內江市工業廠房安全檢測鑒定中心

一、引言

隨著我國經濟的飛速發展，各地新建廠房的數量迅速增長，鋼結構因其施工速度快、 用量省、適應性強等優點越來越多地被應用于工業建筑領域，隨之也出現了眾多鋼構公司，但由于無序的競爭，在建設過程中，不規范的設計制造和施工使得各種事故屢見不鮮，本文介紹了一起鋼結構廠房的倒塌事故，并分析了廠房倒塌的原因。
二、工程概況
某生產車間為單層四跨輕鋼廠房，屋面采用壓型鋼板檁條為冷彎薄壁型鋼檁條，屋架為變截面H型鋼梁門式剛架，跨度為35m，總長80m。廠房建筑面積約為11200㎡。原設計檁條為連續Z型檁條，而施工當中，將其施工為簡支檁條，連續鋼梁在中間支座處也被施工為鉸接，已投入使用2年，業主在使用期間又在檁條上增加了消防噴淋。

三、破壞情況

該廠房建成投入使用僅2年多, 就因屋面氣樓內積灰嚴重，在一場大雪的作用下造成屋架主梁整體失穩，導致結構整體倒塌。
四、現場檢測
該廠房在施工過程中未按照圖紙施工，連續的鋼梁及檁條支座處均被做成鉸接；屋架之間未設水平支撐；局部焊縫存在缺陷，如焊縫高度不夠，焊縫出現裂紋撕裂現象；部分屋蓋檁條直接放在上弦桿的中間，未放于桁架節點上，局部鋼柱腹板扭曲；鋼梁明顯扭曲、折斷；鋼梁與柱連接節點拉開；屋面檁條扭曲彎折；彩鋼板部分塌陷。
五、結構計算
（一）主結構驗算
為分析廠房倒塌原因，選擇一榀鋼架進行驗算復核，考慮到在中間支座，鋼梁為鉸接，故僅取中間跨鋼梁并按照兩端簡支考慮進行計算，荷載選用倒塌當日實際荷載進行計算，恒荷載為0.25KN/㎡ ，雪荷載為0.285KN/㎡ ，噴淋荷載等效為0.02 KN/㎡，采用PKPM軟件對屋架的承載力和穩定性進行了分析。計算結果如下，其中梁單元1截面為：（H600*240*6*12）；梁單元2截面為：H550*200*6*12 ；梁單元4截面為：（H550*200*6*8），梁單元3、5、6與之對稱，為了計算方便，在PKPM運算中統一取為H600*240*6*12。
PKPM計算的一部分結構數據：
Nfr=1，Ntw=1，GDx=0.4861E+05>20*0.4358E+03，該層X向滿足整體穩定要求，不需要考慮P-Δ效應；
Nfr=1，Ntw=1，GDy=0.3406E+06>20*0.4358E+03，該層Y向滿足整體穩定要求，不需要考慮P-Δ效應；
樓層抗剪承載力、及承載力比值：
X向承載力0.3836E+04，Y向承載力0.1438E+05Ratio_Bu:X,Y1.00：1.00
在當時雪荷載的作用下，梁中彎矩271.92mm遠超過了受彎構件的撓度容許值L/400=87.5mm，導致整個屋蓋破壞主要是撓度過大，主鋼梁失穩破壞。
（二）次結構驗算
該檁條為跨度為8.1m的簡支檁條，截面為Z200*70*20*2.5 ，中間設有兩道拉條，使用結構力學求解器，求出檁條在兩個方向的彎矩。
由于懸吊水管荷載存在偏心，按照《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）5.33考慮雙力矩B按照跨中彎矩相等原則，將分水管集中荷載等效為均布荷載，大小為0.1KN/m ；查《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）附表A.4 得到B=0.009KN/㎡，由《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）附表A.2得到φbx=0.53
跨中截面
強度 σ=Mx/Wx+My/Wy+B/Wω=127.4Mpa
穩定 σ=Mx/φbxWx+My/Wy+B/Wω=229.9Mpa>f
檁條的穩定不滿足要求。

六、結論

（一）設計人員應強化穩定設計理念
防止鋼結構失穩事故的發生，設計人員應擔負著Zui重要的責任。強化穩定設計理念非常重要。結構整體布置應考慮整個體系及組成部分的穩定要求，尤其是支撐體系的布置。構件的穩定計算也細部構造的穩定計算必須配合。尤其要有強節點的概念。強度問題采用一階分析，而穩定問題應該采用二階分析。疊加原理使用于強度問題，不適用于穩定問題。處理穩定問題應有整體觀念，應考慮整體穩定和局部穩定的相關影響。
（二）制作單位應力求減少缺陷
在常見的眾多缺陷中，初彎曲、出偏心、殘余應力對穩定承載力影響Zui大，因此，制作單位應通過合理的工藝和質量控制措施將缺陷降低到Zui小程度。