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严控3大隐患,筑牢钢结构安全防线

在我国工业与民用建筑设计中,钢结构有着十分广泛的应用。相比传统混凝土结构,钢结构虽具有诸多优势和特点,但是影响其安全的因素却也有很多,其中稳定性、钢材锈蚀以及耐火性差等都是影响其安全不容忽视的重要因素。下面本章就来重点探讨下对钢结构建筑安全影响比较大的三大隐患——失稳、腐蚀、火灾。

 

钢结构的失稳分两类:整体失稳和局部失稳


▌隐患之一——失稳:

钢结构的失稳分两类:整体失稳和局部失稳。整体失稳大多数是由局部失稳造成的,当受压部位或受弯部位的长细比超过允许值时,会失去稳定。它受很多客观因素影响,如荷载变化、钢材的初始缺陷、支承情况的不同等。支撑往往被设计者或施工者所忽视,这也是造成整体失稳的原因之一。在吊装中由于吊点位置的不同,桁架或网架的杆件受力可能变号,造成失稳;脚手架倾覆、坍塌或变形大多是因为连杆不足、没有支撑造成的。

很多可能发生荷载变化的重要结构如桥梁、桁架、水工闸门、导弹发射架等,多采用超静定结构,因它有赘余杄件,可预防因一个杄件失稳而造成整体失稳。又如钢组合梁中由于腹板髙而薄或翼缘宽而薄也会造成局部失稳。回顾历史,值得我们警惕的是,随着钢结构的岀现,就伴随着失稳事故的发生,所以无论设计或施工,保障结构稳定应铭刻在心。

▌隐患之二——腐蚀:

如果失稳是急性病的话,腐蚀则是钢结构慢性病。普通钢材的抗腐蚀性能较差,尤其是处于湿度较大、有侵蚀性介质的环境中,会较快地生锈腐蚀,削弱了构件的承载力。例如转炉车间的钢屋架,平均腐蚀速度为每年0.10-0.16mm。据统计,全世界每年钢铁年产量的30%~40%因腐蚀而失效,净损失约10%。我国在一次钢筋混凝土屋架、木屋架、钢木屋架和钢屋架等的事故统计中发现,钢屋架岀现倒塌事故占38.62%,而由于腐蚀并缺乏维修的原因占比重很大。过去对于外露钢材仅仅是喷涂(刷)两道防锈漆,实践证明,由于施工中不可能用涂料把空气完全隔绝,在使用时也缺乏定期维护措施,所以这种作法效果并不显著。用镀锌、喷铝等作法,其成本和效果也不太理想。近年来冶金行业采用在冶炼中加入适量的磷、铜、铬和镍,形成耐腐蚀的合金钢,能在钢结构表面上形成致密防锈层,起到隔离覆盖作用,不失为一种积极作法。

▌隐患之三——火灾:

钢材的耐温性较差,其许多性能随温度升降而变化,当温度达到430-540℃之间时,钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量将急剧下降失去承载能力。用耐火材料对钢结构进行必要的维护,是钢结构硏究的个重要课原地垂直塌落,形成扁饼效应。这起震惊世界的事故,其直接原因是火灾。当然,排除这类事件的发生,还涉及方方面面,在这种情况下,喷涂防火涂料或洒水灭火系统均显得无能为力。【具体可参考《【每日一干货】钢结构焊接禁忌及压制方法大汇总》的相关内容】

 

需要特别指出的是,就钢结构而言,其稳定问题很大程度上区别于强度问题,故而在实际设计的过程中,相关设计人员应该明确知道钢结构构件的稳定性能,以免在设计过程中发生不必要的失稳损失。


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