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論空間鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故處理
摘要：隨著空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用，發(fā)生了一些大小不同的事故。大多數(shù)事故是責(zé)任事故，設(shè)計、制作、運輸、安裝和管理等方面都曾發(fā)生過，發(fā)生事故后如何處理是一個值得探討的問題。
關(guān)鍵詞：空間網(wǎng)架;原因;處理;事故
空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有其優(yōu)越的力學(xué)性能、經(jīng)濟性、安全性與適用性。使其在我國空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣，在近年來興建的大型公共建筑特別是體育建筑中，大多數(shù)都采用了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。但是，隨著網(wǎng)架大量應(yīng)用的同時，也發(fā)生了一些大小不同的事故。大多數(shù)事故是責(zé)任事故，設(shè)計、制作、運輸、安裝和管理等方面都曾發(fā)生過，發(fā)生事故后如何處理值得探討。
一、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)事故原因
1.1設(shè)計原因
(1)結(jié)構(gòu)型式選擇不合理，支撐體系或再分桿體系設(shè)計不周，網(wǎng)架尺寸不合理。如當(dāng)采用正交正放網(wǎng)架時，未沿周邊網(wǎng)格上弦或下弦設(shè)置封閉的水平支撐，致使網(wǎng)架不能有效傳遞水平荷載。
(2)力學(xué)模型、計算簡圖與實際不符。如網(wǎng)架支座構(gòu)造屬于兩向約束時，計算時按三向約束考慮。
(3)計算方法的選擇、假設(shè)條件、電算程序、近似計算法使用的圖表有錯誤，未能發(fā)現(xiàn)。
(4)桿件截面匹配不合理，忽視桿件初彎曲、初偏心和次應(yīng)力的影響。
(5)荷載低算和漏算，或由于網(wǎng)架工況復(fù)雜，荷載組合不當(dāng)。對自然災(zāi)害(如地震、風(fēng)振、溫度變化、積水積雪、火災(zāi)、大氣或有害氣體及物質(zhì)的腐蝕性等)估計不足或處置不當(dāng)，或?qū)σ恍┐笾行途W(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)該進行的非線性分析，穩(wěn)定性分析，支座不均勻沉降、不均勻側(cè)移，重型橋式吊車對網(wǎng)架的影響，中、重級懸掛吊車對網(wǎng)架的疲勞驗算等，沒有進行驗算和分析。
(6)材料(包括鋼材、焊條等)選擇不合理。
(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算后，不經(jīng)復(fù)核就增設(shè)桿件或大面積的代換桿件，從而導(dǎo)致超強度設(shè)計值桿件的出現(xiàn)。
(8)設(shè)計圖紙錯誤或不完備。如幾何尺寸標注不清或矛盾，對材料、加工工藝要求、施工方法及特殊節(jié)點的特殊要求有遺漏或交代不清等。
(9)節(jié)點型式及構(gòu)造錯誤、節(jié)點細部考慮不周全。
1.2制作原因
(1)材料驗收及管理混亂，不同鋼號、規(guī)格材料混雜使用，特別是混用了可焊性差的高碳鋼，鋼管管徑與壁厚有較大的負偏差，拼裝前桿件有初彎曲而不調(diào)直。
(2)桿件下料尺寸不準，特別是壓桿超長、拉桿超短。
(3)不按規(guī)范規(guī)定對鋼管剖口，對接焊縫焊接時不加襯管或不按對接焊縫要求焊接。
(4)高強螺栓材料有雜質(zhì)，熱處理時淬火不透，有微裂縫。
(5)球體或螺栓的機加工有缺陷，球孔角度偏差過大。
(6)螺栓未擰緊，網(wǎng)架在使用期間在接縫處出現(xiàn)縫隙，螺栓受水氣侵入而銹蝕。
(7)支座底板與底板連接或肋板采用氧氣切割而不將其端面刨平，組裝時不能緊密頂緊，支座受力時產(chǎn)生應(yīng)力集中或改變了傳力路線。
