钢结构脆性破坏案例
第二章 焊接结构的脆性断裂
造成脆性断裂的原因
材料选用不当 起源于焊接结构的不利因素 结构的构造越来越复杂 使用条件越来越恶劣（如低温、海洋环境等） 荷载、钢材强度、板厚等都越来越大 设计计算方法越来越先进精细，安全储备降低
二、金属材料脆性断裂的能量理论
（格里菲斯）Griffith裂纹理论
基点：材料中已存在裂纹 在裂纹尖端引起应力集中，在外加应力小于理 论断裂强度时裂纹扩展，实际断裂强度大大降低。 大量研究和试验表明，固体材料的实际断裂强度只 有它理论断裂强度的1/10~1/1000.
防止结构发生脆性破坏的两个设计准则
①
开裂控制（防止裂纹产生准则）
设计要求在焊接结构最薄弱的部位，即焊接接头 处具有抵抗脆性裂纹产生的能力，即抗裂能力。
②
扩展控制（止裂性能准则）
设计要求如果在这些部位产生了脆性小裂纹，其 周围材料应具有将其迅速止住的能力。
（二）断裂评定方法
金属材料的断裂除与材料本质特征有关外，还与 结构所处于的温度、加载速度、应力状态等外加因 素有关，其中温度是个主要因素。 对于一种材料有两个临界温度即开裂温度和 止裂温度。开裂、止裂温度的高低可以用来衡量材 料的抗裂性能和止裂性能。且开裂、止裂的温度越 低，材料的抗开裂性能和止裂性能就越好。
1、冷应变时效：材料经历切割、冷热成形（剪切、弯
曲、矫正）等工序使材料发生应变时效导致材料变脆。
2、热应变时效：在焊接时，近缝区某些加工时留下的刻
槽，即缺口尖端附近或多层焊道中已焊完焊道中的缺陷附 近，金属受到热循环和热塑变循环的作用，产生焊接应力-应 变集中，导致较大的塑性变形，引起应变时效。 解决措施：焊后经过550～650℃热处理可以消除两类应变时 效对低碳钢和一些合金结构钢的影响，恢复其韧性。
3 钢结构的破坏形式
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
正确制造
(1) 严格按照设计要求进行制作，不得随意进行钢材代换，不得随意将 螺栓连接该为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度。 (2) 为了避免冷作硬化现象的发生，应采用钻孔或冲孔后再扩钻的方 法，以及对剪切边进行刨边。 (3) 为了减少焊接残余应力导致的应力集中，应该制定合理的焊接工艺 和技术措施，并由考试合格的焊工施焊，必要时可采用热处理方法 消除主要构件中的焊接残余应力。 (4) 焊接中不得在构件上任意打火起弧，影响焊接的质量，应按照规范 的要求进行。
32结构和构件的局部失稳钢结构的可能破坏形式10局部失稳不会导致整个结构丧失承载力但会使截面的刚度退化降低结构的整体稳定不会导致整个结构丧失承载力但会使截面的刚度退化降低结构的整体稳定3钢结构的可能破坏形式33结构的强度破坏塑性破坏结构在不发生整体失稳和局部失稳的条件下内力将随荷载的增加而增加当结构构件截面上的内力达到截面的承载力并使结构形成机构时结构构件将丧失承载力而破坏
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式 轴心受压构件的整体失稳
理想轴心受压构件（理想直，理想 轴心受力）当其压力小于某 个值（Ncr）时，只有轴向压缩变形和均匀压应力。达到该值时，构 件可能弯曲或扭转，产生弯曲或扭转应力。此现象称：构件整体失 稳或整体屈曲。意指失去了原先的直线平衡形式的稳定性。 轴心压力N较小 只有压缩变形和截面均匀受压。 稳定平 干扰力除去后，恢复到原直线 衡状态 平衡状态 干扰力除去后，不能恢复到原 直线平衡状态,保持微弯状态 干扰力除去后，弯曲变形仍然 迅速增大，迅速丧失承载力,丧 失整体稳定 临界平 衡状态
（2）必须考虑材料非线性的影响。 （3）必须考虑结构和构件的初始缺陷。
第5章 钢结构脆性断裂事故
