钢结构的脆性断裂事故
钢结构脆性破坏案例
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。
钢结构工程事故分析与处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 钢结构变形事故原因分析与 处理
截面进行强度验算，强度不足时，也应采取加固措施。 （一）热加工法矫正变形 （二）冷加工法矫正变形
四、钢结构变形事故实例
[例5-3]某焊接主梁腹板局部变形。 [例5-4]某组合梁产生翘形。
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第四节 铆钉、螺栓连接缺陷事故分 析与处理
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第一节 钢结构工程质量事故分析与 处理
钢结构在负荷条件下，不准采用电焊加固。 （二）常用事故处理方法 （1）结构补强。当结构或构件的承载力或刚度等达不到规定
要求时，常采用结构补强处理。钢结构补强的方法很多，施 工也较简单，如加焊钢板或型钢就可补强结构或构件。 （2）局部割除更换。钢结构局部损坏或有严重质量缺陷又无 法修复时，可采用此法，更换部分常用焊接方法与原有部分 连接。 （3）增设支撑。例如屋盖中钢屋架变形过大或屋架内压杆计 算长度过大等均可采用此法处理。
钢结构材料事故产生的原因如下： （1）设计时选材不合理。 （2）钢材质量不合格。 （3）制作时工艺参数不合理，钢材与焊接材料不匹配。 （4）螺栓质量不合格。 （5）铆钉质量不合格。
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第二节 钢结构材料事故原因分析与 处理
（6）焊接材料质量不合格。 （7）安装时管理混乱，导致材料混用或随意替代。
二、钢结构材料事故的处理措施
钢结构材料事故的处理措施如图5-2所示。
三、钢结构材料事故实例
[例5-1]某车间单层厂房架下弦角钢裂缝。 [例5-2]哈尔滨市某钢桥因材质问题开裂。
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第三节 钢结构变形事故原因分析与 处理
钢结构的脆性断裂事故
例7 美国一批自由轮脆断沉没
40年代初期美国一批焊接船舶发生典型的脆性破坏,1943年1月一艘油轮 在船坞突然断成两截,当时气温为-5℃,船上仅有试航的载重,内力约为最大 的设计内力的一半,在以后10年中,又有200多艘在第二次世界大战期间建造 的焊接船舶破坏,
3. 使用环境
当钢结构受到较大的动载作用或者处于较低的环境温度下工作时,钢 结材的性能有显著影响,在0℃以上,当温度升 高时,钢材的强度及弹性模量均有变化,一般是强度降低,塑性增大,温度在 200℃以内时,钢材的性能没有多大变化,但在250℃左右时钢材的抗拉强度反 弹,而塑性和冲击韧性下降,出现所谓的蓝脆现象,此时进行热加工钢材易发生 裂纹,当温度达600℃,我们认为钢结构几乎完全丧失承载力,
当温度在0℃以下,随温度降低,钢材强度略有提高,而塑性和韧性降低, 脆性增大,尤其是当温度下降到某一温度区间时．钢材的冲击韧性值急剧下降, 出现低温脆断,通常把钢结构在低温下的脆性破坏称为低温冷脆现象,产生的 裂纹称为冷裂纹,因此,在低温下工作的钢结构,特别是受动力荷载作用的钢结 构,钢材应具有负温冲击韧性的合格保证,以提高抗低温脆断的能力,
由此可以得出结论,托架下弦不发生脆性 破坏就不可能发生这次B列托架的倒塌；但在 90行柱没有支托板的情况下托架倒塌的威胁依 然存在,在有支托板的情况下,B列托架下弦的 断裂可能不至于导致车间屋盖的破坏,托架可 像三铰拱一样工作而不坠落,
例3 比利时阿尔贝特运河上多座钢桥脆性断裂
第二次世界大战前夕,在比利时的阿尔贝特 Alben 运河上建造了约50座全焊接拱形空腹式桁架钢桥,材料为比 利时9t42转炉钢,
1938年至1956年共有14座大桥断裂,其中有6座桥梁属 负温下冷脆断裂,大部分在下弦与桥墩支座的连接处断裂且 应力处于极限状态,归结大桥断裂的原因主要有四点：应力 集中、残余应力、低温和冲击韧性值太小,