(8)焊縫質(zhì)量差，焊縫高度不足，未達到設(shè)計要求。
1.3拼裝和吊裝原因
(1)胎具或拼裝平臺不合規(guī)格即進行網(wǎng)架拼裝，使單元體產(chǎn)生偏差，最后導(dǎo)致整個網(wǎng)架的累積誤差很大。
(2)焊接工藝、焊接順序錯誤，產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力，造成桿件或整個網(wǎng)架變形。
(3)桿件或單元或整個網(wǎng)架拼裝后有較大的偏差而不修正，強行就位，造成桿件彎曲或產(chǎn)生很大的次應(yīng)力。
(4)網(wǎng)架施工階段的吊點反力、桿件內(nèi)力、撓度等不進行驗算，也不采取必要的加固措施。
(5)施工方案選擇錯誤，分條分塊施工時，不采取正確的臨時加固措施，使此局部網(wǎng)架為幾何可變體系。
(6)網(wǎng)架整體吊裝時采用多臺起重機或拔桿，各吊點起升或下降時不同步，用滑移法施工時，牽引力和牽引速度不同步，使部分桿件彎曲。
(7)支座預(yù)埋鋼板、錨栓位置偏差較大，造成網(wǎng)架就位困難，為圖省事而強迫就位或預(yù)埋板與支座底板焊死，從而改變了支承的約束條件。
(8)看圖有誤或粗心，導(dǎo)致桿件位置放錯。
(9)不經(jīng)計算校核，隨意增加桿件或網(wǎng)架支承點。
1.4使用原因
(1)使用荷載超過設(shè)計荷載。如屋面排水不暢，積灰不及時清掃，積雪嚴重及屋面上隨意堆料、堆物等，都會導(dǎo)致網(wǎng)架超載。
(2)使用環(huán)境的變化(包括溫度、濕度、腐蝕性介質(zhì)的變化)，以及使用用途的改變。
(3)基礎(chǔ)的不均勻沉降。
(4)地震作用。
二、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)質(zhì)量事故處理方法
2.1網(wǎng)架桿件承載力不足的處理
(1)增設(shè)桿件，改變原網(wǎng)架的受力狀態(tài)
對設(shè)計計算邊界條件與實際不符、荷載低估、施工時網(wǎng)架尺寸搞錯等原因，致使網(wǎng)架的許多桿件承載力不足，采用這種方法處理既方便經(jīng)濟效果又好。其增設(shè)桿件的數(shù)量和位置，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)架的型式和處理桿件的位置來合理決定，盡可能用增設(shè)最少的桿件達到減小承載力不足桿件內(nèi)力的目的。一種是在網(wǎng)架高度內(nèi)增設(shè)桿件;一種是在網(wǎng)架高度外增設(shè)桿件，從而將原網(wǎng)架全部或局部加層改為三層網(wǎng)架。增設(shè)桿件后，應(yīng)注意原滿足承載力要求的桿件內(nèi)力的變化。采用此種方法加固處理時，應(yīng)設(shè)置可靠的支撐，使網(wǎng)架卸載。
(2)減輕屋面重量
由于設(shè)計、施工等原因，使網(wǎng)架許多桿件承載力不足時，在工程許可的情況下，減輕屋面重量是處理這類事故最簡便的方法。如取消吊頂，特別是原來為重型屋面(如鋼筋混凝土板)改為輕型屋面(如夾芯彩鋼板)的，效果更為明顯。
(3)更換剛度不足或損壞的桿件
對網(wǎng)架中個別不滿足設(shè)計強度、彎曲大且又無法調(diào)直的桿件，以及錯焊的桿件等，可采用調(diào)換桿件的方法來處理。換桿時，要配置一些專用工具，采用有效的措施將桿件卸載，如在更換桿件的兩側(cè)安裝兩根可隨意裝卸和調(diào)整長度的固定桿，要保證需要取下需更換的桿件時，不使網(wǎng)架發(fā)生變形，否則不允許施工。
(4)增大桿件截面
在承載力不足的桿件上附加上鋼管、角鋼、槽鋼、鋼筋等以增大桿件截面和提高承載能力。桿件為鋼管時，通常在桿件上直接焊接角鋼，當(dāng)網(wǎng)架在使用中不允許采用明火焊接加固時，可在被加固桿件上包角鋼加固套，用螺栓擰緊，可取得與焊接角鋼加固法同樣的效果。
