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1、土木工程事故分析与处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望绪论建筑主体结构篇地基与基础篇火灾与燃爆篇第第1章章 建筑工程质量总论建筑工程质量总论 1.1 本课程需要掌握的内容 1.分析建筑工程中出现的质量问题和事故；2.找出和分析出现问题的原因；3.探讨解决办法。事故分析事故分析钢筋混凝钢筋混凝土工程土工程砌体砌体工程工程钢结构钢结构工工 程程地基基地基基础工程础工程装饰工程装饰工程防水工程防水工程确保和提高建筑工程质量是建筑界永恒的主题。1.2 建筑
2、结构事故的类别及原因综述建筑结构事故的类别及原因综述 建筑工程产品的特性，是建筑物的适用性、安全可靠性和耐久性的建筑工程产品的特性，是建筑物的适用性、安全可靠性和耐久性的总和，它体现在以下四个方面：总和，它体现在以下四个方面：1.建筑物在正常使用时具有良好的工作性能建筑物在正常使用时具有良好的工作性能,建筑物要满足使用者对建筑物要满足使用者对使用条件、舒适感、美观方面的需要。使用条件、舒适感、美观方面的需要。2.建筑结构能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，也建筑结构能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，也就是建筑物的各种结构构件要有足够的承载力和可靠度。就是建筑物的各种结构构
3、件要有足够的承载力和可靠度。3.建筑材料和构件在正常维护条件下具有足够的耐久性。建筑材料和构件在正常维护条件下具有足够的耐久性。4.建筑物在偶然事件发生时及发生以后，仍能保持必要的整体稳定性，建筑物在偶然事件发生时及发生以后，仍能保持必要的整体稳定性，不至于完全失效，甚至倒塌。不至于完全失效，甚至倒塌。一、建筑事故分类一、建筑事故分类质量事故：当建筑结构因工程质量低下而不能满足上述要求时，统称为质量事故施工过程中使用过程中建筑事故地基基础事故主体结构事故指导失误施工违反规程事故责任原因事故发生阶段事故发生部位结构类型改建时或改建后装修工程事故组合结构事故钢结构事故混凝土结构事故砌体结构事故后果
4、严重程度施工质量事故事故分类：事故分类：1.一级重大事故：死亡30人以上，直接经济损失300万元以上。2.二级重大事故：死亡人数1029人；直接经济损失100万元以上。3.三级重大事故：死亡人数39人；重伤20人以上，直接经济损失30万元以上。4.四级重大事故：死亡人数2人以下；重伤319人，直接经济损失10万30万元。5.一般质量事故：重伤人数2人以下；或直接经济损失10万元以下，0.5万元以上。6.质量问题：经济损失小于5千元。无证设计、施工层层承包事故原因综述未勘探套用邻区资料偷工减料人员素质低施工质量差管理不善勘测失误设计失误监督不利漏算荷载模型不合理套用图纸结构未计算使用、改建不当任
5、意增加荷载管理不严计量仪器未校准 建筑工程中的缺陷建筑工程中的缺陷：人为的原因和自然原因使建筑物的正常使用、承载力、耐久性、整体稳定性受到影响，使建筑物表现出种种不足。人为原因包括：勘测、设计、施工、使用等；自然原因包括：地质，气候。缺陷分类（按照严重程度的不同）：缺陷分类（按照严重程度的不同）：1.轻微缺陷：不影响建筑物的近期使用，也不影响建筑结构的承载力、刚度、完整性。但对外观，耐久性会有一定影响。2.使用缺陷：影响到建筑物的使用功能或者使使用功能下降，有时出现不舒适的感觉和不安全的感觉，但是不影响建筑物的承载力。3.危及承载力缺陷：使建筑物的承载能力达不到设计要求。主要原因：材料的强度不
6、足，结构构件截面尺寸不够；连接构件质量低劣。建筑结构的破坏：建筑结构的破坏：建筑结构的破坏，是指结构构件或构件截面在荷载、变形作用下承载和使用性能失效的标志。表现在：1.截面破坏 构件的某个截面由于材料达到协议规定的某个应力或者应变值所形成的破坏。2.构件破坏 结构的某个构件由于达到某些协议检验指标所形成的破坏。钢筋混凝土梁，如果受拉主筋处的最大裂缝宽度达到1.5mm，或挠度达到L/50（L为跨度）时，即认为该梁发生破坏。注意结构构件或构件截面的受力和变形处于设计规范允许值和协议破坏标志之间的状态，并将它称之为临近破坏（如钢筋混凝土梁受拉区的裂缝宽度在0.3mm和1.5mm之间时）。临近破坏是
