第三章 钢结构工程事故2014.5
钢结构事故处理与分析.
§1.1钢结构工程应用及事故随着我国经济的迅速发展、人们生活水平的提高和现代城市的发展，钢结构建造物的数量越来越多。
钢结构作为一种承重结构，由于其塑性及韧性好、抗震性能优越、自重轻、工业装备化程度高、综合经济效益显著、造型美观以及符合绿色建筑等众多优点，被广泛应用于土木、交通、水利和矿山等工程领域中。
但是，由于钢结构材料的不均匀性以及其内部存在大量随机分布的缺陷（钢材的先天性缺陷、钢构件的加工制作缺陷、钢结构的连接缺陷、钢结构运输、安装和使用维护中的缺陷等以及外部因素的影响（载荷的强度、载荷的变异性、载荷的持续时间和气象天气等因素，钢结构事故屡有发生。
图1.1宜宾市南门大桥损伤破坏图1.2戴高乐机场2E候机厅事故现场翻开钢结构的事故史” 一组组数字触目惊心：美国肯帕体育馆,该体育馆建于1947年,承重结构为三个立体钢框架，屋盖钢桁架悬挂在立体框架梁上，每个悬挂吊点用四个 A490高强螺栓连接。
1979年6月4日晚，屋盖中心发生坍塌，倒塌原因是高强螺栓在长期风载荷作用下发生疲劳破坏；中国深圳国际展览中心，该展览中心由展厅、会议中心和一幢16层酒店组成，展厅7200m 2,为螺栓球节点网架结构，1989年5月建成,1992年9月24日展厅发生倒塌；1999年1月，连接綦江县城东西城区的人行跨江大桥一彩虹桥整体坍塌；2001年11月7日，四川宜宾市亚洲第一拱”南门大桥, 发生悬索及桥面断裂事故；2004年5月23日巴黎戴高乐机场2E候机厅发生坍塌事故。
法国交通部发表调查报告称，由于2E候机厅顶棚与圆形钢结构支柱连接处存在初始裂纹，在各种外在的因素作用下，初始裂纹向临界裂纹发展，受损不断累积，连接处发生突发性断裂，从而导致候机厅顶棚坍塌事故。
钢结构的事故不仅造成大量的人员伤亡，又给社会带来巨大的经济损失图1.3路桥累积损伤图1.4彩虹桥断裂后现场§1.2累积损伤和疲劳失效1.2.1损伤及疲劳失效研究发展背景对疲劳现象首先进行系统研究的实验者是德国人 A.W ?hler。
试论钢结构工程事故的原因分及采取措施
试论钢结构工程事故的原因分及采取措施摘要：钢结构作为一种新型承重结构，由于其自重轻、强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高、综合经济效益显著、造型美观等众多优点，在上世界90年代起深受国内外建筑师和结构工程师的青睐，而钢结构工程加工成为了其主要技术要点，是保证钢结构工程质量的重要因素。
本文从力作用、温度作用、化学作用反映在钢结构工程深化设计、加工制作、安装施工、使用四个阶段中出现的问题会导致结构的损伤与破坏，从而造成事故。
并对事故的类型、原因进行了解剖，针对做好钢结构工程的深化设计，钢结构构件加工质量的监控，严、准、细控制钢结构安装施工技术作了相应对策。
关键词：钢结构；力作用；温度作用；化学作用；深化设计；加工制作；安装施工；处理对策1钢结构的破坏与损伤1.1力作用引起的破坏或损伤如裂纹、断裂、失稳、弯曲和局部挠曲、磨损、连接破坏等。
（1）结构实际工作条件与设计条件不符，主要是荷载确定不准或严重超载。
导致内力分析、截面选择、构造处理和节点设计错误；（2）结构体系、构件、节点等实际作用的计算图形，不可避免地简化和理想化，而结构实际作用的条件和特征又研究得不够，从而造成实际工作应力状态与理论分析应力状态的差异，导致设计计算结果出现较大差异；（3）母材和焊接连接中，熔融金属中有导致应力集中并加速疲劳缺陷或疲劳破坏的因素，从而降低了结构材料强度的特征值；（4）制造、安装时构件截面、焊缝尺寸、螺栓和铆钉数目及排列等产生偏差，超过设计与规范的规定；（5）在安装和使用过程中，造成结构构件的相对位置变化，如檩条挪位、使用中构件截面以外变形、或者在杆件上随意加焊和切割。
吊车轨道接头的偏心和落差等，导致结构损伤。
往往设计中是没有考虑这种附加荷载作用和动力作用的影响；（6）使用过程中，结构使用荷载超重。
违反使用规定，如在管线安装时，任意在结构上焊接、悬挂、对构件开孔、切槽、或任意去掉某些受力构件等，从而造成结构体系的破坏和损伤。
第3章 钢结构材料事故
第3章 钢结构的材料事故钢结构所用材料主要包括钢材和连接材料两大类。
钢材常用种类为Q235、16Mn 、15MnV ；连接材料有铆钉、螺栓和焊接材料。