钢结构易发生的工程事故有哪些
钢结构易发生的工程事故有哪些一、钢结构承载力和刚度失效。
二、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。
三、钢结构疲劳破坏。
热门城市：中山律师宁德律师商丘律师固原律师乐山律师钦州律师荆门律师常州律师海东律师鞍山律师钢结构是一种新型的结构体系，有着各种各样的优点，随着钢结构的不断发展，许多其他的结构体系都在被取代，我国的钢结构也在蓬勃发展。
但是钢结构也有其不足的地方，他的一些缺陷可能造成事故。
下面小编就为您介绍钢结构易发生的工程事故有哪些。
钢结构的事故按破坏形式大致可分为：钢结构承载力和刚度失效;钢结构失稳;钢结构疲劳;钢结构脆性断裂和钢结构的腐蚀等几种。
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材料强度被超越而导致破坏。
其主要原因为：①钢材的强度指标不合格。
合格钢结构设计中有两个重要强度指标：屈服强度fy;另外，当结构构件承受较大剪力或扭矩时，钢材抗剪强度fv也是重要指标。
②连接强度不满足要求。
焊接连接的强度取决于是否与母材匹配的焊接材料强度、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查控制、焊接对母材热影响区强度的影响等;螺栓连接强度的影响因素为：螺栓及其附件材料的质量以及热处理效果(高强螺栓)、螺栓连接的施工技术工艺的控制，特别是高强螺栓预应力控制和摩擦面的处理、螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中等。
③使用荷载和条件的变化。
包括计算荷载的超载、部分构件退出工作引起其他构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不均匀沉降引起的附加应力等。
2、钢结构刚度失效指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如轴压构件不满足长细比要求;受弯构件不满足允许挠度要求;压弯构件不满足上述两方面要求等。
②结构支撑体系不够。
支撑体系是保证结构整体和局部刚度的重要组成部分，它不仅对抵制水平荷载、抗振动有利，而且直接影响结构正常使用(如工业厂房当整体刚度不足时，在吊车运行过程中会产生振动和摇晃)。
钢结构事故现象及原因分析
摘要随着国民经济和科学技术的发展，钢结构的应用范围日趋广泛，由于其应用及结构形式发展较快，也带来一些新问题。
本文首先论述了钢结构的优点和应用前景，并从钢结构工程的深化设计、加工制作安装施工、使用过程的三个阶段出现的问题并导致结构的损伤与破坏的事故，结合生产生活中的实际案例对事故的类型、原因进行了解剖分析。
同时针对建筑工程中钢结构事故的破坏形式如：钢结构失稳，钢结构的脆性断裂，钢结构承载力和刚度失效，钢结构疲劳破坏和钢结构的腐蚀破坏等分析了产生事故的原因并提出了预防措施。
探讨了钢结构工程的深化设计开始把关，继而提出了做好钢结构构件加工质量的控制，并以严、准、细的要求控制钢结构施工安装的相应对策，将钢结构事故发生的可能性降到最低。
钢结构事故现象及原因分析一、钢结构的前景钢结构作为一种新型的结构体系，以其强度高、自重轻、塑性和韧性好、抗震性能优越、工厂化生产程度高、装配方便、造型美观、综合经济效益显著等一系列优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐，近二十多年来，我国钢结构在工程建设中得到了更为广泛的应用，在材料、加工工艺、施工技术、理论分析和设计方法等诸方面都有了飞速发展和进步，应用钢结构已成为当前的一大“热点”，展现了其广阔的、具有强大生命力的前景。
在高层、大跨建筑领域显示出其无与伦比的优势。
