轻型钢结构网架常见质量问题

钢结构的抗拉、抗压强度相对较高，构件断面小，自重较轻，结构性能好，建设速度快，环境污染小，所以 钢结构工程适用多种结构形式和场所，结构形式如：柱、梁、桁架、刚架、拱、网架、悬索等。适用场所如：工业厂房、高层建筑、体育场馆、钢构住宅、桥梁及各种公共建筑。特别是北京奥运场馆、上海世博场馆的建设， 钢结构工程大量广泛应用，充分体现了钢结构的特点和优点。虽然钢结构工程大量广泛推广应用，但是钢结构工程 设计、加工和安装中的许多复杂问题及技术难题还没有被深刻了解认识到。钢结构工程，特别是钢结构安装工程，属高危险行业，因此，轻型钢结构对 设计人员、加工人员和安装人员素质要求较高。稍有粗心大意、考虑不周和经验不足将会出现质量安全事故，甚至整体倒塌，造成严重责任事故。钢结构工程质量事故按其时间阶段划分可分为设计原因事故、加工原因事故、 施工原因事故和使用原因事故。按造成事故的因素可分为单一因素、多种因素和复杂因素。
　　
　　 一、轻型钢结构工程常见质量事故
　　
　　（一）、网架工程常见质量事故
　　
　　（1）杆件弯曲变形或局部断裂;
　　
　　（2）杆件封板或锥头焊缝连接破坏;
　　
　　（3）节点变形或断裂
　　
　　（4）焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定 标准;
　　
　　（5）高强螺栓断裂或从球节点中拔出;
　　
　　（6）杆件在节点相碰，上弦支撑时支座腹杆与支承结构相碰;
　　
　　（7）支座节点位移;
　　
　　（8）网架挠度过大，超过了设计规定相应设计值的1.15倍。
　　
　　（二）、门式刚架工程常见质量事故
　　
　　（1）、主要构件变形、扭曲;
　　
　　（2）、预埋件不符图纸、规范要求，高差超标，间距超标;
　　
　　（3）、钢架整体垂直度和整体平面弯曲超差，梁柱端板孔位不对应，大小错位;
　　
　　（4）、主要受力节点焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定标准等;
　　
　　（5）、附属稳定结构如：支撑、系杆、隅撑等位置不合理、或加工错误;
　　
　　（6）、次要构件不符合质量要求。
　　
　　 二、主要原因
　　
　　（一）设计原因
　　
　　（1）结构形式选择不合理，杆件截面匹配不合理，忽视构件初弯曲、初偏心和次应的
　　
　　影响，设计时荷载低算和漏算或荷载组合不当;
　　
　　（2）、 材料选择不合理;
　　
　　（3）、计算方法选择、假设条件、电算程序有误未能发现;
　　
　　（4）、结构设计计算后，不经复核就进行材料代换，导致超设计值强度构件出现;
　　
　　（5）、图纸错误或不全。如尺寸标注混乱，设计说明不清，对材料、工艺要求、施工程
　　
　　序及特殊要求部位有遗漏;
　　
　　（6）、节点构造有误，细部考虑不全面。
　　
　　（二）加工原因
　　
　　（1）、 管理混乱，不同规格、钢号、材质材料混杂使用;
　　
　　（2）、构件下料尺寸有误，构件长细比不符设计要求;
　　
　　（3）、网架杆件剖口未打、对接时焊缝不加衬管或不按设计要求焊接;
　　
　　（4）、连接高强螺栓不合格;
　　
　　（5）、构件加工有缺陷，螺栓球孔角度偏差大;
　　
　　（6）、焊缝质量差，焊角尺寸未达到设计要求;
　　
　　（三）网架安装原因
　　
　　（1）、地面拼装时支撑点不均匀，受力不合理，拼装时误差积累，个别杆件错误，导致受力改变，造成网架或个别杆件变形。
　　
　　（2）、焊接工艺、焊接顺序有误，产生焊接应力，导致变形。
　　
　　（3）、整体吊装时，吊点选择不合理，没有对吊点进行反力验算、杆件超应力验算、挠度验算、对超应力处进行必要加固措施。
　　
　　（4）、整体吊装时，各吊点起升速度不同，位移、高差超过允许范围，导致变形、破坏。
　　
　　（5）、施工方案选择错误，没有根据网架结构形式、现场施工条件合理选择方案，安装时不能形成几何不变体系，导致变形、破坏。
　　
　　（6）、网架支座预埋件、预埋螺栓或柱顶偏移较大，就位困难，强迫就位，导致改变支座
　　
