钢结构工程事故教学课件PPT.ppt

1第三章第三章 钢结构工程事故钢结构工程事故3.1 3.1 钢结构的缺陷钢结构的缺陷3.2 3.2 钢结构的事故及其影响因素钢结构的事故及其影响因素3.3 3.3 钢结构事故的实例分析钢结构事故的实例分析3.4 3.4 钢结构的加固钢结构的加固2第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷一一 钢材的性能钢材的性能 1 1 钢材化学成份钢材化学成份 建筑用钢分为建筑用钢分为:低碳钢和低合金钢低碳钢和低合金钢 低碳钢成份低碳钢成份 铁铁99%99%，碳，碳0.14%-0.22%0.14%-0.22%，其它元素为硅、锰、铜等。，其它元素为硅、锰、铜等。有害成份：硫、磷、氧、氮、氢等。有害成份：硫、磷、氧、氮、氢等。低合金钢成份低合金钢成份 主要成份与低碳钢相同，只是添加少量合金元素，如主要成份与低碳钢相同，只是添加少量合金元素，如 锰、钒、镍、铬等。锰、钒、镍、铬等。2 2 化学成份对钢材性能的影响化学成份对钢材性能的影响 3第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 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，要求含量低于性、疲劳强度和抗锈蚀性，要求含量低于0.035%-0.035%-0.050%0.050%。磷：降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性等，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。易产生低温冷脆。优点是可提高钢材强度和抗锈蚀性优点是可提高钢材强度和抗锈蚀性 3 3 钢材的物理力学性能钢材的物理力学性能 （1 1）冷弯）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。纹产生的一种能力。4第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （2 2）冲击韧性）冲击韧性 指钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。指钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。（3 3）可焊性）可焊性 包括：施工上的可焊性和使用上的可焊性。包括：施工上的可焊性和使用上的可焊性。施工上的可焊性：施工上的可焊性：指焊缝金属产生裂纹的敏感性和母材裂纹敏感性及热指焊缝金属产生裂纹的敏感性和母材裂纹敏感性及热 影响区的大小。影响区的大小。使用上的可焊性：使用上的可焊性：指焊接接头和焊缝的缺口韧性及热影响区的延伸性。指焊接接头和焊缝的缺口韧性及热影响区的延伸性。（4 4）疲劳）疲劳5第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 指在循环应力反复作用下，钢材裂纹生成、扩展以致断裂指在循环应力反复作用下，钢材裂纹生成、扩展以致断裂 破坏的现象。破坏的现象。（5 5）冷脆）冷脆 指钢材随着温度的降低，其塑性和韧性逐渐降低的现象。指钢材随着温度的降低，其塑性和韧性逐渐降低的现象。（6 6）腐蚀）腐蚀 腐蚀包括：大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。腐蚀包括：大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。（7 7）时效）时效 指钢材随时间增长，屈服强度和抗拉强度提高，塑性和冲指钢材随时间增长，屈服强度和抗拉强度提高，塑性和冲 击韧性降低的现象。又称时效硬化。击韧性降低的现象。又称时效硬化。（8 8）高温蠕变脆性）高温蠕变脆性 指钢材在高温及长期应力作用下出现蠕变变脆的现象。指钢材在高温及长期应力作用下出现蠕变变脆的现象。6第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷4 4 钢材的缺陷钢材的缺陷 主要指钢材在冶炼、浇铸和轧制过中产生的质量缺陷。主要指钢材在冶炼、浇铸和轧制过中产生的质量缺陷。（1 1）发裂）发裂 （2 2）夹层）夹层 （3 3）微孔）微孔 （4 4）白点）白点 （5 5）内部破裂）内部破裂 （6 6）氧化铁皮）氧化铁皮 （7 7）斑疤）斑疤 （8 8）夹渣、夹砂）夹渣、夹砂7第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （9 9）划痕）划痕 （1010）切痕）切痕 （1111）过热）过热 （1212）过烧）过烧 （1313）脱碳）脱碳 （1414）机械性能不合格）机械性能不合格 （1515）化学成份不合格或严重偏析）化学成份不合格或严重偏析二二 钢结构加工制作缺陷钢结构加工制作缺陷 1 1 钢构件工制作缺陷钢构件工制作缺陷 （1 1）钢材性能不合格）钢材性能不合格8第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （2 