钢结构的形式与应用范围是非常广泛的，在形式上有普钢结构、轻钢结构、空间结构、张拉结构等；应用范围，既有民用建筑钢结构、公共建筑钢结构、工业厂房钢结构、桥梁钢结构，又有特种构筑物(塔桅、储藏库、管道支架、栈桥等)钢结构等，既可应用于高度达400多米以上的高层建筑，跨度达200多米的空间结构，又可应用于几米跨度的建筑结构。
但任何事物都有着它的两面性，钢结构也有其自身的缺陷和不足，钢结构在具体应用中，也会存在一些质量问题，会发生一些工程事故，所以应采取一些积极措施加以预防[1]。
二、钢结构事故的原因（一）设计阶段的原因结构设计[2]方案不合理；计算简图不当，结构计算错误；对结构荷载实际受力情况估计不足；材料选择不宜(如强度、韧性、疲劳、焊条、焊丝、焊接方法、焊接性能等)；结构节点不合理或不完善；未充分考虑加工制作与安装施工和使用阶段工艺特点、防腐、防高温、防冷脆措施不足；没有按设计规范或没有相应的规范、规程规定。
钢结构事故的分析与处理
5.3钢结构事故的预防措施
5 钢结构防腐处理的质量控制
1.油漆、稀释剂和固化剂种类和质量必须符合设计要求。 2.涂漆基层钢材表面严禁有锈皮、并无焊渣、焊疤、灰尘、油污和水
等杂质。用铲刀检查经酸洗和喷丸(砂)工艺处理的钢材表面必须露出 金属色泽。 3.观察检查有无误涂、漏涂、脱皮和反锈。 4.涂刷均匀，色泽一致，无皱皮和流坠，分色线清楚整齐。 5.干漆膜厚度要求125m(室内钢结构)或150m(室外钢结构)。
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》。
5.3钢结构事故的预防措施
2 钢结构焊接的质量控制
1）焊条、焊剂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。
3.对结构上的缺陷损伤(包括位移、翘曲等)一般应首先予以修复，然 后进行固，加固时，应先装配好全部加固零件，以先两端后中间用点 焊固定。
4.在荷载下用焊接加固时，应慎重选择焊接工艺(如电流、电压、焊 条直径、焊接速度等)使被加固构件不致由于过度灼热而丧失承载力。
5.4 钢结构加固方法
5.在承载状态下加固时，确定施工焊接程序应遵循下列原则： (1)应让焊接应力(焊缝和钢材冷却时收缩应力)尽量减少，并能促使
33．5 m跨的有11孔．1901年由俄国建造，1914年发现裂纹．中苏双 方试验结果表明，该桥使用的钢材(从比利时买进的马丁炉钢)，脱氧 不够，氧化铁及硫增加了钢材的脆性，特别是金相颗粒不均匀，所以 不适合低温加工，其玲脆临界温度为0℃，而使用时最低气温为一 40℃，这是造成裂缝的主要原因当时得出结论有四点：(1)该桥的实 际负荷不大；(2)大部分裂纹不在受力处；(3)钢材的金相分析表明材 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．
略论钢结构的事故及其影响因素
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 裂纹性的缺陷。脆性断裂大多是因这些缺陷发展以致裂纹失稳
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 扩展而发生的，当裂纹缓慢扩展到一定程度后，断裂即以极高速
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 度扩展，脆断前无任何预兆而突然发生破坏。钢结构脆性断裂破
方面对钢结构的事故及其影响因素进行分析和阐述。
c． 使用荷载和条件的改变。包括计算荷载小于实际荷载，由
钢结构的事故按破坏形式大致可分为： 钢结构承载力和刚度 此带来的结构超载，部分构件受损、失效退出工作，引起其他构件 失效； 钢结构失稳； 钢结构疲劳； 钢结构的脆性断裂和钢结构的腐 的荷载增加，偶然冲击荷载、温度变化、结构变形所引起的附加应
参考文献：
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焊根、起弧和灭弧处的不平整、焊接裂纹等等。除此之外，还有结
总之，从结构的角 度 来 看 钢 结 构 有 许 多 优 点，但 也 存 在 有 别
构和构件中的残余应力以及结构和构件所处的环境等都会对其 于其他结构形式的问题，只要我们从上述几个方面对钢结构工程
