钢结构厂房安全检测报告办理流程——实例分析： 1 事故工程概况 某公司原料车间厂房工程, 总建筑面积为3 628. 8 m2 ,采用门式刚架轻钢结构,总长72 m ,跨度为50. 4 m ,高跨总屋面坡度α= 5°,纵向柱距9～12 m ,基础采用独立基础, 基础上浇筑了高度为2. 5 m的钢筋混凝土柱,柱子上部预埋钢板,并用螺栓与上部钢柱连接,钢柱高度为8. 95 m。2008 年初,连续降雪使得该厂房某日夜间发生了突然倒塌。 2 事故原因调查 2. 1 事故现场情况 该厂房的屋面板和檩条均已发生严重的失稳破坏,钢梁采用实腹式H 形等截面Q235 钢,局部锈蚀比较严重,已经发生了不同程度的扭曲破坏,局部有些地方已撕裂断开。钢柱采用实腹式H 形等截面Q235 钢,破坏主要是柱头处的翼缘局部屈曲失稳,柱脚处破坏也较为严重,预埋钢板锈蚀严重,且有局部部位已被撕裂。 2. 2 结构受力分析 根据文献[ 1 ,2 ] ,该厂房的屋面恒载主要指屋面压型钢板和檩条的自重,取为0. 15 kN/ m2 (未考虑屋面的保温层) ,活载包括屋面活载、雪载和风载,屋面活载取为0. 5 kN/ m2 。雪荷载应为 Sk = μr So (1) 其中, Sk 为雪荷载标准值(kN/ m2 ) ;μr 为屋面积雪分布系数; So 为基本雪压(kN/ m2 ) 。基本雪压由文献可查得,厂房所在地区为0. 4 kN/ m2 。根据检测所得资料可知该地区在厂房倒塌期间的雪载容重已达到2. 6 kN/ m2 ,干雪容重为1. 8 kN/ m3 ,屋面积雪厚度已达40 cm 左右,下部积雪容重较大,上部为干雪分析时加权平均积雪容重取为2. 0 kN/ m3 , 故雪载为2. 0 ×0. 4 = 0. 8 kN/ m2 。风荷载应为 ωk =βzμsμzω0 (2) 其中,ωk 为风荷载标准值(kN/ m2 ) ;βz 为高度Z 处的风振系数;μs 为风荷载体型系数;μz 为风压高度变化系数;ω0 为基本风压(kN/ m2 ) 。其中风荷载标准值由文献中查得, 取为0. 35 kN/ m2 。 2. 3 分析结果 分析采用PKPM 中STS 门式刚架计算模块。根据以上荷载对结构进行整体分析, 由分析结果可得: (1) 采用斜卷边Z 形冷弯型钢Z285 ×100 mm ×20 mm ×2. 0 mm 的檩条截面强度(N/ mm2 ) :Sgmmax = 856. 080 > 205. 000 ,整体稳定应力(N/ mm2 ) :f stab = 4 924. 223 > 205. 000。 (2) 钢梁为变截面H 型钢,经计算得出刚度和考虑屈曲后的强度均不满足要求,强度方面考虑屈曲后强度计算应力比= 2. 602 > 1. 0 ,刚度方面平面外稳定应力(N/ mm2 ) = 432. 23 > f = 215. 00 。 (3) 钢柱为等截面H 型钢,经计算得出柱的强度和刚度均不满足要求,考虑屈曲后强度计算应力比= 2. 226 > 1. 0 , 平面内稳定计算应力(N/ mm2 ) = 336. 37 > f = 215. 00 ,平面外稳定计算应力(N/ mm2 ) = 366. 50 > f = 215. 00 。 3 整体倒塌原因分析 由计算结果和厂房倒塌现场情况综合来看,二者之间是非常吻合的,当然雪载过大也是厂房倒塌的一个非常重要的原因,然而厂房的倒塌也有其必然性:首先檩条的截面选取和构造措施均不满足规范要求,12 m 跨的檩条却未设置一道拉杆,这是规范中所不允许的。另外由检测资料可得该厂房钢梁和钢柱采用焊接H 型钢,且腹板厚度均为4 mm ,虽符合规范要求,但对于该厂房如此大的跨度取规范所要求的下限值强度储备是不够的,且存在较大的变异性。再者该钢结构厂房的钢柱是通过预埋件与混凝土柱连接的,且混凝土柱高度较大, 这种传力方式是不合理的 。 根据检测提供的资料和计算分析,可以如下模拟出厂房倒塌的一系列过程,首先雪载过大是导致厂房倒塌的直接原因,连续的降雪使得雪载达到甚至已经超过规范上规定的50 年一遇的雪压,屋面板上厚重的积雪使得厂房的雪载不断加大,再加上该厂房檩条的设计不当,导致该檩条发生失稳破坏,檩条破坏后使得钢梁所承受荷载骤然增大直至发生破坏,钢梁破坏后带动钢柱倾斜,使得钢柱在梁柱交接处翼缘失稳破坏和柱脚处的撕裂。再加上厂房整体未设置充分的构造措施提高其整体受力性能,使得厂房瞬间发生整体倒塌。