7、破坏的前兆，有破坏前兆的称为延性破坏；无破坏前兆的称为脆性破坏。建筑物的倒塌：建筑物的倒塌：建筑结构在多种荷载和变形共同作用下稳定性和整体性完全丧失的表现。分类：1.局部倒塌：部分结构丧失稳定性和整体性；2.整体倒塌：整个建筑物丧失稳定性和整体性。倒塌经历的阶段：1.结构的承载力减弱；2.结构超越所能承受的极限内力或者极限变形；3.结构的稳定性和整体性丧失；4.结构的薄弱部位先行突然破坏、倾倒；5.局部结构或者整体结构倒塌。结构的临近破坏、破坏、倒塌，均称为质量事故结构的临近破坏、破坏、倒塌，均称为质量事故 （事故）（事故）建筑结构工程质量事故统计及其分析建筑结构工程质量事故统计及其分析引起房
8、屋倒塌的主要构件 19581989年588起事故所占比例1.地基基础 2%2.墙、柱 22.3%3.钢筋混凝土梁、板 9.6%4.屋盖结构 37%5.砖拱 4.2%6.悬挑构件 9.6%7.模板倒塌 6.5%8.构筑物倒塌 5.0%9.改建和使用不当倒塌 2.2%10.局部倒塌 1.6%1.3事故处理的一般程序 委托单位提出事故分析的任务建筑.设计.施工单位提供工程原始资料预备性调查工程概貌 设计资料施工记录 工程环境现场调查提供现场技术资料实测和试验初步判断现场细查，验证初判专家仲裁评定提交事故分析报告事故现场宏观勘察 结构作用力的预测 破坏构件实况描绘 相关材料现场取样 地基土层实际状况材
9、料取样的实际检测结构构件的模拟试验设计单位分析报告施工单位分析报告建设单位分析报告事故现象基本数据 事故现象图示事故原因分析 理论分析 试验验证 仲裁意见 吸取教训理论分析第1篇 建筑主体结构篇砌体结构钢结构工程事故混凝土结构其他类型结构事故设计马虎整体方案欠佳2.1 砌体结构事故原因设计方面原因 施工方面原因 忽视墙体高厚比和局部承压的计算墙体高、横墙间距大，未封顶前为悬臂结构墙体任意开洞砌筑质量差使用方面原因 第2章 砌体结构未注意构造要求材料质量把关不严改变房屋结构改变使用用途【例2-1】某包装车间扩建厂房倒塌事故 简况 某车间12m跨，为扩大车间，由东端向北接出一段厂房，使车间成L形（
10、见图2-1），扩建厂房在施工过程中突然倒塌，造成4值施工人员死亡。2.2 砌体强度不足引起的事故工程概况 厂房车间及扩建部分均为单跨单层，有轻型吊车（起重量为10KN）。扩建部分跨度为12m，采用钢筋混凝土双绞拱屋架（标准构件），屋架间距4.5m，承重墙为370mm,带240mm*370mm砖垛。屋面采用4.5m*1.5m槽型板，屋面为普通做法，即有平均厚100mm水泥焦渣保温层，20mm水泥砂浆找平层，二毡三油防水层，上撒小豆石，吊车梁支于带砖垛的墙体上，吊车梁顶标高为4.25m，屋架下弦标高5.8m，屋架支于托墙上，托墙梁240mm*450mm，支于墙垛上。扩建部分由县设计试室设计，县施工
11、队施工。施工质量一般，要求材料为MU7.5砖、M5砂浆均合格。事故分析 托墙梁与吊车梁基本在同一高度，如设计成整体，则屋面荷载、屋架及上段墙体重可通过托墙梁传给带壁柱的墙体。但设计者将托墙梁与吊车梁分开，中间空有70mm间隙，这样屋面传来的荷载与上段墙体只压在240mm300mm的砖垛上，形成局部承压。设计人员疏忽了，并未进行局部承压验算。经复核，这部分局部承压强度严重不足。这是造成事故的直接原因。结论1、墙体托梁下局部承载力严重不足是引起倒塌的主要原因。2、扩大车间端部无山墙，应属弹性方案，而设计按刚性方案计算。3、在风荷载作用下（倒塌当天刮七级东北风，并下雨），使本来不安全的墙体又产生了较
12、大的附加弯矩，促使墙体倒塌。【例2-2】1997年7月12日浙江省常山县某职工住宅楼突然整体倒塌，造成36人死亡，3人受伤，是建设部1997年向全国通报的另一起一级重大事故。该工程为五层半的砖混结构，建筑面积2476m2,工程造价219元/m 2（不含水电）。结构情况是砖砌承重墙、基础墙，混凝土条形基础，预应力圆孔板楼面、屋面，底层为2.15m高的自行车库，上面五层单元住宅，檐口标高为16.95m。该楼是在瞬间倒塌的。倒塌后已成一片废墟经将基础全面开挖后发现，不少基础墙的砖和砂浆已呈粉末状，说明结构整体倒塌是从基础砖墙粉碎性压垮开始的。基础砖墙为轴心受压，故此事故是典型的因砖砌体轴心受压承受力
13、不足造成的。经现场周密调查，正是如下情况与房屋倒塌直接相关：（1）现场全面开挖条基200m（占全长70%）取砖块试件4组，原位砖砌体试件3个；在从砖的生产厂家抽取30块样砖。得到以下数据和情况：现场砖实测抗压强度平均值为5.85MPa,只达设计要求MU10砖应有强度的60%；实测砖的抗折强度平均值为1.12MPa,只达MU10砖应有强度的50%。厂家砖样检测结果是尺寸偏差不合格，抗压强度十分离散（高的达21.8MPa，低得仅5.1MPa，标准差5.2MPa，因而无法固定强度等级）。原位砌体抗压强度平均值0.59MPa，只达设计对砌体抗压强度要求（MU10、M7.5）的15.7%。（2）基础墙砌