材料本身性能的好坏直接影响到钢结构的可靠性。
当材料的缺陷累积或严重到一定程度将会导致钢结构事故的发生。
3.1 钢材的力学性能以Q235为例，钢材有以下主要力学性能指标：1．强度强度高是钢材的一大特点，强度指标分为屈服强度y f 和抗拉极限强度u f 。
y f 是钢结构静力强度设计的依据，u f 反映了钢材安全储备的大小。
2．塑性塑性好是钢材的又一显著特点。
塑性是指钢材受力时，在应力超过屈服点后，能产生显著残余应变（塑性变形）而不立即断裂的性质。
伸长率δ和断面收缩率ψ是衡量钢材塑性好坏的主要指标。
3．冷弯性能冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力的一项指标，它能够直观地反映钢材质量好坏，暴露钢材内部冶金和轧制缺陷。
它通常借助180 o 冷弯试验确定。
4．韧性韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，亦即钢材抵抗冲击荷载的能力。
韧性指标采用冲击韧性值k α表示，分为常温（20±5o C ）和低温（-20o C ，-40o C ）两种。
在实际工程中，它是判断钢材脆性破坏的重要指标。
3.2 钢材性能的主要影响因素1．化学成份的影响化学成份影响主要是有害杂质S 、P 、N 、O 、H 的影响。
通常S 、O 使钢“热脆”，P 、N 使钢“冷脆”，H 使钢“氢脆”。
2．冶金和轧制的影响钢材在冶金和轧制过程中缺陷在所难免，比如偏析、夹杂、裂纹、分层等。
这些缺陷将严重降低钢材的塑性、韧性和冷弯性能。
尤其是产生应力集中，使脆性破坏可能性增加。
3．钢材的硬化钢材的硬化包括时效硬化、冷化硬化和应变时效硬化。
硬化虽然可以提高钢材的强度，但却降低了钢材的塑性和韧性，使脆性破坏的可能性增加。
4．温度的影响当钢材从0o C起升高温度，当t=250o C左右时，钢材出现“兰脆现象”，强度略有提高，但塑性韧性下降。
钢结构工程事故分析与处理作业
二、 钢结构缺陷的类型及原因
1．钢材的先天性缺陷
（1）化学成分缺陷。有害杂质对钢材性能的影响极 大，应加以严格控制。
（2）冶炼及轧制缺陷。在冶炼和轧制时，因工艺参 数控制不严等产生表面缺陷和内部缺陷。如偏析、 夹杂、裂纹、分层、过烧、气泡、内部破裂及机械 性能不合格等。
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2.钢构件的加工制作缺陷
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三、事故的分类 建筑安全生产事故分类 1.按事故的原因及性质分类 建 筑安全事故可以分为四类，即生产事故、质量问题、技术 事故和环境事故。 (1)生产事故 目前我国对建筑安全生 产的管理主要是针对生产事故。 (2)质量问题 质量问题 主要是指由于设计不符合规范或施工达不到要求等原因而 导致建筑结构实体或使用功能存在瑕疵，进而引起安全事 故的发生。质量问题也是建筑安全事故的主要类型之一。 (3)技术事故 技术事故主要是指由于工程技术原因而导致 的安全事故，技术事故的结果通常是毁灭性的。技术事故 的发生，可能发生在施工生产阶段，也可能发生在使用阶 段。 (4)环境事故 使用环境原因主要是对建筑实体的使 用不当，比如荷载超标、静荷载设计而动荷载使用以及使 用高污染建筑材料或放射性材料等。 2.按事故类别分类 按事故类别分，可以分为14类，即物体打击、车辆伤害等。 3.按事故严重程度分类 可以分为轻伤事故、重伤事故和 死亡事故三类
2）制造厂应重视加工制作过程中各个环节工艺的合 理性和设备的先进性，尽量减少手工作业，力求全 自动化，并加强质量的监控和检验工作。
3）施工单位应重视安装工序的合理性、人员的高素 质以及现场质量检验工作，尤其不可忽视临时支撑 和安全措施。
4）使用单位应重视定期维护工作，保证必要的耐久
性。
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。
钢结构事故与紧急抢救
对钢结构设计进行多层次审核，确保设计的安全性和可靠性。
提高施工质量和检测手段
加强施工过程中的质量监控，采用先进的检测手段对钢结构进行无 损检测，及时发现和处理潜在的质量问题。