第5章钢结构的脆性断裂事故5.1 脆性断裂概念钢结构是由钢材组成的承重结构，虽然钢材是一种弹塑性材料，尤其低碳钢表现出良好的塑性，但在一定的条件下，由于各种因素的复合影响，钢结构也会发生脆性断裂，而且往往在拉应力状态下发生。
脆性断裂是指钢材或钢结构在低名义应力（低于钢材屈服强度或抗拉强度）情况下发生的突然断裂破坏。
钢结构的脆性断裂通常具有以下特征：1．破坏时的应力常小于钢材的屈服强度ƒy，有时仅为ƒy的0.2倍。
2．破坏之前没有显著变形，吸收能量很小，破坏突然发生，无事故先兆。
3．断口平齐光亮。
脆性破坏是钢结构极限状态中最危险的破坏形式。
由于脆性断裂的突发性，往往会导致灾难性后果。
因此，作为钢结构专业技术人员，应该高度重视脆性破坏的严重性并加以防范。
5.2 脆性断裂的原因分析钢结构塑性很好，但仍然会发生脆性断裂，是由于各种不利因素综合影响或作用的结果，主要原因可归纳为以下几方面：一．材质缺陷当钢材中碳，硫，磷，氧，氮，氢等元素的含量过高时，将会严重降低其塑性和韧性，脆性则相应增大。
通常，碳导致可焊性差；硫、氧导致“热脆”；磷、氮导致“冷脆”；氢导致“氢脆”。
另外，钢材的冶金缺陷，如偏析，非金属夹杂，裂纹以及分层等也将大大降低钢材抗脆性断裂的能力。
二．应力集中钢结构由于孔洞、缺口、截面突变等不可避免，在荷载作用下，这些部位将产生局部高峰应力，而其余部位应力较低且分布不均匀的现象称为应力集中。
我们通常把截面高峰应力与平均应力之比称为应力集中系数，以表明应力集中的严重程度。
当钢材在某一局部出现应力集中，则出现了同号的二维或三维应力场使材料不易进入塑性状态，从而导致脆性破坏。
应力集中越严重，钢材的塑性降低愈多，同时脆性断裂的危险性也愈大。
钢结构或构件的应力集中主要与构造细节有关：1．在钢构件的设计和制作中，孔洞、刻槽、凹角、缺口、裂纹以及截面突变在所难免。
2．焊接作为钢结构的主要连接方法，有众多的优点，但不利的是焊缝缺陷以及残余应力的存在往往是应力集中源。
钢结构脆性破坏事故分析
研究背景
钢结构脆性破坏是指钢材在受力过程中突然发生脆性断裂，导致结构失效。这 种现象在低温环境下尤为突出，因为钢材的脆性断裂强度随温度的降低而显著 下降。目前，国内外学者对钢结构脆性破坏的研究主要集中在材料脆化、构件 承载力和稳定性等方面。然而，对于低温环境下钢结构脆性破坏的机理和防治 方法仍需进一步探讨。
（2）结构设计不合理：通过对结构设计进行复核，发现部分节点的连接方式 不合理，导致应力集中。在长期使用过程中，这些节点逐渐产生疲劳损伤，最 终导致脆性破坏。
（3）施工过程中的问题：事故调查发现，部分钢构件的焊接工艺不当，存在 焊接缺陷。这些缺陷在结构使用过程中逐渐扩展，最终导致脆性破坏。
3、脆性破坏的预防措施
根据本次事故的原因和机制，提出以下预防措施：
（1）加强钢材质量控制：选用符合规范要求的优质钢材，确保进场材料符合 设计要求。同时，对进场钢材进行严格检验，防止不合格材料进入施工现场。
（2）优化结构设计：对钢结构进行精细化设计，避免应力集中。考虑结构在 使用过程中的疲劳损伤，采取相应的加强措施。
钢结构脆性破坏事故分析
01 引言
目录
02 事故案例
03 脆性破坏原理
04 预防措施
05
钢结构脆性破坏事故 的调查与分析
06 参考内容
引言
随着建筑行业的快速发展，钢结构在各种工程项目中的应用愈发广泛。然而， 钢结构脆性破坏事故的频发，给建筑物的安全性带来了严重威胁。本次演示通 过分析一起典型的钢结构脆性破坏事故，探讨事故的原因、预防措施以及对未 来的启示。
本起事故涉及的体育馆为钢网架结构，跨度大、空间受力复杂。事故发生时， 部分钢构件在没有明显塑性变形的情况下突然断裂，导致整个网架结构塌陷。 由于事故发生在施工阶段，幸亏现场没有人员伤亡。
钢结构脆性破坏事故分析(1)
工程事故分析钢结构脆性破坏事故分析王元清(清华大学土木工程系 100084) 钢结构的破坏通常可分为塑性和脆性两种形式。