14、体中的砂，应该用中砂或粗砂，实际使用的是特细砂；经抽样检测含泥量高达31%（允许值为5%）。施工中竟用石灰钙代替石灰膏搅拌混合砂浆，导致砂浆无粘结力，现场判定所有砂浆强度等级在M0.4以下。（3）基础墙在砌筑使用了很多半砖，形成大量通缝；且外墙转角处均留直槎。室外散水一直未做，未能对基础墙起保护作用。混凝土条形基础高度，设计规定350mm高，实际只有250mm高。（4）1997年7月810日常山县遭洪灾，城区2/3被淹，本楼所在地区汇水面积较大，楼房底层车库进水,基础墙长时间积水浸泡（因地基土层中有隔水层，地面水难以下渗）。而本楼基础墙外侧无散水，内侧既未回填土（设计要求回填土，但施工单位却擅
15、自取消回填土改为架空地面），又无抹灰粉刷层，致使基础砌体直接受浸泡，导致强度大幅度降低。（5）经对原设计文件检查、复核，承重砖砌体均能满足规范规定的承受力要求，但由于架空层部分的承重砖砌体开有洞口，使一些短墙肢成为薄弱部位。经验算实际承载力只达到轴向力设计值的40%54%。因此，可以判定本楼房整体倒塌的直接原因有两个：一是基础墙质量十分低劣，砖砌体的抗压强度极低，基础墙在轴心受压状态下失效；二是基础墙长期受积水浸泡，强度大幅度下降；同时因一侧无回填土支撑，对基础墙的稳定性和抗冲击能力也有影响。本事故的间接原因是造价压得过低。当地当年该地区同类建筑物的合理造价为330360元/m2,本工程只有2
16、19元/m2，含水电为255.2元/m2。造成施工单位采用劣质材料。显然，施工单位、建设单位的管理混乱，不按基建程序办事，现场技术人员和技工素质太差也是重要因素。v应吸取的教训应吸取的教训v 这是两起常见的砌体结构质量事故。砖砌体构件因承载力不足引起缺陷和倒塌的一般设计原因依其严重程度为：v 1、作用效应遗忘乘荷载系数；v 2、遗漏某些应考虑的荷载项目；v 3、取用错误的计算简图（支撑条件和计算跨度）；v 4、选用的材料强度指标与实际材料不符；v 5、计算结果有较大误差。一般施工原因依其严重程度为：1、采用低劣的建筑材料和预制半成品；2、施工时自作主张变更设计，添增施加荷重，减小构件截面尺寸；
17、3、砌筑质量低劣；4、砌筑后的构件截面尺寸、轴线、垂直度、表面平整度、灰缝厚度等有较大偏差。另外，使用期间的环境因素影响（如长期浸泡），也值得注意。一、挑檐、阳台塌落事故 1、因主筋放置不当而引起阳台折断；2、因抗倾覆能力不足而引起翻倒。2.3 因施工失误引起的事故因主筋放置不当而引起阳台折断在房屋结构中通常的梁板结构是两段都有支撑的（支撑于大梁或墙上）。在垂直荷载作用下，梁内产生正弯矩，梁或板的底面受拉，因而受拉主筋配置在下面。但是悬挑结构不同，在垂直荷载作用下，挑梁产生负弯矩，上边受拉，因而受拉主筋配置在上边。事故原因：（1）钢筋放置位置不对（不懂原理）；（2）支垫不妥，施工时浇筑混凝土的
18、工人踩在上边把钢筋踩下去，或被浇筑的混凝土压到下面。因抗倾覆能力不足而引起翻倒 悬挑构件在抗倾覆力矩不够的情况下会发生翻到现象。构件抗倾覆要求：砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 温度变化引起的收缩 2.4砌体结构常见裂缝分析及预防砌体结构常见裂缝分析及预防 地震灾害 承载力不足 砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 温度变化引起的收缩 地震灾害 承载力不足 产生原因：沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体产生相对位移，从而产生附加拉力或剪力。当这种附加内力超过砌体强度时，砌体中便产生裂缝。裂缝大致方向与主拉应力方向垂直。原因预防措施：（1）合理设置沉降逢：宽度，缝内
19、清洁；（2）加强上部结构的刚度和整体性；（3）加强地基验槽工作；（4）不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上；（5）建筑物体形：长/高要小；（6）相临建筑物要有一定的间距（临近建筑物荷载大时）。砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 温度变化引起的收缩 地震灾害 承载力不足 产生原因：冻胀土体向上隆起，建筑物某提局部被顶起来。多发在寒冷地区的一、二层小型建筑物，且基础浅埋。原因预防措施：（1）一定要将基础的深度到冰冻线以下；（2）换土（非冻胀土）；（3）用单独基础，采用基础梁承担墙体重量，梁下留空隙，防止土的冻胀顶裂基础和砖墙。砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 地震灾