疲劳强度有影响。在有腐蚀性介质的环境中，疲劳裂纹扩展的速 进行把握，做好这几个环节的质量保障工作，就可有效地避免钢
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。
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]。
钢结构脆性断裂初探
钢结构脆性断裂初探摘要：本文介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征，影响其脆性破坏的因素，防治钢结构脆性断裂的措施及案例分析。
关键词：钢结构；脆性断裂；影响因素；案例分析1 钢结构的破坏形式塑性破坏和脆性破坏是钢结构破坏最为常见的两种形式，而脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一，因破坏发生十分突然，且没有一个明显的塑性变形，在构件遭到破坏的时候，承载能力非常低。
而在破坏之后，所带来的损失十分严重。
脆性的断裂受到严重破坏，从宏观方面看，主要表现在断裂时候所伸长的量非常微小。
例如，生铁在单向拉伸断裂时为0.5～0.6%，最终破坏是由其构件的脆性断裂导致的，几乎观察不到构件的塑性发展过程，无破坏的预兆，其后果也经常是灾难性的。
工程设计的任何领域，无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏，如在钢筋混凝土结构中避免设计超筋梁，其道理就在于此。
2 钢结构脆性断裂破坏的特征结构的脆性破坏是各种结构可能破坏形式中最不利的一种破坏，其破坏时几乎不发生变形，且瞬间发生，破坏时应力低于极限承载力。
脆性断裂的突发性，实现毫无警告，破坏过程的瞬间性，根本来不及补救，大大增加了结构破坏的危险性。
钢材晶格之间的剪切滑移受到限制，使变形无法发生，脆性破坏结果是钢材晶格间被拉断。
发生的机会较多，因此非常危险。
如果一直都处在韧性状材料当中，则裂纹扩展应具备外力的做功，一旦外力停止，则裂纹就会停止扩展。
而对于处在脆性的状态之下的材料当中，裂纹扩展并不需外力进行做功，只有在裂纹出现起裂的时候，才会从拉应力的场内释放出较多的弹性能，从而驱动整个裂纹快速扩展。
针对钢性的结构材料，一旦发生脆性的破坏，主要表现在以下几个方面：①残余应力在一些焊接的部分可能会导致三轴产生加大的拉力；②应用的钢材对于所含的非金属杂质十分敏感；③大部分破坏主要发生于低温的状况之下。
3 钢结构脆性断裂破坏的分类脆性断裂破坏大致可分为如下几类：①过载断裂。
因破坏力过载以及强度严重不足而造成断裂，该种断裂破坏发生速度非常快，情况十分严重。
影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应
影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应钢材的脆性断裂，是钢结构在静力或加载次数不多的动荷载作用下发生的脆性破坏。
在破坏前无明显变形，平均应力亦小（一般都小于屈服点y f ），没有任何预兆，破坏断口平直和呈有光泽的晶粒状。
具体说来，导致焊接结构脆性断裂破坏事故的主要原因主要有以下几点： ⑴焊缝经常或多或少存在一些缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等，这些缺陷能够成为断裂的起源；⑵焊接后结构内部存在残余应力。
残余应力未必是破坏的主因，但和其他因素结合在一起，可能导致开裂；⑶焊接结构的连接往往有较大刚性，当出现3条相互垂直的焊缝时，材料的塑性变形就很难发展；⑷焊接使结构形成连续的整体，一旦裂缝开裂，就有可能一断到底。
综上所述，影响结构脆性断裂的直接因素主要是裂纹尺寸、作用应力和以及材料的韧性，下面具体说明各个因素对焊接钢结构脆性断裂产生的影响：⑴裂纹根据断裂力学的观点，对脆性断裂必须从结构内部存在着微小裂纹的情况出发进行分析。
断裂是在荷载和侵蚀型环境的作用下，裂纹扩展到临界尺寸时发生的。
尖锐的裂纹使构件受力时处于高度的应力集中。
