摘要：本文針對大跨度輕鋼工程在施工時出現的事故問題，結合筆者以往設計經驗以及別人施工技術工作經驗，從設計、安裝方案、施工安全等多方面因素，探討其事故原因，提出了具體防治措施。
　　關鍵詞：大跨度；吊裝；平面外穩定；纜風繩
　　
　　1大跨度輕鋼結構的優點
　　輕鋼結構系新型建筑形式，它采用H型鋼及薄壁冷彎C、Z型鋼組合而構建房屋骨架，屋面和墻體采用彩色涂層壓型鋼板或夾芯彩板，在大跨度建筑方面逐步取代傳統的鋼筋混凝土建筑。它具有輕型美觀、成本低、施工周期短、安全可靠等優點。廣泛應用于工業廠房、倉庫、商業建筑、辦公大樓、報刊崗亭及民宅等建筑物。
　　輕型鋼結構是H型鋼為承重主體附以C型、Z型檁條及柱間支撐連接件，通過螺栓或焊接等方式固定，屋面和墻面以彩色壓型鋼板圍護而形成的新型建筑體系，與傳統建筑結構相比具有以下優越特性：
　　(1)材料強度高：鋼的自重雖較大，但強度卻高得多，與其它建筑材料相比具有柔韌性大的特點。
　　(2)房屋自重小：輕鋼建筑主體結構的含鋼量通常在25KG/-30KG左右，彩色壓型鋼板的重量低于10KG。輕鋼房屋的自重僅為砼結構的1/8-1/3，可大大降低基礎的造價。
　　(3)安全可靠：鋼材質地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性和韌性。為理想的彈性-塑性體，因此鋼結構計算準確，可靠性強。
　　(4)工業化生產程度高：鋼結構工業化生產程度最高，能成批大量生產，制造精確度高。采用工廠化制造、工地安裝的施工方法，可大大縮短工期，提高經濟效益。
　　(5)美觀大方：輕鋼結構的圍護為彩色壓型鋼板，使用年限為三十年不褪色，不銹蝕。由于彩涂板顏色的多樣性，使得建筑物線條明朗，觀感舒適，且比較容易造型。
　　(6)重復利用：鋼結構的主體骨架連接為高強螺栓連接，圍護板為自攻釘連接，拆卸比較方便，若建筑需要搬遷，只要拆掉螺栓把鋼構件運到需要的地方，重新組合即可。
　　(7)抗震性能好：由于主要承重構重構件為鋼結構，其韌性和彈性較大，檁條的抗剪和抗扭作用以及柱、梁間的支撐，大大加強了整體結構的穩定性。
　　(8)適用范圍廣：適用于各類工業廠房、倉庫、辦公室、報刊崗亭等。
　　在長期的應用實踐中，人們在鋼結構的材料性能、設計方法、制作安裝工藝、防腐處理和維護加固方面積累了豐富的經驗；同時，由于設計、制作施工過程中可能出現的各種缺陷，加上超載、重復荷載、高溫、低溫、潮濕、腐蝕介質和不善使用管理等外界因素的影響，鋼結構也可能遭受各種破壞，從而導致質量事故。本文就設計方法和制作安裝的方面造成的各種事故進行分析，提出解決方案，探討避免此類事故發生的防范措施。
　　
　　2施工時事故引例
　　(1)南方某廠，30米x2跨，120米長，輕型門式剛架。
　　事故情況：施工中剛吊裝完一30米跨的部分屋面鋼梁時，轟然倒塌，重傷5人，幸未造成人員死亡。
　　                       
　　事故分析：(a)導致倒塌主要原因是施工問題。安裝是主要問題，沒有纜風繩，從邊上未倒的廠房看剪刀撐安裝明顯沒有到位，未能及時形成一片整體剛架，結構不穩定。柱底只有2個螺栓，用鋼筋頭焊接及紅磚墊高以調整平整度，而沒有使用鋼片墊塊，造成紅磚局部壓碎。(b)設計也有問題。首先基礎太小,柱腳底板太薄,連接螺栓數量太少，而且沒有墊片；梁的截面比較高，但是翼緣太窄，平面外失穩。
　　(2)某廠，36米跨，54米長，1~3軸為常規混凝土結構，4~12軸為混凝土柱輕型屋面結構。
　　事故情況：吊裝從4軸開始，螺栓全部固定，并采用4條鋼絲繩，分別綁在3軸的柱上；此后安裝5~12軸；每跨預安裝4根檁條，和全部屋面縱向支撐；放松一根鋼絲繩，產生多米諾骨牌效應，12軸開始向4軸倒塌。
　　                  
　　事故分析：(a)導致倒塌，施工有一定原因，施工時沒有保證鋼梁的整體穩定，一個是支座的抗扭措施，另一個是整梁的平面外穩定。對于現場來講，可能第二個問題都會注意，而第一個問題很容易被忽視。支座沒有抗扭措施，這已留下了鋼梁平面外失穩的隱患。但在一開始用纜風繩拉住，實際上起到了屋面支撐的作用，形成一個固定點，所以能保證不倒。在拆掉纜風繩前未上屋面完支撐，拆掉纜風繩后，必然倒塌。(b)導致倒塌主要原因是設計選型失誤。作為設計者，第一次拿到設計條件的時候應根據條件進行結構選型分析。本工程屋面梁36米跨度，輕型門式剛架規范里規定跨度不大于36米，而一個本來規范就不明確的砼柱+鋼梁結構居然要做36米跨，一味靠軟件計算是不行的，100米跨用軟件也能容易地算過。
