钢结构常见质量事故研究

毛卓奇

摘 要：随着我国城镇化建设不断深入推进，钢结构工程越来越受到人们的普遍关注。然而，钢结构质量事故却没有得到应有的重视。如何提高钢结构工程质量问题是一项重要的课题。本文对钢结构的缺陷、钢结构几种常见的质量事故破坏形式进行了研究，以期为提高我国钢结构工程质量提供理论参考。

关键词：钢结构；质量事故；缺陷；破坏形式

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0038-01

1 钢结构的缺陷

1.1 钢材材料自身缺陷

钢材是钢结构的基本原材料，如果钢材质量存在缺陷则可想而知会严重影响钢结构工程质量。钢材质量的控制，要从冶炼 、浇注与轧制等环节中认真做好质量控制工作。假如在这些环节中存在一些问题则会导致钢材质量明显下降以及并存在多种缺陷。人们在实践中发现，钢材料的缺陷主要有发裂、夹层、微孔、白点、内部破裂、氧化铁皮、斑疤、夹杂、划痕、切痕、过热、过烧 、脱炭、机械性能不合格、化学成分不合格等缺陷。这些缺陷的发生，在后期可以通过一定方法来补救，比如采取简单处理方式则可恢复其性能，然而有一部分缺陷在热处理、焊接与冷加工等过程中是可以引发各类裂纹，而这些裂纹在很大程度上会给钢结构带来一系列初始缺陷的影响，尤其是在受到外界应力以及承受动力荷载时则会给钢结构造成局部性的脆性断裂[1]。

1.2 加工制作中可能存在的缺陷

研究表明，钢结构在加工制作中所存在的缺陷主要有如下几个方面：

1.2.1 构件在加工制作中会产生多种缺陷

比如所选择的钢材之性能没有达标，导致其在切割、冲孔、冷加工等过程中造成硬化与微裂纹；由于构件在热加工中引发的残余应力使得放样尺寸会存在一定的误差。

1.2.2 在焊接工艺中如果处理不当也会存在多个缺陷

比如由于受到热的影响而导致母材韧性有所降低、钢材发生硬化甚至变脆与开裂；出现焊接残余应力；出现裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔合与未焊透等多个焊接缺陷。

1.2.3 在普通螺栓与高强螺栓连接过程中给钢结构带来的缺陷

这些常见的缺陷主要有：在螺栓连接中开孔所造成的钢结构截面削弱；一些普通的螺栓受到动荷载的作用而发生松动现象；高强螺栓在连接预应力的时候发生松弛所导致的滑移变形现象。

1.3 钢结构运输、安装与使用维护中可能存在的缺陷

钢结构在运输过程中可能会引发比较大的变形以及带来一定的损伤；钢结构在吊装过程中可能会引发构件变形以及局部失稳；在安装过程中由于未设置一些临时支撑而引发钢结构变形以及失去稳定性；在施工连接过程中，钢结构质量并没有符合相关设计要求；在使用期间因为地基不稳、出现不均匀沉降等多种现象可能会导致钢结构损坏；由于未给予钢结构进行定期维护而导致钢结构发生严重腐蚀进而影响钢结构的可靠性[2]。

2 钢结构质量事故常见的破坏形式

2.1 钢结构的承载力、刚度失效

在正常使用条件下，由于组成钢结构的材料的强度太大，超过使用强度，此时就会导致钢结构承载力失效。导致钢结构失效的原因有钢材强度的指标不达标；连接强度没有符合相关的要求；改变了使用荷载与条件。当结构构件受到外界影响，但却继续承载，导致结构刚度不能满足设计要求而失效[3]。

2.2 钢结构的失稳

钢结构的整体稳定与局部稳定是钢结构的两大稳定类型。其中，整体稳定跟钢材的牌号、截面、受力作用的位置、结构的长细比等多种因素密切相关。这些因素如果处理不当以及没有支撑，则会引发局部构件的整体失稳。钢结构宽厚比如果比例不当，则会引发钢结构局部稳定。在确保钢结构之局部稳定，可以在结构受力较大的局部部位加设支承加劲肋，这样可以较好地防止钢结构局部失稳。

2.3 钢结构的疲劳破坏

当钢结构受到往复的循环应力就会使钢结构发生疲劳破坏。导致钢结构疲劳之主要因素为：所选择的钢材之抗疲劳性能比较差；结构或构件会受到比较大的应力；在加工制作环节中所引发的初始微裂缝、残余应力与残余变形。

2.4 钢结构的脆性断裂破坏

研究显示，脆性破坏是钢结构发生极限破坏的最危险模式，这种破坏具有突发性，钢结构之塑性变形是不明显的。人们在实践中了总结了影响钢结构发生脆性破坏之因素非常多，比如，所选择的钢材之抗脆性能比较差、构件在加工制作中存在某种或某几种缺陷、构件之应力过度集中、钢结构受到低温的影响或受到冲击荷载的作用。

2.5 钢结构的腐蚀破坏

对于普通的钢结构，其抗腐蚀能力不够好，所以容易发生腐蚀。为此，在一些钢结构工程中，必须高度重视这种腐蚀问题。据有关资料表明，全球每年大概35%之钢铁由于腐蚀而导致失效。因此，防腐蚀对于节省钢材、防范钢结构工程安全事故具有非常大的意义。一般来说，在使用钢结构过程中，需要给予定期检查与维护，如果发现了基本金属发生腐蚀，则应该及时运用测量工具或其他测厚仪来检查腐蚀的削弱程度，然后经过相关计算来确定更换或给予加固。

3 结语

笔者在多年的钢结构工程实践中，对防范钢结构质量事故深有体会，笔者认为关键是要做到以下几点：一是正确选用钢材。如果选材不当则会给工程质量带来事故隐患。二是认真把好钢材加工制作关，否则会使钢材在冷与热加工等环节中受到残余应力与残余变形，从而降低钢结构的稳定承载力以及引发疲劳破坏。三是构件在运输中应该认真做好防护工作，以防止构件塑性变形，从而避免钢结构之安装偏差的发生。四是钢结构在施工中要做好施工临时支撑工作，待钢结构在形成空间受力体系之前，应该及时架设一些临时支撑，防止钢结构面外之整体倾覆。

总之，我们要加强对钢结构的认识，充分了解钢结构的各种破坏形式，从而才能更好地在钢结构工程中发现问题以及顺利解决问题，从而有效降低钢结构工程安全质量事故的发生率。

参考文献

[1] 陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社，2005.

[2] 陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].北京：科学出版社，2003.

[3] 钱伟，宋显锐.钢结构工程倒塌事故原因分析与鉴定[J].施工技术，2009（10）.