20、害 承载力不足（1）砌体过长：砌体收缩上层大而在基础处较小；（2）混凝土屋盖、混凝土梁的温度膨胀系数不同。原因温度变化引起的收缩 预防措施（1）设置伸缩逢；（2）在施工过程中要保证伸缩逢的合理做法，使之能起作用；（3）屋面现浇或装配式有整浇屋面时要留施工带，待一段时间后再浇筑中间的混凝土；（4）屋面施工最好避开高温季节；（5）遇有长的现浇混凝土悬挑梁、圈梁时可分段施工，预留伸缩逢。砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 承载力不足 地震作用引起的水平力 温度变化引起的收缩 地震灾害 原因 墙体交叉裂缝纵墙或纵横墙交接处竖向裂缝（a）纵横墙分别施工，留马牙槎，竖缝为锯齿形；（b）砖块
21、强度低或者砌筑中纵横墙留直槎时，竖缝表现为直线型；（c）水平地震作用很大而砌筑质量又不佳时，有些纵墙上的竖向裂缝会发展成使纵墙向外倾倒。砌体结构发生裂缝原因地基不均匀沉降 地基不均匀冻胀 地震作用引起的水平力 温度变化引起的收缩 地震灾害 原因承载力不足 因承载力不足产生的裂缝【例2-3】v工程与事故概况：v 某职工宿舍为三层砖混结构，纵墙承重。楼面为预制钢筋混凝土槽形板，支承在现浇钢筋混凝土横梁上。屋盖为双曲扁壳。承重墙厚为一砖，标号为75号(MU7.5)。宿舍工程6月初开工，7月中旬开始砌墙，9月份第层楼砖墙砌完，10月份接着施工第二层，12月份屋面部分的砖薄壳砌完。当三楼砖墙未砌完，屋面
22、砖薄壳尚未开始砌筑，横隔墙也未砌筑时，在底层内纵墙(走道墙)上，发现裂缝若干条。裂缝位置见图。裂缝的形式上大下小，始于横梁支座处，并略呈垂直状向下，一直延伸至离地坪面约1m处为止，长达2m多。裂缝宽度最大为l1.5mm，有两处裂缝略呈“八”子形向下延伸。外纵墙的梁支座下面，同样亦发现一些形式相仿的裂缝，但不甚明显，也没有内纵墙那样普遍和严重。v原因分析：v本工程设计套用标准图，但是砌筑砂浆原设计为25号(M25)混合砂浆，实际使用的是石灰砂浆。按照当时的砖石结构设计规范进行验算，施工中砖砌体抗压强度仅达到原设计的50左右。此处还由于取消了原设计的梁垫，因而造成砌体局部承压能力下降了60左右。v
23、此外砌筑质量低劣，如灰缝过厚，且不均勾，灰浆不饱满，砌体组砌质量差，横平竖直不符合要求等当砌体负荷后，灰缝产生过大的压缩变形，也促使墙面裂缝。砌体结构裂缝处理方法 不危及安全的 危及安全的（1）压力灌浆法（2）灰逢内嵌上钢筋，然后再用砂浆填缝强度加固补强 前提前提 裂缝因强度不而引起，或已有倒塌裂缝因强度不而引起，或已有倒塌先兆时，必须采取加固措施先兆时，必须采取加固措施 2.5砌体的加固方法砌体的加固方法 砌体的加固方法v一、扩大砌体的截面加固 这种方法适用于砌体承载力不足但裂缝尚属轻微，要求扩大的面积不是很大的情况。一般的墙体、柱均可采用此法。加大截面的砖砌体中砖的强度等级常于原砌体相同，
24、而砂浆应比原砌体中的高一级，且最低不低于M2.5。1、新旧砌体咬槎结合在旧砌体上每隔 45皮砖，剔去旧砖成120深的槽，砌筑扩大砌体时应将新砌体与之仔细连接，新旧砌体成锯齿形咬槎，可保共同工作。2、钢筋连接在原有砌体上每隔56皮砖在灰缝内打入6钢筋，也可用冲击钻在砖上打洞，然后用M5砂浆裹着插入6钢筋，砌新砌体时，钢筋嵌于灰缝之中。v二、外加钢筋混凝土加固当承载力不足时，可采用外加钢筋混凝土加固的方法，此法常适用砖墙和砖柱。截面形式（1）单面外加钢筋混凝土单向偏心构件受拉一侧（2）双面外加钢筋混凝土双向均可能偏心或接近中心受拉（3）四面包围双向均可能偏心或接近中心受拉 (a)(b)(c)墙体外
25、贴混凝土加固示意图（a）单面加混凝土（开口箍）；（b）单面加混凝土（闭口箍）（c）双面加混凝土 (a)(b)用钢筋混凝土加固砖壁柱示意图（a）单面加固；b）双面加固 (a)(b)(c)外包混凝土加固砖柱示意图 （a）单侧加固；（b）双侧加固；（c）四周外包加固三、外包钢加固v外包钢加固具有快捷、高强的优点。用外包钢加固施工快，且不要养护期，可立即发挥作用。v1、做法：加固砌体四周粘贴角钢卡具临时夹紧固定焊上缀板去掉卡具外粉水泥砂浆 v2、材料规格：角钢L505；缀板：355或6012外包钢加固砖柱示意图四、钢筋网水泥砂浆层加固加固整片墙体示意图钢筋网水泥砂浆层加固墙体是在墙体表面去掉粉刷层后，
