某钢结构厂房整体倒塌事故的检测鉴定研究
2021-05-27安徽省建筑工程质量第二监督检测站安徽合肥230031
钱 健 （安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230031）
1 引言
近年来，我国建筑行业蓬勃发展，特别是工业建筑很大程度上促进了国民经济的发展。钢结构由于具有布置灵活、节省费用、施工快捷等优点，被广泛应用于各类工业建筑中。但在很多县城区域由于设计、施工操作不规范，出现诸如倒塌类事故也不在少数。本文通过某钢结构厂房整体倒塌事故，对其事故原因进行了相关分析。
2 概述
该厂房采用单层钢结构，平面几何尺寸（长×宽）为14.5m×48m，纵向9道轴线，厂房纵向共计8榀三角钢屋架，南端第一开间屋面檩条设置在原有结构屋面梁上部。该工程无地质勘察资料，无正规设计图纸，施工单位无相应资质，建设过程无相关质量控制资料等，居民张某（原告）个人出资建设，高某（被告）于2018年10月10日以包工包料形式承包施工，2018年10月15日主体结构完工。一层平面布置示意图及钢屋架杆件布置示意图，如图1、图2所示，结构体系及布置调查见表1所示。2019年1月31日，该钢结构厂房发生倒塌。根据现场查看：厂房北端1轴屋架及围护结构向厂房内倾斜（未倒塌）；其余轴线屋架整体向厂房内部倒塌，钢屋架上弦杆上折、母材撕裂破坏（破坏部位钢屋架相邻直腹杆间未设置斜腹杆，网格为四边形），下弦杆支座部位出现母材撕裂现象，A轴、B轴围护结构部分倒塌，A轴、B轴屋架支承钢管柱均出现不同程度的倾斜或倒塌。
结构体系及布置调查 表1
3 检测依据
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
《钢结构设计规范》（GB50017-2017）
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）
《钢结构现场检测技术标准》（GB/T50621-2010）
《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）
《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50 144-2008）
国家现行有关荷载、结构设计规范等
4 工程施工质量抽查
4.1 支撑系统杆件布置
现场对钢结构厂房支撑系统杆件的施工布置情况进行检测，结果汇总见表2所示。实测该工程支撑系统杆件及屋面檩条拉条、撑管布置不符合图集及技术规范要求，未能形成完整、稳定的支撑体系。
结构支撑杆件布置汇总表 表2
4.2 钢屋架支承钢管柱截面尺寸
现场对该钢结构厂房刚架主要结构构件截面尺寸进行检测，按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344—2004）对建筑结构抽样检测的最小样本容量要求，厂房钢屋架支承构件施工采用成品圆钢管柱，采用超声波测厚仪、游标卡尺、钢尺等对钢管柱截面尺寸进行检测。选用一次计数抽样方案，结果汇总见表3所示。
钢屋架支承钢管柱截面尺寸检测结果汇总表 表3
4.3 钢屋架杆件布置等检测
钢屋架采用三角屋架，上、下弦杆及腹杆施工均采用C型钢；屋面、墙面檩条均采用矩形钢管；杆件节点连接施工方式为现场焊接（节点未设置缀板），实测焊缝长度在30mm～60mm之间；下弦杆节点间最大间距为1200mm。各榀钢屋架施工均存在部分节点相邻直腹杆间未设置斜腹杆的情况，网格为四边形，未能形成稳定的结构受力体系。
屋面部分檩条支座施工未设置在屋架上弦杆节点处，对屋架上弦杆产生附加应力，改变了屋架杆件受力模式，对屋架的整体承载能力产生不利影响。
4.4 结构验算
采用中国建筑科学研究院结构设计软件 PKPM2010，恒荷载 0.30kN/m，屋面活荷载0.50kN/m，钢柱、钢屋架、檩条均采用Q235B。
验算结论表明：钢柱、钢屋架、檩条承载能力不符合标准要求，柱间支撑、屋架支撑设置不符合标准要求。
5 工程坍塌原因分析
根据提供的相关材料、现场检测结果以及结构复核结论综合分析，该工程发生倒塌事故的主要原因为：①钢屋架b～c、l～m节点间网格未设置斜腹杆，屋架局部形成不稳定体系，影响结构整体承载；②钢柱、钢屋架、檩条承载力不符合标准规范要求；③拉条、隅撑、柱间纵向支撑、屋架水平支撑、纵向刚性系杆均未设置，结构未形成完整、稳定的支撑体系，不符合规范要求；④屋面部分檩条支座未设置在屋架上弦杆节点处，对屋架上弦杆产生附加应力，改变了屋架杆件受力模式，对屋架的整体承载能力产生不利影响；⑤钢屋架节点杆件连接部位角焊缝长度较小，不符合规范要求。
6 结语
厂房倒塌问题对社会人民财产安全都会造成极大的影响，近年来相关案件也受到各地方部门的高度重视，且不同倒塌事故的原因错综复杂。因此，进行结构检测鉴定，并分析事故原因尤为重要，同时强调按照建设工程工序和规范设计施工对结构安全的重要性，从源头上防止倒塌事故发生。