加强使用阶段的监管
定期检查与维护
对钢结构设施进行定期检查，确保其结构安全和稳定。及时进行必 要的维修和保养，防止因设备老化或损坏引发的事故。
建立监测预警系统
利用现代技术手段，建立钢结构监测预警系统，实时监测钢结构的 应力、变形等关键参数，及时发现异常情况并采取应对措施。
强化使用管理
制定严格的使用管理制度，规范操作流程，防止因误操作或超载等原 因引发的事故。
完善应急救援体系
制定应急预案
根据钢结构设施的特点 和可能的事故类型，制 定科学合理的应急预案 ，明确应急组织、救援 流程和资源调配方案。
分类
根据事故的性质和原因，钢结构 事故可分为结构失稳、倒塌、断 裂、腐蚀等类型。
钢结构事故的常见原因
设计缺陷
设计不合理、计算错误 、结构布局不当等。
施工不当
焊接质量差、安装不规 范、构件连接不牢固等
。
使用管理不当
超载、使用环境恶劣、 维护保养不到位等。
自然灾害
地震、台风、洪水等自 然灾害可能导致钢结构
保护现场
在事故现场，应采取措施保护现 场，以便后续的事故调查和责任
认定。
人员疏散与救援
疏散现场人员
在确保安全的前提下，应迅速疏散事故现场的人 员，避免造成更多的人员伤亡。
救援受伤人员
对于受伤人员，应立即进行现场急救，并尽快送 往医院进行救治。
通知相关人员
应及时通知相关人员，如消防、医疗、安全监管 等部门，以便他们能够迅速赶到现场进行救援。
第三章 201004012钢结构工程事故
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§3.2 钢结构事故及影响因素
一 钢结构事故的破坏形式
（一）钢结构强度和刚度失效
（二）钢结构失稳
（三）钢结构疲劳破坏 （四）钢结构脆性断裂 （五）钢结构腐蚀
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第一节 钢结构的缺陷
硫：使钢材变脆，产生微裂纹，降低钢材的塑性、冲击韧
性、疲劳强度和抗锈蚀性，要求含量低于0.035%0.050%。
磷：降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性等，
易产生低温冷脆。 优点是可提高钢材强度和抗锈蚀性 3 钢材的物理力学性能 （1）冷弯 是指钢材在常温下冷加工弯曲产生塑性变形时抵抗裂 纹产生的一种能力。
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§3.2 钢结构事故及影响因素
（一）钢结构承载力和刚度失效
1 钢结构承载力失效
指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被 超过而导致破坏。
失效原因：
（1）钢材强度指标不合格
钢结构事故种类和表现
2. 脆性断裂的防治措施
3）合理制作和安装
采取合理的制作安装工艺以减少各种缺陷及焊接残 余应力、装配应力。
4）合理使用及时维修
按照设计规定的用途、荷载及环境使用，不得随意 变更。建立必要的维修措施，监视缺陷或损坏情况，以 防患于未然。
[事故实例]
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1.4 钢结构的疲劳破坏事故
1.脆疲劳破坏的概念及其影响因素
辊
正
式
辊
机
矫
正
斜 辊
示意图
适用范围 薄板凹凸及翘曲矫正，型材扭曲 矫正，管材、线材、带材矫直
管材、型材、杆件的局部变形矫正
角钢
机械矫正
板材、管材矫正，角钢矫直 圆截面管材及棒材矫正
辊 机 矫 正
斜 辊
弓形矫正
千斤顶矫正
角钢
变形型钢
千斤顶
垫梁
机械矫正
圆截面管材及棒材矫正 型钢弯曲变形（不长）矫正 杆件局部弯曲变形矫正
④ 在焊缝及附近金属表层采用喷射金属丸粒或锤击等方法 引入残余压应力。残余压应力和锤击造成的冷工硬化均 会使疲劳强度提高，同时尖锐切口也被缓减。
4. 事故实例
某厂均热炉车间15m变截面铆接吊车梁。1987年9月29日， 该梁的右端变截面处的下翼缘和腹板发生突发性撕裂， 断口处于变截面转折处。