裂纹随应力增加而扩展，起初是稳定的扩展，后来达到临界状态，出现失稳扩展而断裂。
根据线弹性断裂力学，当板处于平面应变条件下时，如果应力强度因子IC I K a K ≥⋅=σπα (1.1)则裂纹将迅速扩展而造成张开型（即I 型）断裂。
式中σ为板所受的拉应力，如果构件内部存在残余应力，则应包括在内；a 为裂纹尺寸，中心裂纹取宽度的一半，边缘裂纹取全宽度，如图1.1所示；α为和裂纹形状、板的宽度以及应力集中造成的应力梯度等因素有关的系数，当中心线上有贯穿裂纹，板宽很大并承受均匀拉应力时，1=α；IC K 代表材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，称为断裂韧性，是材料本身固有的特性。
图1.1 裂纹尺寸由式(1.1)可见，裂纹尺寸a越大，构件所能安全承受的应力σ就越小。
焊接缺陷对结构脆断的影响与缺陷产生的应力集中程度和缺陷附近材料的性能有关。
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。
建筑钢结构工程技术 5脆性断裂事故
一、脆性断裂的特点
• 钢材或钢结构的脆性断裂是指应力低于钢材抗拉强度或 屈服强度情况下发生突然断裂的破坏。
• 1、破坏时的应力常小于钢材的屈服强度点fy，有时仅 为fy 的02倍。
• 2、破坏之前没有显著变形，吸收能量很小，破坏突然 发生，无事先先兆。
• 3、断口平齐光亮。
四、脆性断裂防止措施
• 3、合理的制作和安装 • 制作过程中的冷热加工 • 安装过程中的不合理工艺，如焊接顺序、焊接工艺等。 • 4、合理使用及维修措施 • 在使用时应力求满足设计规定的用途、荷载及环境，不
得随意变更。还应建立必要的维修措施，监视缺陷或损 坏情况，以防患于未然。
五、典型事故分析
• 一、桥梁断裂事故 • 二、船舶断裂事故 • 三、油罐断裂事故 • 四、压力容器断裂 • 五、钻井平台断裂 • 六、工业厂房断裂
பைடு நூலகம்
二、脆性断裂的原因
• 1、材质原因、冶金缺陷 • SPONH • 2、应力集中 • 截面突变 • 焊缝缺陷 • 残余应力 • 焊接结构脆性破坏事故远远多于其他连接，
二、脆性断裂的原因
• 原因是焊缝裂缝一旦开展，便一裂到底，而铆 接和栓接裂缝延伸到栓孔即停止。
• 3、使用环境 • 动载作用 • 低温冷脆问题 • 4、钢板厚度 • 层状撕裂（脆性破坏）
四、脆性断裂防止措施
• 1、合理选择钢材 • 考虑结构的重要性、荷载特征、连接方法及工作环境。 • 2、合理设计 • 合理的结构形式、节点形式。设计时，应力求最大限度的
减少应力集中的影响程度保证结构的几何连续性和刚度的 连续性，构件的断面在满足强度的前提下，尽量宽而薄， 切记增加构件的厚度将增加断裂的危机，焊接结构尤其注 意避免焊缝交叉集中。
浅谈对钢结构脆性断裂的认识
浅谈对钢结构脆性断裂的认识[摘要]结合结构事故，分析钢结构发生脆性断裂的原因，影响结构脆性破坏的因素，提出防止钢结构破坏的措施和方法。
[关键词]钢结构脆性破坏影响因素预防措施。
近年来，随着我国经济的发展，建筑钢结构的使用越来越广泛，特别是轻型钢结构的发展更是如火如荼，钢结构因特有的优越性，越来越受到工程师和用户的青睐，但在推广应用的同时，我们必须对钢结构的脆性破坏及其影响因素有足够的认识，并制定相应的防范措施。
本文就钢结构产生脆性破坏的要因及其防止措施作一介绍。
一、钢结构事故1951年加拿大魅北克市的杜佩礼西斯桥梁跨断裂于冰冻的河床中，当时气温为-35℃。
该桥建立于1947年，为全焊接结构，由6跨54.88m和2跨45.73m 组成，在使用27个月后，发现桥的东端有裂纹，曾用新钢板焊补。
该桥所用钢材的含碳量为0.23%～0.4%，含硫量为0.04%～0.116%，冲击韧性很低，且夹杂物很多。
1967年12月，美国西弗吉利亚一座建造于1928年大桥突然断裂塌落，检查发现其关键部位一腹杆孔眼受力劣化并有应力腐蚀造成的疲劳断裂，钢材的韧性很低，按照断裂力学推算，可能在使用后几十年后破坏。
1995年日本阪神大震灾，致使很多建筑钢结构产生脆性破坏。