　　受力条件，杆件变形。
　　
　　（7）、安装人员粗心大意，杆件位置、球角度有误。
　　
　　（8）、上弦支撑时，误差积累过大，导致支座位移，腹杆与支撑面相碰。
　　
　　（四）门式刚架安装原因
　　
　　（1）、较长构件运输、堆放时垫放不平整，长时间放置，导致变形、扭曲。
　　
　　（2）、预埋螺栓位置不正，安装时没有复测、没有校正，导致柱、梁变形、扭曲，钢架整体垂直度、平面弯曲超差。
　　
　　（3）、梁柱端板孔位不对应、错位，安装时端板没有对正，螺栓紧固时没有按顺序紧固。
　　
　　（4）、现场焊接时没有按焊接规程操作或焊工技术问题，导致焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝。
　　
　　（5）、安装时没有详细、认真领会图纸，导致个别构件位置错误。
　　
　　（6）、安装前没有按工程实际情况制定详细施工方案、进行技术交底，导致工序颠倒等现像。
　　
　　（7）、施工不按顺序进行，钢架没有形成稳定结构进行下道工序施工，导致整体失稳。
　　
　　（8）、钢柱刚接插入式柱基时，混凝土达不到强度或柱脚固定不牢，进行上部构件安装，导致结构失稳。
　　
　　（五）使用及其他原因
　　
　　（1）使用荷载超过设计荷载。
　　
　　（2）使用环境变化。
　　
　　（3）基础发生不均匀沉降。
　　
　　（4）自然灾害。
　　
　　 三、工程实例
　　
　　工程实例一：某工厂，跨度31.5米，长78米，上弦支撑正放四角锥螺栓球网架，在主厂房屋顶网架施工期间的主体结构突然整体坍塌，造成重大事故。
　　
　　现场调查发现：不少下弦杆件断裂、弯曲，部分高强螺栓断裂，腹杆压曲、螺栓弯曲或断裂较普遍，球杆连接断裂，网架支座坠落。
　　
　　原因分析：（1）、加工原因，材料管理混乱，没有对进场材料进行必要的检测，个别杆件含碳量偏低、个别高强螺栓强度达不到合格标准;
　　
　　（2）、施工原因，施工不按照施工组织设计进行施工是造成网架整体塌落的主要原因。网架安装时先整体吊装，然后由一端向另一端高空散装。拼装形成稳定单元体系时，没有对完成部分网架支座位移、挠度进行观察、测量，没有对网架支座调整和固定，没有对网架跨中做必要支撑就进行高空散装、屋面施工，导致网架个别螺栓紧固不到位，网架挠度大，整体尺寸变化，杆件及螺栓球节点受力与设计工况不符，节点螺栓剪切力过大，螺栓断裂，导致网架坍塌。
　　
　　支座处腹杆与螺栓球连接时，个别螺栓孔不对应，采用简单焊接，其承载力仅达到设计值的40%左右。
　　
　　施工没有按程序、规范进行，因工程工期紧，在网架主体没有完工、支座没有焊接的情况下，屋面施工班组开始进行屋面作业，屋面荷载加大，加速了网架的整体坍塌。
　　
　　工程实例二：某工业厂房结构为门式钢架，长120米，宽72米，跨度24米，三联跨结构，檐高12米，柱距6米，柱脚为铰接，主体钢架施工期间，突然整体倒塌，导致已安装部分主体结构倒塌变形，起重机械被砸。
　　
　　原因分析：（1）、设计原因，因主要考虑节约成本，梁、柱截面相对较小，没有充分考虑施工荷载的影响，导致个别构件失稳压曲整体坍塌。对于这种大跨度刚架，施工阶段设计非常重要，要适当考虑到施工组织的不合理性性。另外对于这种大跨度刚架，中柱采用摇摆柱，虽说规范没有禁止，但在实际工程中是不可取得，这样设计对梁的平面内、平面外稳定都很不利，尤其是在施工阶段，整个结构的支撑系统不完整，中柱刚接就显得意义重大。
　　
　　（2）施工原因，从施工上分析吊车梁都已经安装上了，但整个支撑系统却极不到位，系杆和隅撑都没有安装。由于支撑不完整，造成了设计状态与实际状态的巨大差异，尤其体现在平面外计算长度上。安装两跨后应及时校正、安装好檩条和支撑——剪刀撑，水平支撑，隅撑，形成一整体框架也就是说，其倒塌前的状态，是处于不稳定状态，这时候不需要有太大的横向力，就足以使其彻底倾覆。
　　
　　 四、结语
　　
　　轻型钢结构工程，在设计阶段，要考虑到加工制作、施工安装阶段的不利因素，在加工、施工阶段，也要考虑到设计阶段的各种设计假设，各个环节严格把关。这就要求做到合理、严谨的设计、施工交底，预防质量事故发生。