钢结构建筑倒塌惨剧给“谁”敲响了警钟？

钢结构因其均匀性好、强度高、结构可靠性高、施工速度快、抗震性能好等优良性能而得到广泛应用。 特别是钢结构属于延性破坏结构，其大变形的先兆可以帮助提前发现危险，避免破坏风险。

然而，近年来发生的多起建筑倒塌悲剧表明，钢结构仍可能因结构设计不合理、材料质量隐患或使用维护不当而产生严重后果。 本文从案例统计入手钢结构建筑特点，分析钢结构安全风险，为风险防控提供参考建议。

钢结构建筑的风险特征

钢结构虽然具有突出的优点，但也具有一些风险特征，例如：

✦ 结构稳定性问题。 由于钢材强度高，杆件相对较软、较细，在设计和施工过程中稳定性问题较为突出。

✦脆性断裂问题。 钢的塑性和韧性在室温下表现良好，但随着温度降低而逐渐降低。 此外，材料缺陷和焊接缺陷使钢结构脆性断裂的风险更加突出。

✦ 防火性能差。 当环境温度超过400℃时，普通结构钢的强度和弹性模量开始急剧下降； 当达到650℃时，钢材基本失去承载能力。

✦ 耐腐蚀性差。 常见的钢材腐蚀包括大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。 据国外试验结果，两面无涂层暴露的钢材在大气中的腐蚀率为8~17mm/年。

钢结构虽然被广泛使用，但由于其使用方式和自身问题，事故频发。 相关事故风险呈现以下特点：

1）工业厂房的结构形式（包括普通轻钢屋架）事故最多。

2）使用阶段事故最常发生。

3）最常见的事故类型是钢结构整体倒塌。

4）最常见的事故损坏形式是钢结构失稳。 此外，脆性断裂事故和焊接连接损坏事故也占很大比例。

5）最常见的事故原因是生产和安装质量。

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倒塌、倾覆归因分析及风险防控措施

1、倒塌/倾覆事故损坏原因分析

稳定性问题是钢结构最突出的问题。 钢结构失稳事故分为整体失稳事故和局部失稳事故两类。 其原因如下。

（1）整体失稳事故原因分析

①设计错误。 设计错误主要与设计者的水平有关。 例如，缺乏稳定性概念，稳定性验算公式错误，只验算基础构件的稳定性，忽略了整体结构的稳定性验算，计算图、支撑约束与实际受力不一致等。 、设计安全储备太小等。

②制造缺陷。 制造缺陷通常包括部件的初始弯曲、初始偏心、热轧和冷加工引起的残余变形以及爆裂接头。

③钢结构安装过程中，临时支撑设置不合理或数量不足，至少可能导致部分构件失去稳定性，或导致整个结构在施工过程中倒塌或倾覆。

④使用不当。 结构建成投入使用后，使用不当或意外因素也是造成失稳事故的主要原因。 例如，用户可以随意修改使用功能； 改变构件的应力状态； 因积尘或增设悬挂设备而造成超载； 地基不均匀沉降和温度应力引起的附加变形； 意外的冲击载荷等

（2）局部失稳事故原因分析

局部不稳定主要针对组件。 虽然其不稳定后果没有整体不稳定那么严重，但也应该引起足够的重视。

①设计错误。 设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳定性检查，或者验收方法错误，导致组成构件的各种面板的宽厚比、高厚比大于规格限值。

②结构不当。 一般情况下，结构加强筋宜设置在构件局部集中力较大的部位。 此外，为了保证构件在运行过程中不变形，还必须安装横向隔板、加强筋等。 但在实际工程中，加强筋数量不足、施工不当的现象屡见不鲜。

③ 原有缺陷。 包括钢材负公差严重超标、生产过程中因焊接等工序造成的局部鼓胀和波状变形等。

④吊点位置不合理。 大型钢结构构件吊点位置的选择非常重要。 有时构件内部压应力过大，会导致吊装过程中构件局部失稳。

2、倒塌/倾覆风险防控措施

钢结构失稳风险防控必须遵循以下原则：

（一）设计者应强化稳定设计理念

防止钢结构失稳事故的发生，设计人员肩负着最重要的责任。 要强化稳定的设计理念。 ①结构的总体布置必须考虑整个系统及其组成部分的稳定性要求，特别是支撑系统的布置。 ②结构稳定性计算方法的前提假设必须符合实际受力条件，特别是支撑约束的影响。 ③构件的稳定性计算和详细结构的稳定性计算必须协调，特别是强节点的概念。 ④处理稳定问题要全局观，考虑总体稳定和局部稳定的相关影响。

（二）生产单位应努力减少缺陷

在众多常见缺陷中，初始弯曲、初始偏心、残余应力对稳定承载能力影响最大。 因此，生产单位应通过合理的工艺和质量控制措施，最大限度地减少缺陷。

（3）施工单位应确保安装过程中的安全

施工单位只有制定科学的施工组织设计，采用合理的吊装方案，精心布置临时支撑，才能防止钢结构安装过程中的失稳，确保结构安全。

（4）用户应正常使用钢结构建筑

一方面，用户必须注意对已建成的钢结构进行定期检查和维护； 另一方面，当工艺流程和使用功能需要修改时钢结构建筑特点，必须与设计单位或有关专业人员协商，不得擅自增加负荷或改变部件。

（五）加强基层监管，加大对违法行为的打击力度

我国城镇化初期建造的一些建筑结构可能已经不能适应当前的使用需要。 有关部门要对未经正式设计的钢结构建筑和改造建筑开展安全隐患排查，对存在隐患的建筑及时开展风险消除和整改。