日本调查了8栋建筑钢结构的柱、梁接合部，其中，四栋为工厂焊接接头，脆性破坏有2396处；4栋工地焊接接头有10112处。
最新研究表明，在地震力作用下，梁，尤其是梁端节点处由于超载经历了很大的塑性变形，由于钢材本身的缺陷，存在裂缝，这样加快了断裂的成长，造成巨大的破坏。
二、钢结构脆性破坏的特征钢结构的脆性破坏形式主要有三种：失稳破坏，脆断破坏，疲劳破坏。
其总体特征是对缺陷非常敏感，破坏发生很突然，之前没有明显的塑性变形，破坏时构件的应力低于材料的屈服强度，带来的损失也十分惊人。
对于钢结构，发生脆性破坏时已经注意到主要下一些共同的特征：1、残余应力的存在要在某些焊接部分引起三轴向拉力；2、所用钢材对含有大量非金属杂质很敏感；3、多数破坏发生在低温情况下；4、板厚度过大影响；应力集中的影响；5、焊接和钢材中冶金质量影响；6、脆性断裂在所有情况下都是突然发生的。
工程事故分析与处理钢结构加固
加热方式
加热矫正步骤方法：
①了解变形情况，分析变形原因，测量变形大小，做到心
中有数；
②确定矫正顺序，原则上是先整体变形矫正，后局部变形
矫正。角变形先矫正，凹凸变形后矫正；
③确定加热部位和方法，由多人同时加热效果较佳，有些
变形单靠热矫正有困难，可以借助辅助工具外力来对 适当部位进行拉、压、撑、顶、打等，加热位置应尽 量避开关键部位，避免同一位置反复多次加热；
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缺陷的分类：
按照严重程度分为：
轻微缺陷：不影响建筑结构的承载力、刚度及其完 整性，也不影响建筑结构的近期使用；
使用缺陷:非破坏性缺陷。它不影响建筑结构的承 载力，但却影响其使用功能，或使结构的使用性能 下降，有时还会使人产生不舒适感和不安全感。例 如，钢粱较大的挠度等
危及承载力缺陷:由于材料强度不足、构件截面尺 寸不够、构件残缺有伤、安装连接构造质量低劣等 原因直接威胁到构件甚至整个结构的承载力和稳定 性。
造成的结构损坏； 6）不能定期维护，致使结构腐蚀严重，影响到结构的耐久
性。
5.1.3 钢结构缺陷的检测方法
1．钢材化学成分缺陷的检测 化学成分的化验问题。采用的检测方法和手段
有很多，例如，质谱仪、色谱仪、光谱仪、核磁共 振等。试验方法，通常从构件中钻取试样检测。 2．钢材冶金及轧制缺陷的检测
通常用宏观检查、机械法以及超声波探伤相结 合进行检测。例如气泡的检测，首先是宏观检查确 定部位，然后用手锤敲打凸包处，如听有声响便是 气泡。
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3. 构件加工制作缺陷的检测
检测的项目： 1）构件的外观检查； 2）构件制作允许偏差检查； 3）构件制孔的允许偏差检查； 4）构件螺栓孔距的允许偏差检查； 5）构件端部铣平的允许偏差检查； 6）磨光顶紧的构件组装面检查； 7）构件的裂缝检查。
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5.3 脆性断裂的机理分析
断裂力学认为，解答脆性断裂问题必
须从结构内部存在微小裂纹的情况出发
进行分析。断裂是在侵蚀性环境作用下， 裂纹扩展到临界尺寸时发生的。 结论，微小裂纹是断裂的发源地；裂 纹尺寸、裂纹应力场作用状况和水平以
及钢材的断裂韧性是脆断的主要因素。
5.3 脆性断裂的防止措施
钢结构设计是以钢材屈服强度作为静力 强度的设计依据，它避免不了结构的脆性断 裂。随着现代钢结构的发展以及高强钢材的 大量应用，防止其脆性断裂已显得十分重要。 主要从以下几方面入手： • 合理选择钢材 • 合理设计 • 合理制作和安装 • 合理使用及维修措施
此期间，托架上的荷载显然可能有多次超过
事发时的荷载。正如前所述，在出事前数日
刚清扫完车间屋面的灰尘，发生事故时车间 屋面的雪荷载相当小，且小于设计荷载。
(2)进行了检验模拟屋架锚固连接的承载能力
试验，采用6个直径为20mm的螺帷．螺栓连
接在53tf时破坏，相当于10个螺栓的破坏荷载
为88tf左右，超过出事时实际菏载的12％