吊车梁的使用（即吊车运行）情况调查结果：车间厂房跨 度36m，车间内设置了50t钳式吊车3台，太原产20／ 50t钳式吊车1台。自1960年7月投产至吊车梁发生破坏， 已使用27年。该车间钳式吊车停止运行时间是：每次小 修（每周一次）停4~8h，每次中修（年度检修）停 10~18d，每次大修（每次一周期）停30d。平均每年工 作326d，每天实际工作17h，每小时运行15次，荷载循 环次数为2.245×106次。吊车无超负荷使用史，吊车梁 发生破坏时的起重量为13.5t。
《钢结构事故分析与处理》教案
钢结构事故分析与处理第一章绪论§1.1钢结构事故分析的重要性建筑：是指建筑物与构筑物的总称建筑物：为了满足社会的需要，利用所撑握的物质技术手段，在科学规律和美学的支配下通过对空间的限定，组织而创造的一种人为的社会生活环境。
钢结构事故体现出的两个问题：一.已建钢结构由于先天性缺陷的存在，潜在着事故的危险性；二。
面对未来大规模钢结构建筑的兴建，若不解决好设计，施工和使用等一些列现存的问题，钢结构事故发生的概率必将大大增加。
§1.2事故的定义1.2.1建筑物的分类事故：意外的特别有害的事情或是违背或超越人们的医院并产生损害的不幸事件§1.3事故的分类1.3.1就钢结构而言，事故的分类方法有以下四种方式：1..按事故发生时间分类（1）施工期（2）使用期2.按事故性质分类（1）倒塌事故。
建筑物整体或局部倒塌（2）开裂事故。
承重结构或维护结构等出现裂纹。
（3）错位事故。
建筑物上浮下沉，平面位置错误；地基及结构构件尺寸，位置偏差过大以及预埋件，预留洞等错位偏差事故。
（4）变形事故。
建筑物倾斜，扭曲或过大变形等事故。
（5）材料，半成品，构件不合格事故。
（6）承载能力不足事故。
主要指因承载力不足而留下的隐患性事故，地基，构件和结构都可能出现。
（7）建筑功能事故。
指房屋漏雨，渗水，隔热，隔声功能不良等。
（8）其他事故。
塌方，滑坡，火灾，天灾等。
3..按事故原因分类（1）自然事故。
（2）人为事故4.按事故后果分类（1）一般事故（2）重大事故§1.4事故的一般原因分析1.4.1建造阶段事故原因1..设计阶段(1)结构选型及设计方案不合理；(2)计算简图不当，结构计算错误；(3)荷载取值与实际受力情况不符；(4)材料选用不妥，不能满足工程需求；（5）节点构造不合理，造成致命缺憾(6)对施工阶段的特点和使用阶段的特殊要求欠考虑。
2．制作阶段(1)不按图纸要求制作，任意修改施工图；(2)制作尺寸偏差过大；（3）制作工艺不良，设备落后；（4）缺少熟练的技术工人和高素质的管理人员；(5)不能严格遵守施工及验收规范和操作规程的相关规定；(6)不按照有关标准规范检查验收；(7)存在偷工减料行为3．安装阶段(1)安装顺序及工艺不当，甚至错误；（2）吊装，定位，校正方法不正确；（3）临时支撑刚度不足，安装中的稳定性差；(4)现场焊接及螺栓施工质量达不到设计要求；(5)防火及防腐做法不达标；(6)存在偷工减料行为。
谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策
谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策第一篇：谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策摘要：本文从钢结构工程的深化设计、加工制作、安装施工、使用4个阶段出现的问题会导致结构的损伤与破坏，从而造成事故。
并对事故的类型、原因进行了解剖，针对做好钢结构工程的深化设计，钢结构构件加工质量的控制，严、准、细控制钢结构安装施工技术作了相应对策。
关键词：钢结构事故深化设计加工制作安装施工处理对策ABSTRACT: This article from the steel structure project's deepened design, the processing manufacture, the installment construction, will use the question which 4 stages will appear to cause the structure the damage and the destruction, will thus create the accident.And to accident's type, the reason has carried