26、附设48组成的钢筋网片，然后喷射砂浆（或细石混凝土）或分层抹上密缀的砂浆层。这样使墙体形成组合墙体，俗称夹板墙，夹板墙可大大提高砌体的承载力和延性。面层厚度3045水泥砂浆；45细石混凝土五、增设圈梁、拉杆v1、增设圈梁 增设圈梁的目的主要是为了增加房屋的整体刚性。加固砌体圈梁示意图一 加固砌体圈梁示意图二v（1）形式：钢筋混凝土圈梁：120180，混凝土C15C20；配筋：主筋410414，箍筋56200250 型钢圈梁：槽钢、工字钢v（2）注意点：为了使圈梁与墙体很好结合，可用螺栓、插筋锚入墙体，每隔1.52.5m可在墙体凿一洞口（宽120），在浇筑圈梁时同时填入混凝土使圈梁咬合于墙体上。
27、做法如图35所示。2、增设拉杆为增加砌体结构的整体性和防止砌体开裂，可在砌体结构中加设拉杆，拉杆可用圆钢或型钢。增设拉杆加固示意图 第第3章章 钢结构工程钢结构工程 3.13.1 钢结构的缺陷钢结构的缺陷钢结构的缺陷钢结构的缺陷 钢结构缺陷的产生，主要决定于钢材的性能和成型前已有的缺陷、钢结构的加工制作和安装工艺、钢结构的使用维护方法等因素。一、钢材的性能及其可能的缺陷钢材的化学成分：碳、锰、硅、钒、铜、硫磷、氧、氮、氢钢材的化学成分：碳、锰、硅、钒、铜、硫磷、氧、氮、氢（一）钢材的物理力学性能（一）钢材的物理力学性能n n1 1、冷弯性能、冷弯性能 冷弯性能是指钢材在常温下冷加工弯曲产生塑性
28、变形时抵抗冷弯性能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。裂纹产生的一种能力。n n2 2、冲击韧性、冲击韧性 钢材的冲击韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的钢材的冲击韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也即钢材抵抗冲击或振动荷载的能力。它是强度能力，也即钢材抵抗冲击或振动荷载的能力。它是强度和塑性的综合体现，与钢材的塑性有关却又不同于塑性。和塑性的综合体现，与钢材的塑性有关却又不同于塑性。n n3 3、可焊性、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。类型。施工上的可焊性是指
29、焊缝金属产生裂纹的敏感性，和由于焊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接工艺条件下。焊缝金属利近缝区钢材均不严生裂焊接接工艺条件下。焊缝金属利近缝区钢材均不严生裂纹。纹。使用上的可焊性则指焊接接头和焊缝的缺口韧性使用上的可焊性则指焊接接头和焊缝的缺口韧性(冲击韧性冲击韧性)和热影响区的延伸性和热影响区的延伸性(塑性塑性)。要求焊接结构在施焊后的。要求焊接结构在施焊后的力学性能不低于母材
30、的力学性能。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。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 4、疲劳、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、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。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。脆性断裂一样，是突然破坏的。5 5、冷
31、脆、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为钢材的“冷脆现象冷脆现象”。它通常是用钢材的低温冲击韧性。它通常是用钢材的低温冲击韧性AKVAKV来衡量的。来衡量的。6 6、腐蚀、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江期作用下钢材的应力腐蚀是指其在腐蚀性介质浸蚀和静应力江期作用下的材质脆化现象如海洋钢结构在海水
32、和静应力长期作用下的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“静疲劳静疲劳”。7 7、时效、时效8 8、高温蠕变脆性、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的高温蠕变脆性钢材常见的缺陷缺陷名缺陷名缺陷名缺陷名称称称称形成原因和特征形成原因和特征修复方法修复方法发裂发裂发裂发裂由热变形过程中钢内气泡及非金属夹杂物引起；经常呈现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，纹长面
