二級結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)知識輔導(dǎo)：鋼結(jié)構(gòu)的隱患

鋼結(jié)構(gòu)的隱患

隱患之一――失穩(wěn)鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)分兩類：整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。整體失穩(wěn)大多數(shù)是由局部失穩(wěn)造成的，當(dāng)受壓部位或受彎部位的長細(xì)比超過允許值時，會失去穩(wěn)定。它受很多客觀因素影響，如荷載變化、鋼材的初始缺陷、支承情況的不同等。支撐往往被設(shè)計者或施工者所忽視，這也是造成整體失穩(wěn)的原因之一。在吊裝中由于吊點位置的不同，桁架或網(wǎng)架的桿件受力可能變號，造成失穩(wěn);腳手架傾覆、坍塌或變形大多是因為連桿不足、沒有支撐造成的。

很多可能發(fā)生荷載變化的重要結(jié)構(gòu)如橋梁、桁架、水工閘門、導(dǎo)彈發(fā)射架等，多采用超靜定結(jié)構(gòu)，因它有贅余桿件，可預(yù)防因一個桿件失穩(wěn)而造成整體失穩(wěn)。又如鋼組合梁中由于腹板高而薄或翼緣寬而薄也會造成局部失穩(wěn)。

回顧歷史，值得我們警惕的是，隨著鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，就伴隨著失穩(wěn)事故的發(fā)生，所以無論設(shè)計或施工，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定應(yīng)銘刻在心。

隱患之二――腐蝕如果失穩(wěn)是急性病的話，腐蝕則是慢性病。普通鋼材的抗腐蝕性能較差，尤其是處于濕度較大、有侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，會較快地生銹腐蝕，削弱了構(gòu)件的承載力。例如轉(zhuǎn)爐車間的鋼屋架，平均腐蝕速度為每年0.10-0.16mm.據(jù)統(tǒng)計，全世界每年鋼鐵年產(chǎn)最的30%～40%因腐蝕而失效，凈損失約10%.我國在一次鋼筋混凝土屋架、木屋架、鋼木屋架和鋼屋架等的事故統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，鋼屋架出現(xiàn)倒塌事故占38.62%，而由于腐蝕并缺乏維修的原因占比重很大。

過去對于外露鋼材僅僅是噴涂(刷)兩道防銹漆，實踐證明，由于施工中不可能用涂料把空氣完全隔絕，在使用時也缺乏定期維護(hù)措施，所以這種作法效果并不顯著。用鍍鋅、噴鋁等消極作法，其成本和效果也不太理想。

近年來冶金行業(yè)采用在冶煉中加入適量的磷、銅、鉻和鎳，形成耐腐蝕的合金鋼，能在表面上形成致密的防銹層，起到隔離覆蓋作用，不失為一種積極作法。

隱患之三――火災(zāi)鋼材的耐溫性較差，其許多性能隨溫度升降而變化，當(dāng)溫度達(dá)到430-540℃之間時，鋼材的屈服點、抗拉強(qiáng)度和彈性模量將急劇F降，失去承載能力。用耐火材料對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的維護(hù)，是鋼結(jié)構(gòu)研究的一個重要課原地垂直塌落，形成“扁餅”效應(yīng)。這起震驚世界的事故，其直接原因是火災(zāi)。當(dāng)然，排除這類事件的發(fā)生，還涉及方方面面，在這種情況下。噴涂防火涂料或灑水滅火系統(tǒng)均顯得無能為力。

建筑物的耐火能力取決于建筑構(gòu)件耐火性能的好壞，在火災(zāi)發(fā)生時其承載能力應(yīng)能延續(xù)一定時間，使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災(zāi)。目前鋼結(jié)構(gòu)用鋼盡量采用耐火高強(qiáng)度鋼，例如15MnV鋼就是在16Mn鋼的基礎(chǔ)上加人適量的釩(0.04%-0.12%)，可使鋼的高溫硬度提高。另一方面應(yīng)采用高效防腐涂料，特別是防火防腐合一的涂料。