on the dissection, in view of completes the steel structure project the deepened design, the steel structure millwork quality control, strict, accurate, controlled the steel structure installment construction technique to make the corresponding countermeasure thin.KEY WORDS: Dteel structure Accident Deepened design Processing manufacture Installment construction Processing countermeasure1钢结构事故的类型整体事故：结构整体或局部倒塌[1]。
钢结构事故
• （2）钢结构承载力失效指正常使用状态下 结构构件或连接因材料强度被超越而导致 破坏。 • 其主要原因为： ①连接件强度不满足要求 焊接连接件的 强度取决于焊接材料强度及其与母材的匹 配、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查 和控制、焊接对母材热影响区强度的影响 等；焊栓连接强度的影响原因为：螺栓及 其附件材料的质量以及热得原理效果、螺 栓连接的施工技术工艺的控制，特别是高 强螺栓 预应力和摩擦面的处理、螺栓孔引 起被连接构件截面的削弱和应力集中等。
• 4、钢结构失稳 钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受 弯构件。它可分为两类：丧失局部稳定和 丧失整体稳定性。 （1）响结构构件局部稳定性的主要原因有： ①局部受力部位加劲肋构造措施不合 理 当在构件的局部受力部位，如支座、 较大集中荷载作用点，没有设支承加劲肋， 使外力直接传给较薄的腹板而产生局部失 稳。构件运输单元的两端以及较长要件的 中间如没有设置横隔，截面的几何形状不 变难以保证且易丧失局部稳定性。
• ③构件受力条件的改变 钢结构使用荷载 和使用条件的改变，如超载、节点的破坏、 温度的变化、基础的不均匀沉降、意外的 冲击荷载、结构加固过程中计算简图的改 变等，引起受压构件应力增加，或使受拉 构件转变为受压构件，从而导致构件整体 失稳。 ④构件整体稳定不满足要求 影响它的主 要参数为长细比λ（=r）。应注意载面两个 主轴方向的计算长度可能有所不同，以及 构件两端实际支承情况与计算支承间的区 别。
• （3）要观察检查构件外观，以构件正面无 明显凹面和损伤为合格。 （4）各种结构构件组装时顶紧面贴紧不少 于75%，且边缘最大间隙不超过0.8mm。 • （5）构件制作允许偏差均应符合《建筑安 装工程质量检验评定标准》。
• 钢结构焊接时质量控制主要有： （1）焊条、焊剂、焊丝和施焊用的保护气 体等必须符合设计要求和钢结构焊接的专 门规定。 （2）焊工必须经考试合格，取得相应施焊 条件的合格证书。 （3）承受拉力或压力且要求与母村等强度 的焊缝必须经超声波、x射线擦伤检验符合 国家有关规定。
2014年住建部通报的全国建筑业较大事故案例
2014年住建部通报全国建筑业发 生较大以上死亡事故统计汇总
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 通报日期 2014.01.13 2014.04.14 2014.05.15 2014.05.15 2014.06.12 事故情况
坍塌事故
2014年11月10日，广东省佛山市新怡智逸大厦工程，发生基坑坍塌事故 ，造成3名施工人员死亡。
主要违法违规行为：一是建设单位未取得施工许可证即开工建设；二是 施工单位存在转包行为；三是劳务分包及劳务用工不规范；四是基础工 程存在先施工后设计问题；五是第三方监测机构监测不到位；六是监理 单位项目总监履职不到位。
塔吊倾覆
6月26日在黑龙江省牡丹江市 裕华园小区在建四号楼工地拍摄 的塔吊倒塌事故现场。当日11时 40分左右，黑龙江省牡丹江市裕 华园小区在建四号楼工地发生塔 吊倒塌事故，三人当场死亡，一 人被送往医院救治。
塔吊倾覆