2）矫正时引起的冷热硬化）矫正时引起的冷热硬化 （3 3）放样尺寸和孔中心偏差）放样尺寸和孔中心偏差 （4 4）切割边未作加工或加工未达到要求）切割边未作加工或加工未达到要求 （5 5）孔径误差）孔径误差 （6 6）冲孔未作加工，存在微裂纹和硬化区）冲孔未作加工，存在微裂纹和硬化区 （7 7）构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹）构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹 （8 8）构件热加工引起的残余应力）构件热加工引起的残余应力 2 2 钢结构焊接及其缺陷钢结构焊接及其缺陷 （1 1）热影响区母材的塑性和韧性降低，出现钢材硬化、变脆）热影响区母材的塑性和韧性降低，出现钢材硬化、变脆 和开裂。和开裂。9第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （2 2）焊接残余应力和残余应变）焊接残余应力和残余应变 （3 3）存在各种焊接缺陷）存在各种焊接缺陷 裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔 合、未焊透等。合、未焊透等。（4 4）焊接引起的应力集中）焊接引起的应力集中 3 3 钢结构铆钉连接及其缺陷钢结构铆钉连接及其缺陷 （1 1）铆钉孔的布置和构造）铆钉孔的布置和构造 （2 2）铆钉孔孔位偏差）铆钉孔孔位偏差 （3 3）铆钉孔间距）铆钉孔间距 （4 4）铆接温度）铆接温度 10第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （5 5）铆接机械压力）铆接机械压力 （6 6）铆钉质量）铆钉质量 （7 7）铆接件紧密度）铆接件紧密度 4 4 钢结构螺栓连接及其缺陷钢结构螺栓连接及其缺陷 螺栓连接：普通螺栓和高强螺栓螺栓连接：普通螺栓和高强螺栓 普通螺栓：抗剪螺栓、抗拉螺栓和拉剪螺栓普通螺栓：抗剪螺栓、抗拉螺栓和拉剪螺栓 普通螺栓破坏形式：螺栓杆剪坏、螺栓孔挤压或承压破坏、普通螺栓破坏形式：螺栓杆剪坏、螺栓孔挤压或承压破坏、构件净截面强度破坏、螺栓杆弯曲破坏构件净截面强度破坏、螺栓杆弯曲破坏 螺栓连接缺陷：螺栓连接缺陷：（1 1）螺栓孔引起构件截面削弱）螺栓孔引起构件截面削弱11第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （2 2）变通螺栓松动）变通螺栓松动 （3 3）高强螺栓应力松弛）高强螺栓应力松弛 （4 4）螺栓用其附件钢材质量不符合设计要求）螺栓用其附件钢材质量不符合设计要求 5 5 钢结构防护层缺陷钢结构防护层缺陷 防护层：防腐涂料、镀锌、喷铝等。防护层：防腐涂料、镀锌、喷铝等。三三 钢结构运输、安装和使用维护中存在的缺陷钢结构运输、安装和使用维护中存在的缺陷 （1 1）运输过程中结构或构件产生较大变形）运输过程中结构或构件产生较大变形 （2 2）吊装过程中结构或构件产生较大变形和损伤）吊装过程中结构或构件产生较大变形和损伤 （3 3）安装过程中结构或产生较大变形或损伤）安装过程中结构或产生较大变形或损伤 （4 4）施工连接质量不满足要求）施工连接质量不满足要求 12第一节第一节 钢结构的缺陷钢结构的缺陷 （5 5）地基变形引起的结构损伤或破坏）地基变形引起的结构损伤或破坏 （6 6）没有正常维护导致结构腐蚀，影响结构可靠性。）没有正常维护导致结构腐蚀，影响结构可靠性。13141516171819202122233.2 3.2 钢结构事故及影响因素钢结构事故及影响因素一一 钢结构事故的破坏形式钢结构事故的破坏形式 （一）钢结构强度和刚度失效（一）钢结构强度和刚度失效 （二）钢结构失稳（二）钢结构失稳 （三）钢结构疲劳破坏（三）钢结构疲劳破坏 （四）钢结构脆性断裂（四）钢结构脆性断裂 （五）钢结构腐蚀（五）钢结构腐蚀243.2 3.2 钢结构事故及影响因素钢结构事故及影响因素（一）钢结构承载力和刚度失效（一）钢结构承载力和刚度失效 1 1 钢结构承载力失效钢结构承载力失效 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。超过而导致破坏。失效原因：失效原因：（1 1）钢材强度指标不合格）钢材强度指标不合格 （2 2）连接强度不满足要求）连接强度不满足要求 （3 3）使用荷载和条件发生改变）使用荷载和条件发生改变 253.2 3.2 钢结构事故及影响因素钢结构事故及影响因素 2 2 钢结构刚度失效钢结构刚度失效 指结构产生影响其继续承载或正常使用的塑性变指结构产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。形或振动。刚度失效原因：刚度失效原因：（1 1）结构或构件刚度不满足设计要求）结构或构件刚度不满足设计要求 （2 2）结构支撑体系不够）结构支撑体系不够263.2 3.2 钢结构事故及影响因素钢结构事故及影响因素（二）钢结构失稳（二）钢结构失稳