(3)两端支座垫板向下弯曲，在86行一端弯起
16～18mm，在90行一端一个方向弯起62mm，
弯曲角度事实上是反映了托架坠落在工作场地
支座板阻挠其移动的程度。在螺栓剪断(下弦
无断裂)后，屋架下坠时在90行处屋架端即支
座垫板应该是平的。
(4)90行柱节点金属被端部支座垫板下部边缘
擦伤。擦伤表明了端部支座垫板的移动对柱
1. 合理选择钢材
钢材的选用原则是既保证结构安全可靠，同时又要经济合
理。应考虑到结构的重要性、荷载特征、连接方法以及工作环
境，尤其在低温下承受动载的重要的焊接结构，应选择韧性高 的材料和焊条。另外，改进冶炼方法，提高钢材断裂韧性，也 是减少脆断的有效途径。 我国《碳素结构钢》已参照国际标准将Q235钢分为A、B
1. 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。
2．应力集中
英国福莱市有一个全焊接大油柜，直径42.5m，高16.4m，
侧壁内侧平齐。1952年试水时完全破裂。事故经过如下：建
成后在其底部第一、二两圈对接焊缝上取样检验试验合格， 然后将此缺口妥善焊补。当柜内加满水时，该缺口补焊处出 现垂直裂缝，向上延伸380mm，向下延伸230mm，于是立刻 放水，并在裂缝上下两端处各钻一小孔，24h后，对此裂缝 部位全部割除并重新补焊，经12d后再加水试验，当水头开 到14.5m时该钢柜即刻爆炸，此时气温4.5℃，裂缝仍在补焊
处。最后，该侧壁整个倒下，摊平在地上。
例6 中国内蒙古废蜜储罐爆裂
1989年1月，内蒙古某糖厂竣工后使用不久的废蜜储罐在气 温-11 .9℃时发生爆裂事故。该罐直径20m，高15 .76m，罐身 共上下10层，由6～18mm钢板焊成，容量5600t，当时实贮
钢பைடு நூலகம்构或构件的应力集中主要与其构造细节有关：
(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
等缺陷在所难免。 (2)焊接作为钢结构的主要连接方法，虽然有众多的优点，但不利的是，焊缝 缺陷以及残余应力的存在往往成为应力集中源。据资料统计，焊接结构脆 性破坏事故远远多于铆接结构和螺栓连接结构。主要有以下原因：①焊缝 或多或少存在一些缺陷，如裂纹、夹渣气孔、咬肉等这些缺陷将成为断裂 源；②焊接后结构内部存在的残余应力又分为残余拉应力和残余压应力， 前者与其他因素组合作用可能导致开裂；③焊接结构的连接往往刚性较大， 当出现多焊缝汇交时，材料塑性变形很难发展，脆性增大；④焊接使结构 形成连续的整体，一旦裂缝开展，就可能一裂到底，不像铆接或螺栓连接， 裂缝 一遇螺孔，裂缝就会终止。
4. 钢板厚度
随着钢结构向大型化发展，尤其是高层钢 结构的兴起，构件钢板的厚度大有增加的趋 势。钢板厚度对脆性断裂有较大影响，通常 钢板越厚，脆性破坏倾向愈大。“层状撕裂”
问题应引起高度重视。
综上所述，材质缺陷、应力集中、使用环境以 及钢板厚度是影响脆性断裂的主要因素。其中应力 集中的影响尤为重要。在此值得一提的是，应力集 中一般不影响钢结构的静力极限承载力，在设计时 通常不考虑其影响。但在动载作用下，严重的应力 集中加上材质缺陷、残余应力、冷却硬化、低温环 境等往往是导致脆性断裂的根本原因。
、C、D四级，其中，A级：不要求冲击试验；B级：要求+20℃
冲击试验；C级：要求0℃冲击试验；D级：要求-20℃冲击试验 。对于焊接结构至少应选用Q235B。
2. 合理设计 合理的设计应该在考虑材料的断裂韧性水平、最低工作温 度、荷载特征、应力集中等因素后，再选择合理的结构型式，
尤其是合理的构造细节十分重要。设计时应力求使缺陷引起的
780kgf/cm2；节点板边缘应力为1280kgf/cm2。
(6)断裂杆件和下弦节点连接件在负温下金属的
冲击韧性低，低到0.64kgf/cm2。
同时发现证实下弦提前断裂的事实： (1)断裂的脆性特征，垫板裂面上有清楚的人字形图 案，裂缝分布在下表面及最大的边缘应力区。 (2)在剪断螺栓时螺栓孔边缘没有受挤压的痕迹，在 托架两端钻有同样形状的孔，在同样的连接试件上 拉断后孔边缘有明显的受挤压痕迹。