8月25日上午12点左右 ，广元市朝天区锦绣家园 建筑工地5名工人在拆除塔 吊的过程中，因塔吊坍塌 导致1人当场死亡，3人重 伤，1人轻伤，4名受伤人 员当即送往当地医院抢救 ，其中2名重伤者经抢救无 效于当日13点15分左右死 亡。
3 5
10 3
截止到2014年12月31日，住建部通报全国 房屋市政工程发生较大以上生产安全事故共 29起，死亡人数共105人。
2014年建筑业较大以上事故分类统计
事故 类型 卸料 平台 垮塌 塔吊 倾覆 砖胎 模坍 塌 屋架 钢梁 倒塌 自制 吊装 支架 倒塌 模板 支撑 坍塌 基坑 边坡 坍塌 脚手 架坍 塌 钢筋 倾覆 坍塌 吊车 侧翻
坍塌事故
第三章 钢结构工程事故20145
（二）制作和安装阶段
1、没有按图纸要求制作； 2、制作尺寸偏差，质量低劣； 3、制作用材和防腐措施不当； 4、安装施工程序不正确，操作错误； 5、支撑和结构刚度不足； 6、安装偏差引起变形； 7、安装连接不正确，质量差； 8、吊装、定位和矫正方法不正确； 9、制作和安装设备工具不完善； 10、制作和安装检验制度不严格； 11、缺乏熟练技术人员和工人。
钢材随时间的进展，其屈服强度和抗拉 强度提高，塑性和冲击韧性降低的过程。 8、高温蠕变脆性
钢材在高温及长期应力作用下会出现蠕 变变脆的现象称为钢材的高温蠕变脆性。
缺陷名称
钢材常见的缺陷
形成原因和特征
修复方法
发裂 夹层 微孔
由热变形过程中钢内气泡及非金属夹杂物引起；经 常呈现在轧件的纵向，纹如发丝，易用锉刀锉掉， 分布在钢材表面和内部，纹长20－30厘米以下， 有时也有100－150厘米
钢结构刚度失效主要指：结构构件产 生影响其继续承载或正常使用的塑性 变形或振动。其主要原因为：
（1）结构或构件的刚度不满足设计要 求
（2）结构支撑体系不够
（二）钢结构的失稳 影响结构构件整体稳定的主要原因有： 1、构件设计的整体稳定不满足 2、构件的各类初始缺陷 3、构件受力条件的改变 4、施工临时支撑体系不够 导致钢结构构件局部失稳的主要原因有： 1、构件局部稳定的不满足 2、局部受力部位加劲构造措施不合理 3、吊装时吊点位置选择不当 （三）钢结构的疲劳破坏（略）
二、钢结构事故发生阶段及原因分类 （一）设计阶段 1、结构设计方案不合理； 2、计算简图不当； 3、结构计算错误； 4、对结构荷载和受力情况估计不足； 5、材料选择不宜（性能要求不满足）； 6、结构节点不完整； 7、未考虑施工和使用阶段工艺特点； 8、防腐蚀、高温和冷脆措施不足； 9、没有按结构设计规程执行； 10、没有相应的结构规程规定。
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二、钢结构加工制作中可能存在的缺陷
（一）钢构件的加工制作及其可能产生的缺陷 （1）选用钢材的性能不合格； （2）矫正时引起的冷热硬化； （3）放样尺寸和孔中心的偏差； （4）切割边未作加工或加工未达到要求； （5）孔径误差； （6）冲孔未作加工，存在有硬化区和微裂纹 （7）构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹 （8）构件的热加工引起的残余应力等。
6、腐蚀 钢材的腐蚀可分为：大气腐蚀、介质腐 蚀和应力腐蚀。钢材的应力腐蚀是指其在 腐蚀性介质浸蚀和静应力长期作用下的材 质脆化现象。如海洋钢结构在海水和静应 力长期作用下的“静疲劳”。 7、时效 钢材随时间的进展，其屈服强度和抗拉 强度提高，塑性和冲击韧性降低的过程。 8、高温蠕变脆性 钢材在高温及长期应力作用下会出现蠕 变变脆的现象称为钢材的高温蠕变脆性。
脱碳
机械性能不 合格 化学成分不 合格
钢材中裂纹产生的原因可归纳为如下几类： （1）由于某种应力作用而引起的开裂，主要是指钢锭 冷却时不均匀收缩时产生的裂纹，以及钢构件加工制作 工艺如冷加工、热处理、焊接等引起的裂纹； （2）由于钢中所含某一化学元素超过最大允许含量， 对钢的组织结构、工艺性能或机械性能产生不良影响， 从而导致其在加工或使用时开裂。如氢带来钢中的“白 点”，硫使钢在热加工时发生“热脆”，磷使钢材产生 “冷脆”等； （3）由于其他缺陷如气泡或缩孔等产生的内部裂纹； （4）出于熔炼与浇铸过程中非金属夹杂物进入钢液内； （5）溶解在钢中的气体与非金属夹杂物在锻轧加工时 所形成的细小型纹 （6）钢材折叠而形成的裂纹， （7）钢材长期处于高温和压力下．由于碳氢的腐蚀使 表面开裂； （8）钢材突然遭到高频弹性波冲击时产生的振动裂纹。