其中脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一,这主要由于它的发生往往很突然、没有明显的塑性变形,而且构件破坏时的承载能力很低,带来的损失也十分惊人。
1 钢结构脆性事故的原因分析钢结构,特别是焊接钢结构受材料性质、加工工艺等方面因素影响,不可避免地存在各种缺陷,加之使用条件的不利作用(如超载、低温、动载等),易发生各类事故。
而在钢结构的事故中,脆性破坏占相当大的比例。
文献[5]给出了钢结构事故中各种破坏类型所占的比例(见表1)。
可见,有必要深入开展钢结构的脆性破坏方面的研究。
表1 钢结构各破坏类型在工程事故中所占的百分比破坏类型1951～197759起事故1951～195969起事故1950～1975100起事故整体或局部失稳224441母材破坏 塑性破坏脆性破坏62717814钢材的疲劳破坏1653(考虑焊缝)焊接连接的破坏152624螺栓连接的破坏43其它类型破坏1087早在1971年国际焊接协会(International Insti-tute of W elding)就对60个焊接钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[1],并根据所占比例总结出14个最主要的影响因素(参见表2)。
其中每个脆性破坏的实例并不是由单一因素引起的,而是多个因素共同作用的结果,所以表中列举的实例总数不是60个,而是126个。
表2 国际焊接协会对焊接钢结构脆性破坏的实例统计分析结果序号影响因素实例数 百分比1钢材对裂纹的敏感性2620.62结构构造缺陷1814.33构件的焊接残余应力1713.54钢材冷作与变形硬化1411.15疲劳裂纹97.26其它焊缝缺陷97.27结构工艺缺陷97.28结构超载8 6.39构件的热应力6 4.810焊接热影响区的裂纹3 2.411钢材的热处理3 2.412焊缝的裂纹2 1.613钢材的冷加工10.714腐蚀裂纹10.7总 计126100.0 作者在留学期间曾对前苏联223个工程中发生的350个钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[2]。
钢结构事故案例分析(二)
• 加固后最大应力191MP<215MP.经过多年使 用良好。
• 例题3-8：乌鲁木齐某国家粮库专用铁路站台罩棚。
• 跨度30米，拱形波纹屋盖矢高6米，1.4mm的彩色镀 锌钢板，屈服强度280MP.1999年完工，2000年1月大 雪便坍塌。设计强度没有考虑小波影响和二阶效应 影响。承载力明显不足。
1995年5月25日早晨，广州海印斜拉桥一根钢索突然 断裂，近百米的钢索坠落在桥面，距离当时大桥 建成6年半。每一根钢索都有近两百根直径5mm的 高强钢丝组合而成。钢索的防腐蚀做法是：每一 小根钢丝表面镀锌50μm，钢丝束组成的钢索外套 高密度聚乙烯管，馆内灌注水泥浆。事故调查发 现，钢丝上段水泥浆未充满，从而腐蚀。后来对 全部钢索更换为高密度聚乙烯直接在镀锌钝化钢 丝上挤压而成的钢索。
3.2 第二类-----网架结构质量事故
3.2.1 事故原因：
1.设计失误—荷载组合不当
•
力学模型、计算简图不当
•
节点不当
•
未考虑吊装荷载
•
2.制作失误—下料尺寸不准
•
节点焊接不过关
•
焊接连接质量不满足
•
3.拼装失误—安装顺序失误
•
临时支撑少
•
吊点不合理
•
多台起重机不协调工作
• 例题3-5通讯楼网架坍塌
• 概况：某通讯楼为网架结构，焊接空心球节点棋盘 形四角锥网架，平面尺寸13.2m*17.99m,网格数5*7， 网格尺寸2.64m*2.57m,网架高1m,支撑时上弦周边支 撑。材料均为Q235，网架上弦¢73*4钢管，下弦 ¢89*4.5，腹杆¢38*3，空心球¢200*6.图纸注明贴角 焊缝厚度7.5mm，焊条规定是T42.