跨在第86—90行的屋架、钢筋混凝土屋面板以
及墙板全部倒塌。
平炉车间结构倒塌时，室外气温为-26℃，风
速为7m/s，倒塌地点屋面积雪厚度0～8cm，原
料跨屋面积雪层厚度在35cm以内，平炉厂房屋 面实际上没有积灰(出事前数天已清扫了屋面积 灰)。8号平炉区的桥式吊车在出事时位于炉子 跨，在浇注吊车上吊着空罐。
子的腹板产生了紧紧挤压的作用，这只可能 发生在下弦折断后，托架像三铰拱一样产生 横向推力作用的情况下。横推力为170t，如 整个屋架坠落时支座垫板对柱子腹板的挤压 是不可能发生的。
在下弦断裂后，托架将不可避免地下沉．必 然产生托架支座节点的转动，导致螺栓既受拉 又受剪的复杂工作状况，在这种复杂应力下钢 材抗力立即下降。 由此可以得出结论，托架下弦不发生脆性破 坏就不可能发生这次B列托架的倒塌；但在90 行柱没有支托板的情况下托架倒塌的威胁依然 存在。在有支托板的情况下，B列托架下弦的 断裂可能不至于导致车间屋盖的破坏，托架可 像三铰拱一样工作而不坠落。
1886年10月，美国纽约州长岛的格拉凡
森一个大的铆接立柱式钢水塔，在一次静承
压力验收实验中，水塔下边25.4mm的厚板突
然沿6.1m长的竖向裂缝裂开，裂开部位钢板
脆性很大。这是世界上第一次有记录的钢结
构脆性断裂破坏事故。
例2 屋盖因低温冷脆而倒塌
1. 工程及事故概况
前苏联某有色金属厂平炉车间的钢结构除
3. 合理制作和安装
就钢结构制作而言，冷热加工易使钢材
硬化变脆，焊接尤其易产生裂纹、类裂纹缺 陷以及焊接残余应力。就安装而言，不合理 的工艺容易造成装配残余应力及其他缺陷。 因此制定合理的制作安装工艺并以减少缺陷
及残余应力为目标是十分重要的。
4. 合理使用及维修措施
钢结构在使用时应力求满足设计规定的用
和冲击韧性下降，出现所谓的“蓝脆现象”，此时进行热加工钢材易发生裂纹。 当温度达600℃，我们认为钢结构几乎完全丧失承载力。
当温度在0℃以下，随温度降低，钢材强度略有提高，而塑性和韧性降低，
脆性增大。尤其是当温度下降到某一温度区间时．钢材的冲击韧性值急剧下降， 出现低温脆断。通常把钢结构在低温下的脆性破坏称为“低温冷脆”现象，产生 的裂纹称为“冷裂纹”。因此，在低温下工作的钢结构，特别是受动力荷载作用 的钢结构，钢材应具有负温冲击韧性的合格保证，以提高抗低温脆断的能力。
(3)在螺栓剪断和随后屋架倒塌的情况下，在 三个螺栓剪断之前，上弦杆(在靠近柱子的节 间)应该弯曲和破坏。上弦杆用这三个螺栓锚 固在柱子上，此处弯矩最大。但上弦杆破坏 时，其弯矩较最大值小30％，这种破坏起源 于脆性，杆件没有任何变形。
(4)事故发生时气温很低，为-26℃，并且持续 时间长。这是自平炉车间施工以来任何一个冬 季所未曾出现过的低温。 (5)下弦节点的工作应力相当高，平均为
钢结构由于孔洞、缺口、截面突变等缺陷不可避 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。
2. 事故原因分析
事故原因调查最初的结论是：由于实际施工 中，90行柱没有放置技术设计图中规定的支托 板，导致平炉车间主厂房B列第84～90行托架 下弦支座节点螺栓剪切破坏，造成屋盖结构部 分倒塌。 经过进一步调查分析，发现许多足以证明屋 盖倒塌是由于金属冷脆破坏引起的证据，主要 有以下几点：
(1)托架的螺栓已锚固很长时间(超过5年)，在
中、残余应力、低温和冲击韧性值太小。
例4 辽阳太子河桥脆性断裂
我国辽阳太子河桥，跨度33m，1973年初
大桥桁架的第一根斜拉杆断裂，桥架的第二
节间下挠选50mm。
但奇怪的是，在此拉杆断裂后竟然还前后 通过了10次列车而未发生事故。其后立即抢 修加固，并于1974年换了新桥。
例5 福莱大油柜试水时脆性断裂
吊车梁为铆接外，均为焊接结构。该车间浇
筑跨22m，炉子跨27.5m，配料跨18m。
事故发生时首先塌落的是B列第86～90行之 间的24m托架，该托架在90行柱子的一端坠落 在工作平台上，在第86行柱的另一端仍然是在 柱子的支托架上。由于B列托架既支撑炉子跨 和原料跨上的屋盖结构，又支撑B列上部的墙 体，随着托架的破坏，浇注跨、炉子跨、配料