临沂市轻型钢结构建筑雪灾后的分析和思考

宫文超， 马海彬

(安徽理工大学土木建筑学院， 安徽淮南 232000)

临沂市轻型钢结构建筑雪灾后的分析和思考

宫文超， 马海彬

(安徽理工大学土木建筑学院， 安徽淮南 232000)

随着经济的发展，轻型钢结构凭借其突出的优点在工业建筑中应用越来越广泛。而从近年的几次暴雪灾情看，钢结构建筑倒塌、破坏的事故造成了严重的生命财产损失。为了研究轻型钢结构建筑物的破坏原因和减少雪灾造成的损失，文章以临沂市雪灾后受损轻型钢结构为研究对象进行事故的调查与分析，指出了主要破坏形式，并且提出破坏原因和改进措施，为以后钢结构设计、钢结构施工质量的控制和运维提供参考，进而降低雪灾后因钢结构建筑破坏造成的生命财产损失。

轻型钢结构； 破坏； 雪灾； 事故分析； 措施

随着近几年经济的发展以及临沂市小商品产业和物流产业的发展，与之配套的仓储钢结构厂房、钢结构加工车间数量越来越多，临沂市又是华北重要胶合板材基地，板材厂的钢结构厂房数量也是非常庞大。2015年11月24日的强降雪导致临沂市损失9.178亿元，轻型钢结构建筑物大量倒塌。王元清等[1]曾结合2007年和2008年的两次雪灾对门式刚架轻型钢结构建筑雪灾事故进行了分析和反思；蓝声宁等[2]也对湘潭雪灾造成的轻型钢结构受损进行了研究。而临沂市的轻型钢结构建筑较为集中、数量较多、施工与设计的“野路子”色彩较为显著，此前鲜有对临沂市雪灾后轻型钢结构损坏情况进行研究和调查，此研究将会为设计、施工、运维、应对雪灾方面提供一定建议和改进；也会为当地建设行政主管部门事后改善和加强此方面监管、加强对轻型钢结构的抗雪灾能力的重视、减少人民生命财产损失等方面起到一定的帮助作用。

1 概况

据临沂市民政部门统计，受2015年11月24日暴雪影响，临沂市15个县区受灾，截至26日8时，全市受灾人口92 563人，直接经济损失9.178亿元。具体损失情况统计见表1[3]，部分轻型钢结构建筑受灾情况见图1、图2。

表1 经济损失情况统计 亿元

图1 农贸市场轻型钢结构破坏

图2 某轻型钢结构厂房破坏

2 结构破坏形式

(1)梁柱连接处节点的破坏见图3。

图3 梁柱节点处破坏

(2)梁支座边缘处受剪破坏见图4。

图4 梁支座边缘处受剪破坏

(3)结构侧向变形过大导致基础拔出、柱与基础连接处节点破坏见图5、图6。

图5 基础被拔出地面

图6 柱与基础连接处节点破坏

(4)梁、檩条挠度过大，屋面大面积塌陷见图7。

图7 屋面大面积塌陷

(5)梁的连接节点破坏及示意图见图8。

图8 梁的连接处节点的破坏

(6)梁、柱平面外失稳。

3 事故原因分析

3.1 设计方面

部分农村中小型轻型钢结构厂房在建造过程中是没有进行正规结构设计的，主要依靠包工队的经验进行建造，基本凭借经验指导施工，缺乏科学依据，图9为未经正规设计而破坏的轻型钢结构厂房。支撑体系没有得到足够的重视，基础埋深没按照实际地基情况进行设计，如图5所示。此外，即使在经过正规设计的结构中，为了利益的最大化，在设计时也会追求最低的用钢量，尽管设计结果满足规范要求，但不可避免地使安全度降低[1]。

图9 未经正规设计而破坏的轻型钢结构厂房

规范规定，对于某些直接承受动荷载的普通受拉连接应采用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施[5]，而在许多直接产生振动荷载生产车间中未进行此项设计。

3.2 施工方面

施工是设计目标的具体体现[4]，施工因素也是保障建筑可靠性的重要因素。

3.2.1 钢结构安装不规范

(1)构件位置与图纸出现偏差；(2)施工放线的尺寸偏差使得拼装合龙时产生了残余应力。

3.2.2 施工时采用的构件不合格

(1)材料强度不合格；(2)构件尺寸达不到要求，如压型钢板厚度、型钢厚度不达标等。

3.2.3 其他

(1)没按要求安装足够的支撑，如为了采光随意开窗洞、取消柱间支撑等，施工过程省掉了必要的支撑体系(图10)，使结构整体性变差。其中GB 50017-2003《钢结构设计规范》规定，结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况，设置可靠的支撑[5]；(2)焊缝尺寸、焊缝质量不合格，不设引弧板、灭弧板等。