　　還有我們都知道，一根簡支梁荷載作用在上翼緣與作用在下翼緣，結構穩定性是有區別的，現在這個是人字型梁，重心又上移了，很容易會不穩。當然我們可以在施工的時候來增加輔助設施使其穩定性更好，但那畢竟是事后的事情。
　　如果非要采用這種結構形式，其中部梁高1米左右，可以考慮在下翼緣處設置一道系梁，作用和三角、梯形屋架設置下弦水平支撐是一個道理。
　　在實際工作中一般18~24米跨度可以考慮用這種形式，大于24米做全鋼甚至更經濟，至少多方面權衡是比較合理的選擇，36米以上做網架是個不錯的選擇。
　　
　　3正確的安裝工序
　　已有好幾個在建輕鋼工程倒塌的實例了，分析了好多原因。最大的原因就是安裝時未能保證已立構件的穩定，其實這真的不是很難。
　　(1)有支撐邊柱安裝  
　　
　　(2)中柱安裝（注意纜風繩）
　　                                   
　　
　　  (3)上柱間梁
　　                              
　　(4)繼續屋面構件安裝
　　                               
　　(5)主結構安裝完成
　　                              
　　                             
　　4注意事項
　　(1)根據場地和其重設備條件，最大限度地將擴大拼裝工作在地面完成。
　　(2)安裝順序宜先從靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架開始。在剛架安裝完畢后應將其間的檁條、支撐、隅撐等全部裝好，并檢查其鉛垂度。然后，以這兩榀剛架為起點，向房屋另一端順序安裝。除最初安裝的兩榀剛架外，其余剛架間檁條、墻梁和檐檁等的螺栓均應在校準后再擰緊。
　　(3)剛架安裝宜先立柱子，然后將在地面組裝好的斜梁吊起就位，并與柱連接。
　　(4)構件懸吊應選擇合理的吊點，大跨度構件的吊點須經計算確定。對于側向剛度小，腹板寬厚比大的構件，應采取防止構件扭曲和損壞的措施。構件的捆綁和懸吊部位，應采取防止構件局部變形和損壞的措施。
　　(5)當山墻墻架寬度較小時，可先在地面裝好，整體起吊安裝。
　　(6)各種支撐的擰緊程度，以不將構件拉彎為原則，
　　(7)不得利用已安裝就位的構件起吊其他重物。不得在主要受力部位焊其他物件。
　　(8)檁條和墻梁安裝時，應及時設置拉條并拉緊，但不應將檁條和墻梁拉彎。
　　(9)剛架在施工中應及時安裝支撐，必要時增設纜風繩充分固定。
　　(10)剛架和支撐等配件安裝就位，并經檢測和校正幾何尺寸確認無誤后，應對柱腳底版和基礎頂面之間的空間采用灌漿料填實。二次灌漿的預留空間，當柱腳鉸接時不宜大于50mm,柱腳剛接時不宜大于100mm。
　　5事故發生后的解決方案
　　由于臨時支撐、纜風繩沒有裝，一個大跨度門式剛架，讓大風刮倒后，地腳錨栓會發生彎折，而基礎幾乎是沒有破壞的。在這種情況下，是可以就原基礎進行一些補救工作，使工程得以在損失比較小的情況下繼續施工的。
　　現有較為可行的方法有兩種，一種是進行化學錨栓；另外一種是把基礎混凝土打掉，再重新預埋螺栓并澆注。
　　表面看來，采用化學錨栓理論上應該是比較可靠的，特別是一些之名品牌的化學錨栓，產品說明中對其抗拉、抗剪承載力都有明確規定，使用起來有依據。如果是剛接柱腳，錨栓承受較大拉力，也可以采用一些重型化學錨栓。雖然化學錨栓價格不低，但操作簡單，比砸混凝土方便。
　　但其實化學植筋不可取，因為當螺栓已經拉壞了，說明拉力已經超過設計值并達到屈服階段了，這時螺栓的錨固也達到或快達到破壞了，實際就是短柱部分砼也受到影響，說不定已經有內部裂縫。化學螺栓的拉力是靠砼部分的握裹來保證的，當砼質量不能保證時，化學螺栓的錨固也就無從談起了。這部分應當全部砸除，保留鋼筋，重新預埋螺栓澆注混凝土。
　　
　　參考文獻：
　　[1]龔曉南等《建筑工程事故分析與處理》中國建筑工業出版社
　　[2]靳百川《輕型房屋鋼結構構造》中國建筑工業出版社
　　[3]《輕型鋼結構設計指南》中國建筑工業出版社
　　[4]中華鋼結構論壇

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