33、和内部，纹长20203030厘米以下，有时也有厘米以下，有时也有100100150150厘厘米米冶金工艺解决冶金工艺解决夹层夹层夹层夹层钢锭轧制时，温度不高和压下量不足，钢锭中的气泡没能钢锭轧制时，温度不高和压下量不足，钢锭中的气泡没能焊接起来，被压偏并延伸很长，形成夹层焊接起来，被压偏并延伸很长，形成夹层消除气泡，轧制过程消除气泡，轧制过程中温度适当，压力比中温度适当，压力比正确正确微孔微孔微孔微孔因轧制前未将钢锭头部的空腔切除干净因轧制前未将钢锭头部的空腔切除干净避免切除不干净避免切除不干净白点白点白点白点因含氢量太大和组织内应力太大相互影响而形成的，它使因含氢量太大和组织内应力太大相互影
34、响而形成的，它使钢材质地变松，变脆，丧失韧性，产生破裂钢材质地变松，变脆，丧失韧性，产生破裂轧前合理加热，轧后轧前合理加热，轧后缓慢冷却，避免氢气缓慢冷却，避免氢气进入进入内部破内部破内部破内部破裂裂裂裂轧制钢材中，其塑性较低或者压量过小，使内外层延伸量轧制钢材中，其塑性较低或者压量过小，使内外层延伸量不等，会引起内部破裂不等，会引起内部破裂选用合适的轧制压缩选用合适的轧制压缩比比氧化铁皮氧化铁皮氧化铁皮氧化铁皮轧制或者已经轧制完的金属表面的金属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表面缺陷多出现在较薄
35、的轧材中斑疤斑疤斑疤斑疤一种表面粗糙的缺陷，在材料的表面，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，深度其宽度和长度可达几毫米，深度0.010.010.10.1毫米，斑疤会使薄钢板成型时的冲压毫米，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性能变坏，甚至产生裂纹和破裂夹渣、砂夹渣、砂夹渣、砂夹渣、砂因金属表面上的非金属夹杂物引起，一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，深度约般出现在厚钢板或中厚钢板上，深度约1 13 3毫米毫米划痕划痕划痕划痕产生在钢板表面上，主要由轧钢设备摩产生在钢板表面上，主要由轧钢设备摩擦所致，其宽度和深度刚可看出，长
36、度擦所致，其宽度和深度刚可看出，长度不等不等切痕切痕切痕切痕薄钢板表面常见的折叠得较好的形似接薄钢板表面常见的折叠得较好的形似接缝得折皱，如将形成切痕的褶皱展平，缝得折皱，如将形成切痕的褶皱展平，钢板易在此处裂开钢板易在此处裂开过热过热过热过热钢材加热到上临界点后，还继续升温，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、冲击韧性显著其机械性能如抗拉强度、冲击韧性显著降低的现象降低的现象可用退火方法可用退火方法恢复其机械性恢复其机械性能能过烧过烧过烧过烧钢材加热温度很高时，钢内杂质在晶粒边界氧钢材加热温度很高时，钢内杂质在晶粒边界氧化和部分熔化，使晶粒边界周围形成一层非金化和部分熔化
37、，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，甚至裂成碎片制或者锻造过程中易产生裂纹，甚至裂成碎片过烧的金属为废品，过烧的金属为废品，只能回炉重炼只能回炉重炼脱碳脱碳脱碳脱碳加热时金属表面氧化后，表面含碳量比内层低，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，硬度及耐磨性降钢材脱碳后淬火，使其强度，硬度及耐磨性降低低机械性能不机械性能不机械性能不机械性能不合格合格合格合格要求钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、界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
38、上冷弯性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，称为不合格到保证，如不满足，称为不合格大部分指标不合格，大部分指标不合格，报废，个别的达不到报废，个别的达不到要求，作等外品处理要求，作等外品处理化学成分不化学成分不化学成分不化学成分不合格合格合格合格将引起钢材可焊性下降，甚至无法焊接，机械将引起钢材可焊性下降，甚至无法焊接，机械性能也不好性能也不好太差得只能报废，稍太差得只能报废，稍差得作为等外品差得作为等外品钢材中裂纹的产生原因可归纳为如下几类：钢材中裂纹的产生原因可归纳为如下几类：（1 1）由
39、于某种应力作用而引起的开裂，主要是指钢锭）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；艺如冷加工、热处理、焊接等引起的裂纹；（2 2）由于钢中所含某一化学元素超过最大允许含量，）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。如氢带来钢中的而导致其在加工或使用时开裂。如氢带来钢中的“白点白点”，硫使钢在热加工时发生，硫使钢在热加工时发生“热
