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某钢结构工业厂房倒塌事故分析

摘要:本文针对某钢结构工业厂房倒塌事故,通过现场检查和内力计算对该厂房的倒塌事故进行了全面分析,并对当前钢结构设计和施工给出了合理建议。
关键词:钢结构 倒塌 内力计算

  一、引言

  随着我国经济的飞速发展,各地新建厂房的数量迅速增长,钢结构因其施工速度快、 用量省、适应性强等优点越来越多地被应用于工业建筑领域,随之也出现了众多钢构公司,但由于无序的竞争,在建设过程中,不规范的设计制造和施工使得各种事故屡见不鲜,本文介绍了一起钢结构厂房的倒塌事故,并分析了厂房倒塌的原因。

  二、工程概况

  某生产车间为单层四跨轻钢厂房,屋面采用压型钢板檩条为冷弯薄壁型钢檩条,屋架为变截面H型钢梁门式刚架,跨度为35m,总长80m。厂房建筑面积约为11200㎡。原设计檩条为连续Z型檩条,而施工当中,将其施工为简支檩条,连续钢梁在中间支座处也被施工为铰接,已投入使用2年,业主在使用期间又在檩条上增加了消防喷淋。

  三、破坏情况

  该厂房建成投入使用仅2年多, 就因屋面气楼内积灰严重,在一场大雪的作用下造成屋架主梁整体失稳,导致结构整体倒塌。

  四、现场检测

  该厂房在施工过程中未按照图纸施工,连续的钢梁及檩条支座处均被做成铰接;屋架之间未设水平支撑;局部焊缝存在缺陷,如焊缝高度不够,焊缝出现裂纹撕裂现象;部分屋盖檩条直接放在上弦杆的中间,未放于桁架节点上,局部钢柱腹板扭曲;钢梁明显扭曲、折断;钢梁与柱连接节点拉开;屋面檩条扭曲弯折;彩钢板部分塌陷。

  五、结构计算

  (一)主结构验算

  为分析厂房倒塌原因,选择一榀钢架进行验算复核,考虑到在中间支座,钢梁为铰接,故仅取中间跨钢梁并按照两端简支考虑进行计算,荷载选用倒塌当日实际荷载进行计算,恒荷载为0.25KN/㎡ ,雪荷载为0.285KN/㎡ ,喷淋荷载等效为0.02 KN/㎡,采用PKPM软件对屋架的承载力和稳定性进行了分析。计算结果如下,其中梁单元1截面为:(H600*240*6*12);梁单元2截面为:H550*200*6*12 ;梁单元4截面为:(H550*200*6*8),梁单元3、5、6与之对称,为了计算方便,在PKPM运算中统一取为H600*240*6*12。

  PKPM计算的一部分结构数据:

  Nfr=1,Ntw=1,GDx=0.4861E+05>20*0.4358E+03,该层X向满足整体稳定要求,不需要考虑P-Δ效应;

  Nfr=1,Ntw=1,GDy=0.3406E+06>20*0.4358E+03,该层Y向满足整体稳定要求,不需要考虑P-Δ效应;

  楼层抗剪承载力、及承载力比值:

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

  在当时雪荷载的作用下,梁中最大弯矩271.92mm远超过了受弯构件的挠度容许值L/400=87.5mm,导致整个屋盖破坏主要是挠度过大,主钢梁失稳破坏。

  (二)次结构验算

  该檩条为跨度为8.1m的简支檩条,截面为Z200*70*20*2.5 ,中间设有两道拉条,使用结构力学求解器,求出檩条在两个方向的弯矩。

  由于悬吊水管荷载存在偏心,按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)5.33考虑双力矩B按照跨中弯矩相等原则,将分水管集中荷载等效为均布荷载,大小为0.1KN/m ;查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)附表A.4 得到B=0.009KN/㎡,由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)附表A.2得到φbx=0.53

  跨中截面

  强度 σ=Mx/Wx+My/Wy+B/Wω=127.4Mpa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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