钢结构事故分析及处理
钢结构事故分析及处理钢结构建筑的发展，也是一个国家钢产量、建筑技术发展的象征与标志，钢结构与其他的建筑结构相比，无论是结构的性能，还是使用功能及经济效益，都有较大的优越性，其优点有自重轻、预生成化程度高、钢材的塑性和韧性好、钢结构建筑更富有功能化、能满足超高和大跨度的要求、符合国家“绿色、环保、节能”的环保理念，但钢结构工程也有其弊端，其产生的原因、加固方法也呈多元化，主要影响因素：人员、材料、施工工艺、机械设备、环境因素。
一、钢结构材料引起的缺陷及事故钢结构具有塑性和韧性好、强度高、截面小、重量轻等许多优点。
但由于管理和质量检验等方面的原因，已建钢结构也存在比较多的问题，有些问题甚至反复出现。
实践表明，这些问题的产生大多与材料的选择、检验、使用、维护有关。
1、钢材性能与钢结构工程质量的联系（1）强度，钢材强度达不到要求与工程中调剂代换，钢材在流通领域的多次周转，数据传抄有误、库存混放，厂家生产钢材材质差，使用时质检不严等有关。
（2）塑性，具有良好塑性的钢材，在应力超过屈服强度后能产生显著的塑性（残余）变形而不立即断裂。
（3）韧性，冲击韧性指标是保证动载结构和焊接结构质量的基本指标，因为经常承受动力荷载的结构发生脆断的可能性打，而对于焊接结构，由于刚性较打，焊接残余应力也较大，焊缝附近的材质容易变坏，所以更易在动力荷载作用下脆断。
（4）可焊性，施工可焊性好，则在一定的焊接工艺条件下，焊缝金属和近缝区均不会产生裂纹，焊接接头和焊缝的冲击韧性以及缝区的塑性，均不会低于母材的力学性能。
（5）冷弯性能，冷弯性能指钢材在常温下加工生产塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。
它通过冷弯试验确定，良好的冷弯性能是保证钢材冷加工制作质量的先决条件。
（6）耐久性，钢材的耐久性是决定钢结构使用寿命的基本因素。
2、影响钢材性能的因素分析（1）化学成分钢的含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%时则为铸铁，而碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99%，碳及杂质元素约占1%。
钢结构的锈蚀事故
6. 海水腐蚀
（1）腐蚀机理 随着海洋事业的发展，海洋中的钢结
构越来越多，但海洋中腐蚀介质复杂，其 机理也复杂。一般来说，主要有盐类腐蚀、 电化学腐蚀、海生物腐蚀等。
（2） 影响因素
① 与海水介质的接触深度；按浸入海水 的深度可分为海泥区、全浸区、潮差 区、飞溅区、海洋大气腐蚀区。飞溅 区金属表面常被海水所润湿，并受到 运动冲击，腐蚀最为严重（如图）。
于杂散电场中，在阳极区即电流通过钢筋 的部位发生的腐蚀。这一现象常发生在电 化学工厂、电冶金车间等，电腐蚀的强弱 与钢材所处阳极电位的高低成正比。
8.3 钢结构锈蚀处理及防腐方法
8.3.1 新建钢结构防锈 一般有涂料敷盖法和金属敷盖法。 涂料敷盖法，即在钢材表面敷盖一层涂料，
使之与大气隔绝，以防锈蚀。主要施工工艺 有：表面除锈、涂底漆、涂面漆。
在高温高压碱水溶液中： 2Fe+4NaOH+4H2O 2Na2FeO4 +6H2
（2）影响因素 温度、压力、pH值和碱金属种类，一般认为
碱金属的原子量越大，腐蚀性越强。
5. 盐类腐蚀
（1）腐蚀机理 改变溶液pH值； 发生氧化还原反应；Fe+CuSO4 FeSO4 +Cu 增加溶液导电性，使电化学腐蚀加剧； 某些盐类的阴阳离子对腐蚀有特殊影响。
(3) 喷砂除锈。在停产和露天结构上可采用喷 砂除锈，它质量可靠、除锈比较彻底。喷 砂是利用空气压缩机将石英砂喷射于钢材 面上除去黑皮和铁锈，也可以用钢砂、钢 丸喷射(投射)于钢材面上，效果更好，且 能减少砂尘弥漫。喷砂除锈质量虽好，但 劳动条件较差。
除锈是涂层防腐的主要一关，处理质量十分关键。
金属敷盖法，即在钢材表面上镀上一层其 他金属。所镀的金属可使钢材与其他介质隔 绝，也可能是镀层金属的电极电位更低于铁， 起到牺性阳极(镀层金属)保护阴极(铁)的作用。
钢结构事故案例统计分析
钢结构事故案例统计分析 !