钢结构的运输、安装和使用维护过程中可能遇到 的缺陷有： （1）运输过程中引起结构或其构件产生的较大变 形和损伤； （2）吊装过程中引起结构或其构件的较大变形和 局部失稳； （3）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导 致结构或其构件产生较大的变形丧失稳定性，甚 至倾覆等；
（4）施工连接(焊缝、螺栓连接) 的质量不满足设计要求； （5）使用期间由于地基不均匀 沉降等原因造成的结构损坏； （6）没有定期维护使结构出现 较重腐蚀，影响结构的可靠性能。
3、可焊性 钢材的可焊性可分为施工上的可焊性和 使用上的可焊性两种类型。 施工上的可焊性是指焊缝金属产生裂纹 的敏感性，和由于焊接加热的影响，近 缝区母材的淬硬和产生裂纹的敏感性以 及焊接后的热影响区的大小。可焊性好 是指在一定的焊接工艺条件下。焊缝金 属距离近缝区钢材均不产生裂纹。 使用上的可焊性则指焊接接头和焊缝的 缺口韧性(冲击韧性)和热影响区的延伸 性(塑性)。要求焊接结构在施焊后的力 学性能不低于母材的力学性能。 钢材的可焊性可以通过化学成份鉴定法 或工艺试验法来测定。
4、疲劳 钢材的疲劳是指其在循环应力多次反 复作用下，裂纹生成、扩展以致断裂破坏 的现象。钢材疲劳破坏时，截面上的应力 低于钢材的抗拉强度设计值。钢材在疲劳 破坏之前，并不出现明显的变形或局部收 缩．它和脆性断裂一样，是突然破坏的。 5、冷脆 在常温下，钢材本是塑性和韧性较好 的金属．但随着温度的降低，其塑性和韧 性逐渐降低，即钢材逐渐变脆，这种现象 称为钢材的“冷脆现象”。它通常是用钢 材的低温冲击韧性AKV来衡量的。
3、使用荷载和条件的改变主要包括： 计算荷载的超载、部分构件退出工作 引起的其他构件荷载的增加、温度荷 载、基础不均匀沉降引起的附加荷载、 意外的冲击荷载、结构加固过程中引 起计算简图的改变等。 钢结构刚度失效主要指：结构构件产 生影响其继续承载或正常使用的塑性 变形或振动。其主要原因为： （1）结构或构件的刚度不满足设计要 求 （2）结构支撑体系不够
修复方法
冶金工艺解决
夹层 微孔 白点 内部破裂
消除气泡，轧制 过程中温度适当， 压力比正确 避免切除不干净
因含氢量太大和组织内应力太大相互影响而形成的， 轧前合理加热， 它使钢材质地变松，变脆，丧失韧性，产生破裂 轧后缓慢冷却， 避免氢气进入 轧制钢材中，其塑性较低或者压量过小，使内外层 延伸量不等，会引起内部破裂 选用合适的轧制 压缩比
可用退火方法 恢复其机械性 能
斑疤
夹渣
划痕
切痕
过热
过烧
钢材加热温度很高时，钢内杂质在晶粒边界 过烧的金属为废品， 只能回炉重炼 氧化和部分熔化，使晶粒边界周围形成一层 非金属薄膜将晶粒展开，使金属经不起变形， 在轧制或者锻造过程中易产生裂纹，甚至裂 成碎片 加热时金属表面氧化后，表面含碳量比内层 低，钢材脱碳后淬火，使其强度，硬度及耐 磨性降低 要求钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、 界面收缩率四项指标得到保证，有时加上冷 弯性能指标，在动力荷载和低温时还要冲击 韧性得到保证，如不满足，称为不合格 将引起钢材可焊性下降，甚至无法焊接，机 械性能也不好 大部分指标不合格， 报废，个别的达不 到要求，作等外品 处理 太差得只能报废， 稍差得作为等外品
2、制作和安装中原因
（1）构件几何尺寸超过允许偏差，由 于矫正不够、焊接变形、运输安装中受 弯，使杆件有初弯曲，引起杆件内力变 化。 （2）屋架或托架节点构造处理不当， 形成应力集中；檩条错位或节点偏心。 （3）腹杆端部与弦杆距离不合要求， 使节点板工作恶化出现裂缝。 （4）桁架杆件尤其是受压杆件漏放连 接垫板，造成杆件过早丧失稳定。使屋 盖重量增加。
（二）钢结构的焊接及其可能产生 的缺陷
由于焊接工艺给钢结构带来的缺陷主要有： （1）热影响；
（2）焊接残余应力和 残余应变； （3）各种焊接缺陷： 如裂纹、气孔、夹渣、 焊瘤、烧穿、弧坑、 咬边、未熔合和末焊 透等； （4）焊接带来的应力 集中等。