40、脆热脆”，磷使钢件产生，磷使钢件产生“冷脆冷脆”等；等；（3 3）由于其他缺陷如气泡或缩孔等产生的内部裂纹；）由于其他缺陷如气泡或缩孔等产生的内部裂纹；（4 4）出于熔炼与浇铸过程中非金属夹杂物进入钢液内；）出于熔炼与浇铸过程中非金属夹杂物进入钢液内；（5 5）溶解在钢中的气体与非金属夹杂物在锻轧加工时）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所形成的细小型纹 （6 6）钢材折叠而形成的裂纹，）钢材折叠而形成的裂纹，（7 7）钢材长期处于高温和压力下由于碳氢的腐蚀使）钢材长期处于高温和压力下由于碳氢的腐蚀使表面开裂；表面开裂；（8 8）钢材突然遭到高频弹性波冲击时产生的振动裂
41、纹。）钢材突然遭到高频弹性波冲击时产生的振动裂纹。二、钢结构加工制作中可能存在的缺陷二、钢结构加工制作中可能存在的缺陷n n（一）钢构件的加工制作及其可能产生的缺陷（一）钢构件的加工制作及其可能产生的缺陷n n构件加工制作可能产生各种缺陷构件加工制作可能产生各种缺陷n n（1 1）选用钢材的性能不合格；）选用钢材的性能不合格；n n（2 2）矫正时引起的冷热硬化；）矫正时引起的冷热硬化；n n（3 3）放样尺寸和孔中心的偏差；）放样尺寸和孔中心的偏差；n n（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；n n（5 5）孔径误差；）孔径误差；n n（6 6）冲孔未作
42、加工，存在有硬化区和微裂纹）冲孔未作加工，存在有硬化区和微裂纹n n（7 7）构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹）构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹n n（8 8）构件的热加工引起的残余应力等。）构件的热加工引起的残余应力等。（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：由于焊接工艺给钢结构带来的缺陷主要有：n n（1 1）热影响区母材的塑性、韧性降低；）热影响区母材的塑性、韧性降低；钢材硬化、变脆和开裂；钢材硬化、变脆和开裂；n n（2 2）焊接残余应）焊接残余应力和残余应变；力和残余应变；n n（3 3）各种焊接缺）各种焊接缺陷：如裂纹、气孔、陷：如裂纹、气孔
43、、夹渣、焊瘤、烧穿、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔弧坑、咬边、未熔合和末焊合和末焊n n透等；透等；n n（4 4）焊接带来的）焊接带来的应力集中等。应力集中等。n n（三）钢结构的铆钉连接及其可能产生的缺陷（三）钢结构的铆钉连接及其可能产生的缺陷n n铆钉连接可能给钢结构带来的缺陷主要有：铆钉连接可能给钢结构带来的缺陷主要有：n n（1 1）铆钉孔引起构件截面削弱；）铆钉孔引起构件截面削弱；n n（2 2）铆合质量差，铆钉松动；）铆合质量差，铆钉松动；n n（3 3）铆合温度过高，引起局部钢材硬化；）铆合温度过高，引起局部钢材硬化；n n（4 4）板件间紧密度不够等。）板件间紧密度不够等
44、。n n（四）钢结构的螺栓连接及其可能产生的缺陷（四）钢结构的螺栓连接及其可能产生的缺陷n n螺栓连接工艺给钢结构带来的主要缺陷有：螺栓连接工艺给钢结构带来的主要缺陷有：n n（1 1）螺栓孔引起构件截面削弱；）螺栓孔引起构件截面削弱；n n（2 2）普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺栓松动；）普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺栓松动；n n（3 3）高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；）高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；n n（4 4）螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求；）螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求；n n（五）钢结构的防护涂层缺陷及其处理（五）钢结构的防护涂层缺陷及其处理