周红波 " 高文杰 黄"誉
! 上海建科建设监理咨询有限公司 " 上海 ". " ! 同济大学 建筑工程系 " 上海 ". " / / / 7 . / / / 7 . 摘 " 要 " 通过搜集国内外 5 分 别 从 结 构 形 式" 事 故 发 生 阶 段" 事 故 类 型" 事故破坏形式及事 / 7 起钢结构典型事故 ! 得到相应的统计分析结果 ! 供设计 " 施工 " 使用单位参考 # 故原因 Q 方面进行统计分析研究 ! 关键词 " 钢结构 " 工程事故 " 统计分析 " 事故原因 " 事故类型 " 破坏形式
5则主要按事故破坏的力学机理来划分本文分别按照两者的统计分析结果见表1表r由于火灾事故破坏的机理较为复杂文献资料上往往对该类事故的破坏形式分析得不多所以在统计分析中将火灾事故单出钢结构的失稳事故所占比例最大为33z左右中还可以看到钢结构的脆性断裂事故所占比例也15z在节点连接破坏中焊接连接破坏远远多于螺栓连接分别为5rz和35z这主要是因为前者容易产生焊接缺陷尤其是在现场安装过程中而后者主要是在工厂加工质量比较容易得到保证前苏联学者曾对57qu57rq年间的5起钢结构事故进行了统计其结果见表r可见本文统计分析结果与前者较为接近5ca不同学者对钢结构事故破坏形式的划分比较来源划分标准划分细则前苏联学者按事故破坏的力学机理及破坏对象按事故破坏的力学机理5整体或局部失稳
*+
很多事故 ) 造成了很大的经济损失和人员伤亡 ) 较为 著名的有 % " 在架 5 7 / R 年的加拿大魁北克桥 ! \ * # J # + 设过程中由于悬臂端的杆件失稳而破坏 ) 桥上 R Q人 . 0
钢结构工程质量事故分析与处理
案例3、轻钢结构事故
案例： 某倒塌的三跨门式刚架轻
型钢结构厂房，每跨跨度均 为30m，厂房总长度为504m， 总宽度为90m，每一榀柱距为 8m，柱子为H形钢，梁为工 字梁，节点采用螺栓连接。
事故分析
设计疏忽：
通过对门式轻型钢结构厂房进行结构计算分析，结果表明：厂房的承载力满 足设计荷载的要求（基本雪压取值为0. 45 kN/m2）。但在现场调查中发现，钢 柱之间没有设置足够斜撑；《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：当建 筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。本厂房宽度为90m，应该 考虑适当增加柱间支撑，但是在设计中未考虑到这一项。当雪荷载超过设计荷 载值一定范围时，钢柱之间没有足够的平面外支撑，容易造成钢柱的平面外失 稳，导致整个结构倒塌。
1. 钢屋架结构事故 2. 钢网架结构事故 3. 轻钢结构事故
三、钢结构的质量事故及 其原因分析
1. 钢结构承载力和刚度的失效 2. 钢结构的失稳 3. 构件的疲劳破坏 4. 钢结构的脆性断裂 5. 钢结构的腐蚀破坏
四、钢结构的加固
1. 钢结构加固的基本要求 2. 钢结构的加固方法
钢材的性能及可能的缺陷
使用中无维护：
在厂房交付使用后，没有执行定期检查和日常维护。例如，螺栓及连接件 的生锈，或者周围潮湿的环境使钢结构容易生锈，而未采取措施，久而久之钢 结构构件锈蚀加剧，从而降低构件的承载力，以致影响整个结构的承载力，甚 至危及结构的安全。
厂房的用途：
厂房的用途不同，也会存在安全差异。两栋设计相同的厂房，未倒塌的厂 房一部分为生产车间，另一部分为仓库，倒塌的厂房主要用于办公和仓库用房； 作为生产车间的厂房温度较高，积雪少于另一栋，因此在雪灾中幸免于难，而 作为办公和仓库用房的厂房倒塌。在对未倒塌厂房的检测中发现，作为生产车 间的区域檩条变形、钢柱倾斜度、钢梁挠度，均比作为仓库用途的区域小；在 作为仓库用途的区域中，发现基础有很多裂缝，而生产车间区域的基础很少发 现有裂缝。
各国海洋钻井平台疲劳破坏事故
各国海洋钻井平台疲劳现代海洋钢结构如移动式钻井平台，特别是固定式桩基平台，在恶劣的海洋环境中受风浪和海流的长期反复作用和冲击振动；在严寒海域长期受冰载及流冰随海潮对平台的冲击碰撞；另外低温作用以及海水腐蚀介质的作用等都给钢结构平台带来极为不利的影响。
突出问题就是海洋钢结构的脆性断裂和疲劳破坏。
其中，疲劳破坏仍是长期未能解决的严重问题，危害着海洋钢结构的安全使用。
此外，还有由于海水的浸蚀和静应力长期作用材质脆化而产生的应力腐蚀，即所谓的“静疲劳”。
更为严重的是随机荷载下的腐蚀疲劳。
高应力集中的钢管节点更是海洋钢结构的薄弱环节。
自海洋平台结构兴起的短短几十年来，管节点的疲劳破坏事故已发生多起。
如1965年12月27日海宝石号（Sea Gem.）正值准备移位之际，突然发生破坏而倾覆沉没，13人丧生。
事后检验证明主要是由平台支柱贴角焊缝疲劳开裂所致。
