时质量控制主要有:
(1)高强螺栓的型式、规格和技术条件必须符合设计要求和有关标准规定。高强螺栓必须经试验确定扭矩系数或复验螺栓预拉力。当结果符合钢结构用高强螺栓的专门规定时，方准使用。
(2)构件的高强螺栓连接面的摩擦系数必须符合设计要求。表面严禁有氧化铁皮、毛刺焊疤和油污。
(3)高强螺栓必须分两次拧紧、初拧、终拧质量必须符合施工规范和钢结构用高强螺栓的专门规定。
(4)高强螺栓接头外观要求:正面螺栓穿入方向一致，外露长度不少于2扣。
4、钢结构安装时质量控制主要有:
(1)构件必须符合设计要求和施工规范规定，由于运输、堆放和吊装造成的构件变形必须矫正。
(2)垫铁与柱底面和基础接触紧贴平稳，点焊坚固。砂浆强度必须符合规定。
(3)构件中心，标高基准点等必须符合规定。
(4)结构外观表面干净，结构大面无焊疤、油污和泥砂。
(5)磨光顶紧的构件安装面要求顶紧面紧贴不少于70%，边缘最大间隙不超过0.8mm。
(6)安装的答应偏差和检难方法均应按国家的有关规范执行。
5、钢结构防腐处理质量控制应做到:
(1)油漆、稀释剂和固化剂种类和质量必须符合设计要求
(2)涂漆基层钢材表面严禁有锈皮、并无焊渣、焊疤、灰尘、油污和水等杂质。用铲刀检查经酸洗和喷丸(砂)工艺处理的钢材表面必须露出金属色泽。