45、n n1 1、显刷纹、显刷纹n n2 2、流挂、流挂n n3 3、皱纹、皱纹n n4 4、失光（变白）、失光（变白）n n5 5、不粘、不粘n n6 6、颜色不均、颜色不均n n7 7、透色（咬色）、透色（咬色）n n8 8、光泽不良、光泽不良n n9 9、回粘使用焦油涂料、回粘使用焦油涂料n n1010、剥离、剥离n n1111、变色、退色、变色、退色n n1212、起泡、起泡n n1313、粉化、粉化n n1414、龟裂、龟裂n n1515、不盖底、不盖底三、钢结构的运输、安装和使用维护中可能存在的缺陷三、钢结构的运输、安装和使用维护中可能存在的缺陷n n钢结构的运输、安装和使用维护过程中
46、可能遇到的缺钢结构的运输、安装和使用维护过程中可能遇到的缺陷有：陷有：n n（1 1）运输过程中引起结构或其构件产生的较大变形）运输过程中引起结构或其构件产生的较大变形和损伤；和损伤；n n（2 2）吊装过程中引起结构或其构件的较大变形和局）吊装过程中引起结构或其构件的较大变形和局部失稳；部失稳；n n（3 3）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致）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，甚至倾覆结构或其构件产生较大的变形丧失稳定性，甚至倾覆等；等；n n （4 4）施工连接）施工连接(焊缝、螺栓连接焊缝、螺栓连接)的质量不满足设计的质量不满足设计要求
47、；要求；n n （5 5）使用期间由于地基不均匀沉降等原因造成的结）使用期间由于地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏；构损坏；n n （6 6）没有定期维护使结构出现较重腐蚀，影响结构）没有定期维护使结构出现较重腐蚀，影响结构的可靠性能。的可靠性能。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 n n一、钢结构事故的破坏形式一、钢结构事故的破坏形式n n 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、钢结构度和刚度的失效、钢结构n n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。的失稳、钢结构的疲劳、
48、钢结构的脆性断裂和钢结构的腐蚀等。n n（一）钢结构承载力和刚度的失效（一）钢结构承载力和刚度的失效n n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材料强度被超过而导n n致破坏，其主要原因大致归归纳为：致破坏，其主要原因大致归归纳为：n n1 1、钢材的强度指标不合格、钢材的强度指标不合格n n2 2、连接强度不满足要求、连接强度不满足要求n n3 3、使用荷载和条件的改变主要包括：、使用荷载和条件的改变主要包括：n n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计算荷载的超载、部分构件退出工作引起
49、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裁、意外的冲击加、温度荷载、基础不均匀沉降引起的附加荷裁、意外的冲击荷载、结构加固过程中引起计算简图的改变等。荷载、结构加固过程中引起计算简图的改变等。n n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使用的塑性变形或振n n动其主要原因为：动其主要原因为：n n1 1、结构或构件的刚度不满足设计要求、结构或构件的刚度不满足设计要求n n2 2、结构支撑体系不够、结构支撑体系不够n n（二）钢结构的失稳（二）钢结构的失稳n n影响结构构件整体稳定的主要原因
50、有：影响结构构件整体稳定的主要原因有：n n1 1、构件设计的整体稳定不满足、构件设计的整体稳定不满足n n2 2、构件的各类初始缺陷、构件的各类初始缺陷n n3 3、构件受力条件的改变、构件受力条件的改变n n4 4、施工临时支撑体系不够、施工临时支撑体系不够n n导致钢结构构件局部失稳的主要原因有：导致钢结构构件局部失稳的主要原因有：n n 1 1、构件局部稳定的不满足、构件局部稳定的不满足n n 2 2、局部受力部位加劲构造措施不合理、局部受力部位加劲构造措施不合理n n 3 3、吊装时吊点位置选择不当、吊装时吊点位置选择不当n n（三）钢结构的疲劳破坏（略）（三）钢结构的疲劳破坏（略）