1966～1967年间赛德柯（Sedco）型三角形半潜式钻井平台135－B，－C，－E，－F都在尾部φ2.75m的水平撑杆节点发生不同程度的疲劳断裂。
海探险号（Sea Quest）在欧洲北海仅经过89天的作业就发现了长达700mm的疲劳裂纹，其破坏也是始于节点焊缝附近高应力集中造成的裂纹源。
又如墨西哥湾的一座固定平台节点焊缝疲劳断裂是由于过多的海生物附着于构件表面，使其直径增大至600mm，加大了波阻压力，促使疲劳破坏。
1980年3月27日6时许，英国北海爱科菲斯科油田的A.L.基儿兰德号平台突然从水下深部传来一次震动，紧接着一声巨响，平台立即倾斜、短时间内翻于海中，虽经多方抢救，仅生还89人，其余123人丧生，事后调查分析弄清事故是由于撑杆中水声器支座中疲劳裂纹萌生、扩展、致使撑杆迅速断裂。
由于撑杆断裂致使相邻五个支杆因过载而破坏，接着所支撑的承重腿柱破坏，整个平台失去平衡，20min内平台全部倾覆，造成巨大经济损失。
工程结构脆性断裂事故分析
工程结构脆性断裂事故分析工程结构脆性断裂事故分析钢脆性和工程结构脆性断裂，周顺深编，上海科学技术出版社，1983自本世纪初以来，桥梁、船舶、压力窗口、管道、球罐、热电站发电设备的汽轮机和发电机转子以及其他设备曾发生脆性断裂事故。
近20年来，随着焊接结构的大型化、钢结构截面增厚以及高强度钢的采用，容易引起焊接结构的脆断。
例如由于压力窗口的大型化、厚截面或超厚截面压力窗口增多以及化工、石油工业中低温压力容器的使用，使脆断事故迭有发生。
这些事故引起世界各国的关注，推动了对脆性断裂问题的研究，英、日本等国家成立专门机构对脆断事故进行分析和研究，并提出了工程结构脆断防止措施。
（一）压力容器脆性断裂压力容器断裂可能有塑性断裂、低应力脆性断裂和疲劳损坏等几种形式，特别是脆性断裂更引人注意。
压力容器一旦发生脆性断裂，则将整个结构毁坏，其后果甚为严重。
早基Shank曾对压力容器的破坏作了调查，在调查报告中收入压力容器脆性断裂事故18例，其中最典型的例子为：1919年美国马萨诸塞州糖浆贮罐脆性断裂事故。
事故原因是由于整个贮罐强度不够，特别是对局部应力集中缺乏考虑，以致在糖浆的内压作用下产生脆性断裂。
本世纪40年代球形贮罐的破坏事故更为突出，1943年美国纽约州有一个直径12米的大型贮气罐，当温度降到－12℃时发生脆断。
1944年10月美国俄亥俄州煤气公司一台球形液态天然气贮罐（直径21.3米、高12.8米、工作压力5磅/平方英寸、工作温度－162℃）发生了一次严重的脆性断裂事故。
1945年美国一台工作温度为－110℃的甲烷塔发生脆断。
1947年冬苏联几个石油贮罐在气温－43℃时脆断。
1965-1971年期间压力容器脆性断裂事故达10余次之多。
下面介绍几个较典型的压力容器脆性断裂事故。
（1）化工氨合成容器脆断1965年英国Imminghan合成氨厂使用的大型厚壁压力容器，在水压试验时发生脆性断裂。
该容器全长18.3米、外径2米、壁厚150毫米。
钢结构事故案例分析(一)
• 4.屋架腹杆设计是直的折线，实际上弯成弧线， 降低稳定性。 • 5.施工管理混乱：隐蔽记录失真。屋面完成两榀 后要求进行一次现场荷载试验，没有试验却记录 按图纸施工。等等 • 事故过程探讨：屋架没有在雪荷载和活荷载最大 的时候，而是在低得多的荷载下破坏，焊接低劣， 长期应力波动的结果。
• 例题3-2：厂房用途改变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ起倒塌
• 例题3-3：23榀大跨屋架倒塌 • 概况：河北省的某厂铸造车间，长83m，分三期建成。 一期83年10月完工，共15间开间3.3.钢筋混凝土吊车梁， 三铰拱轻钢屋架，屋面是轻钢檩条，铺木望板、挂水泥 瓦。屋架下弦标高10.5m。砖墙承重。二期工程由原来 四间向东接8个开间，开间尺寸4m，屋架下弦标高8.25m 其余同一期工程。1984年7月开始在室内增建两排钢筋 混凝土柱子，横向柱距16.5m，纵向柱距与厂房开间相 同，柱顶是现浇钢筋混凝土吊车梁，设3t和5t吊车各一 台。1986年1月投入使用。
• 1）焊接质量不合乎规范—按照《钢结构工程施工和 验收规范》三级焊缝检查，不合格率如下，第一榀 29.2%，第二榀31.1%，第三榀45.2%，第四榀30.1%， 第五榀39.6%，起到稳定关键作用的矩形箍筋不合格 率50%左右，焊缝脱开20处。总之5榀屋架榀榀不合格， 32个矩形箍筋，个个有问题。 • 2）矩形箍筋脱焊导致腹杆加速失稳。以第三榀屋架 为例，北段矩形箍筋有32个焊点，8个开焊，使腹杆 失去中间支撑点，稳定计算理论上长度系数从0.5增 大到1，承载力降低为原来的1/4.