图10 省略了必要支撑体系

3.3 雪荷载

临沂市的重现期R=50 a的雪压0.40 kN/m2。据气象部门统计，此次暴雪是临沂遭遇1962年有气象记录以来11月最大雪，全市平均降雪量22.4 mm[6-7]。

此外，雪荷载分布不均匀也是引起事故的重要原因。靠近女儿墙的位置、天沟位置、背风向的屋面积雪深度都较深，造成雪荷载分布不均匀。

3.4 除雪措施

除雪措施主要有人工屋面除雪和室内升温融雪。

(1)人工屋面除雪主要指人利用工具在屋面上清理积雪的方法，主要通过绳缆对拉、扫雪铲雪、撒盐等方法来除雪。由于人员缺乏经验、站位不当、清雪顺序不当等也可以引发事故的发生。而利用撒盐除雪会对引起后期金属屋面腐蚀加速，一般不予采用。

(2)室内升温融雪法是指在室内通过各种途径升温来达到屋面积雪融化的方法。一般采用室内生火烘烤的途径升温，由于升温位置不同融雪的位置也有不同，当积雪荷载随屋面位置偏差较大的时候，屋面也会因为受力不均匀而破坏。

3.5 钢结构后期使用、维护方面原因

(1)利用钢结构厂房进行生产时任意在构件上打孔安装机械，削减构件的截面积。

(2)在钢结构厂房内从事生产过程中排放腐蚀性气体使构件产生一定程度的锈蚀。

(3)使用过程无维护、保养，没有定期进行除锈、刷漆，加上使用环境的影响，使可靠性进一步降低，更易引发事故。

3.6 钢结构的质量验收[8]

构件进场除应按明细表核查数量、进行外部感观、几何尺寸、合格证检查外还应检查以下资料：(1)钢材材质的复试单原件；(2)钢材的材质证明；(3)无损检测报告原件。

4 结论及建议

通过此次调查分析，总结出了雪灾造成轻型钢结构破坏的几种破坏形式、造成破坏的主要原因。基于此提出以下建议：

(1)设计方面。规范流程，必须遵循先设计再施工的原则，不能盲目靠经验指导施工；适当提高雪荷载设计值；提高结构的整体性，设置充足的支撑体系，特别是平面外支撑；对较重要的建筑进行屋面自动加热体系的设计。

(2)施工方面。严格按照图纸指导施工；规范施工工序，做好技术交底；采用合格的材料，杜绝偷工减料。

(3)除雪措施。依照对称卸载除雪的原则进行清雪，除雪人员要离散科学站位；尽量避免采用撒盐除雪，防止屋面后期腐蚀发生，保障屋面的耐久性；采用室内升温融雪时应尽可能采用对称位置升温或整体升温。

(4)使用和维护。严禁任意改变钢结构建筑物的用途(如仓库不得随意改成生产车间)；定期对钢结构进行检查，对锈蚀、松动、破损部位及时处理。

[1] 王元清，胡宗文，石永久，等．门式刚架轻型房屋钢结构雪灾事故分析与反思[J]．土木工程学报，2009，42(3)：65-70．

[2] 蓝声宁，钟新谷．湘潭轻型钢结构厂房雪灾受损分析与思考[J]．土木工程学报，2009，42(3)：71-75．

[3] 张娜娜．临沂因雪受灾县区扩大到15个直接经济损失9亿多[EB/OL]．http://www.langya.cn/lyzt/kyd/2015chuxue/zxbd/201511/t20151127_375161.html．2015-11-27/2016-06-16．

[4] 张望喜，易伟健．某钢结构单层工业厂房雪灾倒塌分析[J]．自然灾害学报，2010，19(5)：119-124．

[5] GB 50017-2003钢结构设计规范[S]．

[6] GB 50009-2012建筑结构荷载规范[S]．

[7] 张娜娜．临沂迎53年来11月份最大降雪预计降雪25日晚结束[EB/OL] ．http://www.langya.cn/lyzt/kyd/2015chuxue/zxbd/201511/t20151125_374593.html 2015-11-25/2016-06-16．

[8] 张望喜，易伟健．钢结构厂房工程施工控制的要点和措施[J]．山西建筑，2007，37(18)：222-223.

宫文超(1990～)，男，硕士研究生，研究方向为工程管理。

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[定稿日期]2017-04-14