（四）钢结构的脆性断裂 1、所用钢材的抗脆断性能差； 2、构件的加工制作缺陷； 结构构造和工艺缺陷、焊接的残余 应力和残余变形、焊缝及其热影响 区的裂纹、冷作与变形硬化及其裂 纹、构件的热应力等； 3、构件的应力集中和应力状态； 4、构件的尺寸（厚度）； 5、低温和动载。
（二）制作和安装阶段
1、没有按图纸要求制作； 2、制作尺寸偏差，质量低劣； 3、制作用材和防腐措施不当； 4、安装施工程序不正确，操作错误； 5、支撑和结构刚度不足； 6、安装偏差引起变形； 7、安装连接不正确，质量差； 8、吊装、定位和矫正方法不正确； 9、制作和安装设备工具不完善； 10、制作和安装检验制度不严格； 11、缺乏熟练技术人员和工人。
（三）钢结构的铆钉连接及其可能产生的缺陷 （1）铆钉孔引起构件截面削弱； （2）铆合质量差，铆钉松动； （3）铆合温度过高，引起局部钢材硬化； （4）板件间紧密度不够等。 （四）钢结构的螺栓连接及其可能产生的缺陷 螺栓连接工艺给钢结构带来的主要缺陷有： （1）螺栓孔引起构件截面削弱； （2）普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺 栓松动； （3）高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移 变形； （4）螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求；
二、钢结构事故发生阶段及原因分类 （一）设计阶段 1、结构设计方案不合理； 2、计算简图不当； 3、结构计算错误； 4、对结构荷载和受力情况估计不足； 5、材料选择不宜（性能要求不满足）； 6、结构节点不完整； 7、未考虑施工和使用阶段工艺特点； 8、防腐蚀、高温和冷脆措施不足； 9、没有按结构设计规程执行； 10、没有相应的结构规程规定。
（二）钢结构的失稳 影响结构构件整体稳定的主要原因有： 1、构件设计的整体稳定不满足 2、构件的各类初始缺陷 3、构件受力条件的改变 4、施工临时支撑体系不够 导致钢结构构件局部失稳的主要原因有： 1、构件局部稳定的不满足 2、局部受力部位加劲构造措施不合理 3、吊装时吊点位置选择不当 （三）钢结构的疲劳破坏（略）
3.2 钢结构的事故及其影响因素
一、钢结构事故的破坏形式 钢结构的事故按破坏形式大致可分 为如下几类：即钢结构强度和刚度的失 效、钢结构的失稳、钢结构的疲劳、钢 结构的脆性断裂和钢结构的腐蚀等。 （一）钢结构承载力和刚度的失效 钢结构承载力失效主要指：正常使 用状态下结构构件或连接因材料强度被 超过而导致破坏，其主要原因大致归归 纳为： 1、钢材的强度指标不合格 2、连接强度不满足要求
（五）钢结构的腐蚀破坏 易发生锈蚀的部位： （1）埋入地下的地面附近部位，如柱 脚等； （2）可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部 位； （3）经常干湿交替又末包混凝土的构 件； （4）易积灰又湿度大的构件部位； （5）组合截面净空小于12mm，难于 涂刷油漆的部位； （6）屋盖结构、柱与屋架节点、吊车 梁与柱节点部位等。
3.3 钢结构事故的实例分析
一、屋盖结构事故 事故原因 1、设计方面原因 （1）结构设计方案不合理或计算简图不符 合实际； （2）结构构件和连接计算错误； （3）对结构荷载和受力情况估计不足； （4）材料选择不宜或材料性能不满足实际 使用要求 （5）结构节点构造不合理； （6）防腐蚀、高温和冷脆措施不足； （7）设计图纸出错等。
氧化铁皮
轧制或者已经轧制完的金属表面的金属 氧化物及其在轧制品表面留下的凹坑等 表面缺陷，多出现在较薄的轧材中 一种表面粗糙的缺陷，在材料的表面， 其宽度和长度可达几毫米，深度0.01－ 0.1毫米，斑疤会使薄钢板成型时的冲压 性能变坏，甚至产生裂纹和破裂 因金属表面上的非金属夹杂物引起，一 般出现在厚钢板或中厚钢板上，深度约 1－3毫米 产生在钢板表面上，主要由轧钢设备摩 擦所致，其宽度和深度刚可看出，长度 不等 薄钢板表面常见的折叠，形似接缝的折 皱，如将形成切痕的褶皱展平，钢板易 在此处裂开 钢材加热到上临界点后，还继续升温， 其机械性能如抗拉强度、冲击韧性显著 降低的现象