• 原因分析： • 1）.屋架选型不当：本车间20米跨度，吊车震动荷载， 三铰拱刚度差，不能用。 • 2）.截面高度与跨度比0.5/10.8=21.6远远大于1/15 的规定。 • 3）.上下弦强度均不足，差的最多的只有一半左右。 • 4）.不应砖柱承重：屋架10.5m，当时有明确规定， 9m以上不得采用砖柱，此建筑应用钢筋混凝土柱。 • 5）.位于7度地震区，没有做抗震设计。
钢结构安全事故案例
钢结构安全事故案例第一篇：钢结构安全事故案例钢结构安全事故案例吊车倾翻1、场地地基条件太差，头日刚下过大雨；道渣回填不到位且未经压实，无法满足吊装需要2、吊车在吊装作业时没有仔细核查支腿处场地情况，且支腿时垫木体积过小。
屋面高处坠落杨栋梁虽然佩戴安全带，但屋面已打完吊顶板的区域未设置生命线，安全带也没有挂在屋面檩条上。
项目未强制配备注册安全工程师，是造成事故发生的直接原因。
台风吹翻屋面材料当时风力达到8级，屋面排烟窗位置的部分衬板被风刮折。
经事后整理清点，总共63张衬板有不同程度折损。
项目未强制配备注册安全工程师，是造成事故发生的直接原因。
屋面板侧翻杨栋梁在厂房进行屋面板的施工作业过程中，坐在未固定的屋面板上，屋面板侧翻，杨栋梁未系安全带，未戴安全帽。
项目未强制配备注册安全工程师，是造成事故发生的直接原因。
第二篇：钢结构电焊工触电安全事故案例分析电焊工触电死亡安全事故2013年6月，南方某大型钢结构厂，有一位年轻的女电焊工正在桥梁钢箱梁内焊接，因内温度高加之通风不良，身上大量出汗将工作服和皮手套湿透。
在更换焊条时触及焊钳口因痉挛后仰跌倒，焊钳落在颈部未能摆脱，造成电击。
事故发生后经抢救无效而死亡。
主要原因分析1、焊工在更换焊条时触及焊钳口因痉挛后仰跌倒，焊钳落在颈部未能摆脱，造成电击是本次事故的直接原因2、焊机的空载电压较高超过了安全电压，是造成本次事故的重要原因3、钢箱梁内温度高，焊工大量出汗，人体电阻降低，触电危险性增大。
是造成本次事故的重要原因4、触电后未能及时发现，电流通过人体的持续时间较长，使心脏、肺部等重要器官受到严重破坏，抢救无效。
是造成本次事故的重要原因主要预防措施1、钢箱梁内部焊接工作时要设专监护人，随时注意焊工动态，遇到危险征兆时，立即拉闸进行抢救。
2，箱梁内部焊接时，勤更换作业人员，2小时更换一次，避免大量出汗，人体电阻降低，触电危险性增大。
3、加强抽送风措施，错开午后高温时段作业，箱梁内部焊接尽可能夜间凉爽时段作业。
我国东北钢桥脆性断裂事故
我国东北钢桥脆性断裂事故
我国哈尔滨的滨州线松花江大钢桥，77m跨的有八孔，33.5m跨的有十一孔，是柳接结构。
1901年由俄国建造，1914年发现裂纹。
1927年由前苏联和中方试验研究证明，该桥钢材化学成分为：碳0.04％～0.13％，锰0.14％～0.8％，磷0.04％～0.14％，硫0.01％～0.07％。
板材厚为10～14mm，屈服强度为294MPa，极限强度为392.4MPa，δ＝21％。
这批钢材是俄国从比利时买进的，为马丁炉钢，脱氧不够。
由于FeO及S增加脆性，特别是金相颗粒不均匀，所以不适于低温加工，其冷脆临界温度为0℃；母材冷弯试验在90℃时已开裂，到180℃时已有断的，且钢材边缘发现夹层。
裂纹大部分在钢板的边缘或柳钉孔周围呈辐射状。
这批钢材冷脆临界温度为0℃，而使用时最低气温为－40℃，这是造成裂缝的主要原因。
当时得出的结论有四点：1）该桥的实际负荷不大；2）大部分裂纹不在受力处；3）钢材的金相分析后材质不均匀；4）各部分构件受力情况较好，所以钢桥可以继续使用。
1950年检查发现各桥端节点有裂缝，大多在柳钉孔处，于是进行缝端钻孔以阻止裂缝发展，并且继续观察使用。
1962年把主跨八孔77m跨的大钢桥全部换下，其余十一孔33.5m跨的钢桥至1970年才换下。
复查换下的这十一孔钢桥，共计裂纹二千多条，其中最大的为110m长，0.1～0.2mm宽，大于50mm长的裂纹有一百五十多处。