對網(wǎng)架中的拉桿也可采用如下方法：取截面足夠而其內(nèi)徑略大于原桿件外徑的鋼管，在半圓處縱向剖開坡口，包在原桿件外圍，先點焊成型，而后沿縱向坡口焊接使其恢復(fù)成鋼管狀。有條件時將加固之鋼管與鋼球相抵，鋼管周圍坡口并施焊。然后在補強鋼管兩端，經(jīng)過鋼球與鄰近鋼管加焊連接肋板，此肋板的總面積應(yīng)與補強鋼管截面等強。當(dāng)鋼球為45號鋼時，因可焊性差，焊前應(yīng)將球加熱至150～200℃，焊后保溫1h。也可用2～4根足夠截面積的鋼筋代替補強鋼管后連接肋板，圍繞加固桿件的四周與兩端鋼球鄰近鋼管焊接。
2.2預(yù)埋件與支座誤差的處理
(1)加過渡鋼板
將原預(yù)埋的螺栓割除，增加一塊過渡鋼板，螺栓焊在過渡鋼板上，然后過渡鋼板與原預(yù)埋螺栓焊牢。該法一般用于誤差較小和反力較小的壓力支座。
(2)加鋼板套
加層結(jié)構(gòu)中原來未埋預(yù)埋件，或預(yù)埋件誤差很大以及埋錯位置等，可采用加鋼板套方法。此方法簡單易行。
(3)重新預(yù)埋
預(yù)埋件位置埋錯或者根本就沒有預(yù)埋，以及規(guī)格尺寸有了變化，可采用重新預(yù)埋的方法。預(yù)埋件有兩種，一種是有螺栓的，一種是無螺栓的。有螺栓預(yù)埋可采用以下方法：①采用過渡鋼板方法，即在過渡鋼板上焊螺栓，過渡鋼板下焊上錨筋，在支承構(gòu)件上鉆孔進行預(yù)埋。②直接將螺栓埋入梁中，在鋼板上鉆孔，螺栓與鋼板焊住。無螺栓預(yù)埋件可用膨脹螺栓固定。
2.3支座腹桿與支承結(jié)構(gòu)相碰的處理
(1)在支承結(jié)構(gòu)允許的情況下，可將支承結(jié)構(gòu)削去一角，但絕不能損傷柱和梁中的受力鋼筋，特別是梁中的鋼筋，并將鑿毛面用有效材料封閉起來。
(2)提高支座支承件的高度，但是必須注意支承件的穩(wěn)定。支承件長度不宜過長，一般控制在500～600mm。
(3)在支座底板上加鋼板盒或混凝土墩，這種方法一般用于以上兩種方法不能實現(xiàn)時。
2.4桿件相碰處理
在網(wǎng)架安裝中，常常由于節(jié)點鋼球設(shè)計過小(或桿件間夾角太小)，導(dǎo)致桿件在節(jié)點處相碰，使安裝不能順利進行。
解決的最好辦法是將小球換成大球，桿件改制。但有時無條件做到這一點。對螺栓球節(jié)點，可將相碰桿件中的一根的部分錐頭和桿件的一部分切去，然后按切去部分的外廓形狀，制作一塊比管壁厚$ ’*)) 的鋼板，補焊在切去的孔洞處。注意錐頭與鋼管切去部位的開口邊緣及補焊鋼板應(yīng)開坡口(用手持砂輪)，補焊后，焊縫處應(yīng)用手持砂輪磨平，清除銹污后補刷防銹漆$道。
應(yīng)用上述方法時，應(yīng)查清各桿件的受力狀態(tài)，遵循以下原則：
(1)在應(yīng)力相近的情況下，宜對壓桿進行切除、補焊。因為對壓桿而言，由于桿件初彎曲對桿件穩(wěn)定承載力的影響，桿件中央截面承載力折減較多，桿件由中央截面控制，對鉸支的兩端不存在上述問題，其承載力相當(dāng)富裕。
(2)當(dāng)相碰兩桿均為拉桿或壓桿時，宜對應(yīng)力較小者桿件進行處理。
(3)對應(yīng)力相近且同為拉桿或壓桿，則宜對截面較大者桿件進行處理。因為在切除相同截面下，截面較大桿件被削弱的百分比較小。
(4)對應(yīng)力都比較大的相碰桿件，宜都切除一小部分，然后再補強，這樣可減少桿件截面被削弱的百分比。
對焊接球節(jié)點，可采用上述方法，也可用加補償板的辦法來解決。主要受力桿與球直接匯交，次要受力桿剖口后直接焊在補償板上;同時，直接與球?qū)傅臈U也剖口和補償板焊在一起，以便提高補償板的側(cè)向剛度，補償板與節(jié)點球焊接。
2.5焊縫缺陷處理
對焊縫缺焊、凹陷不飽滿，可在原焊縫上繼續(xù)補焊。補焊工作一般在工廠或工地安裝前進行;對于已經(jīng)安裝的網(wǎng)架，也可在網(wǎng)架自重作用下進行;對屋蓋靜荷載已上滿的網(wǎng)架，特別是對于滿應(yīng)力狀態(tài)小的網(wǎng)架桿件，則應(yīng)采用適當(dāng)?shù)闹位虿扇￠g隔一定時間分段焊接，避免桿件全截面處于高溫狀態(tài)。
當(dāng)對接焊縫存在嚴重氣孔、夾渣或焊縫底部未焊透時，可采用補強焊接。對鋼板和鋼管的補強焊接進行的試驗表明，模擬夾渣率或未焊透率(夾渣面積占鋼管截面積的百分比)在低于75﹪的情況下都是可行的。
參考文獻：
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