第5章 钢结构脆性断裂事故
第5章钢结构的脆性断裂事故5.1 脆性断裂概念钢结构是由钢材组成的承重结构，虽然钢材是一种弹塑性材料，尤其低碳钢表现出良好的塑性，但在一定的条件下，由于各种因素的复合影响，钢结构也会发生脆性断裂，而且往往在拉应力状态下发生。
脆性断裂是指钢材或钢结构在低名义应力（低于钢材屈服强度或抗拉强度）情况下发生的突然断裂破坏。
钢结构的脆性断裂通常具有以下特征：1．破坏时的应力常小于钢材的屈服强度ƒy，有时仅为ƒy的0.2倍。
2．破坏之前没有显著变形，吸收能量很小，破坏突然发生，无事故先兆。
3．断口平齐光亮。
脆性破坏是钢结构极限状态中最危险的破坏形式。
由于脆性断裂的突发性，往往会导致灾难性后果。
因此，作为钢结构专业技术人员，应该高度重视脆性破坏的严重性并加以防范。
5.2 脆性断裂的原因分析钢结构塑性很好，但仍然会发生脆性断裂，是由于各种不利因素综合影响或作用的结果，主要原因可归纳为以下几方面：一．材质缺陷当钢材中碳，硫，磷，氧，氮，氢等元素的含量过高时，将会严重降低其塑性和韧性，脆性则相应增大。
通常，碳导致可焊性差；硫、氧导致“热脆”；磷、氮导致“冷脆”；氢导致“氢脆”。
另外，钢材的冶金缺陷，如偏析，非金属夹杂，裂纹以及分层等也将大大降低钢材抗脆性断裂的能力。
二．应力集中钢结构由于孔洞、缺口、截面突变等不可避免，在荷载作用下，这些部位将产生局部高峰应力，而其余部位应力较低且分布不均匀的现象称为应力集中。
我们通常把截面高峰应力与平均应力之比称为应力集中系数，以表明应力集中的严重程度。
当钢材在某一局部出现应力集中，则出现了同号的二维或三维应力场使材料不易进入塑性状态，从而导致脆性破坏。
应力集中越严重，钢材的塑性降低愈多，同时脆性断裂的危险性也愈大。
钢结构或构件的应力集中主要与构造细节有关：1．在钢构件的设计和制作中，孔洞、刻槽、凹角、缺口、裂纹以及截面突变在所难免。
2．焊接作为钢结构的主要连接方法，有众多的优点，但不利的是焊缝缺陷以及残余应力的存在往往是应力集中源。
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钢结构脆性破坏案例
钢结构脆性破坏在铆接结构时期就已经有所发生，不过为数不多，因而没有引起人们的重视。
那时多数事故出现在储液罐和高压水管。
例如1925年12月美国一座由软钢制成的直径为357m、高12.8m的油罐，壁厚25mm，当气温由15度骤降至-20度时破坏。
当时油罐装满原油，破坏引起了火灾。
在钢结构焊接逐渐取代铆接的时期，脆性破坏事故增多。
从1938年比利时哈赛尔特发生的全焊空腹桁架桥破坏到1960年止，除船舶外，世界各地至少发生过40起大型焊接结构破坏事故。
赛尔特桥跨长74.5m，在交付使用一年后突然裂成三段坠入阿尔培运河。
破坏由下弦断裂开始，6min后桥即垮下。
当时气温较低，而桥梁只承受较轻的荷载。
该桥用软钢制造，上、下弦为两根工字钢组合焊接的箱形截面，最大厚度56mm，节点板为铸件，裂口有经过焊缝，有的只经过钢板。
继这一事故后，在比利时又发生多起桥梁破坏事故。
焊接的压力容器和油罐，也不乏脆性破坏事故的报告。
例如1952年欧洲有三座直径44吗，高13.7,m 的油罐破坏，当时这些油罐还未使用，气温为-4℃，最大板厚22mm，材料也是软钢。
施工时油罐的焊缝曾从罐内加工凿平，还因矫正变形而对油罐猛烈锤击过。
冷加工和凿痕至少是引起脆性破坏的部分原因。
从破坏的油罐切取带凿痕的试样在0℃进行弯曲试验（有凿痕一侧受拉），折断时没有明显变形，而磨去冷加工部分和凿痕的试件，则弯至45°不出现裂纹。
典型的脆性破坏事故还有20世纪40年代初期美国的一批焊接船舶。
1943年一月一艘游轮在船坞中突然断成两截，当时气温为-5℃，船上只有试航的载重，内力约为最大设计内力的一半。
在以后的10年中，又有二百多艘在第二次世界大战期间建造的焊接船舶破坏。