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2015年一級結構工程師《專業考試》輔導筆記十

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結構 三大隱患

隱患——腐蝕如果失穩是急性病的話,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、有侵蝕性介質的環境中,會較快地生銹腐蝕,削弱了構件的承載力。例如轉爐車間的鋼屋架,平均腐蝕速度為每年0.10-0.16mm.據統計,全世界每年鋼鐵年產最的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計中發現,鋼屋架出現倒塌事故占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——火災鋼材的耐溫性較差,其許多性能隨溫度升降而變化,當溫度達到430-540℃之間時,鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇F降,失去承載能力。用耐火材料對鋼結構進行必要的維護,是鋼結構研究的一個重要課原地垂直塌落,形成“扁餅”效應。這起震驚世界的事故,其直接原因是火災。當然,排除這類事件的發生,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均顯得無能為力。

建筑物的耐火能力取決于建筑構件耐火性能的好壞,在火災發生時其承載能力應能延續一定時間,使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災。目前鋼結構用鋼盡量采用耐火高強度鋼,例如15MnV鋼就是在16Mn鋼的基礎上加人適量的釩(0.04%-0.12%),可使鋼的高溫硬度提高。另一方面應采用高效防腐涂料,特別是防火防腐合一的涂料。

隱患——失穩鋼結構的失穩分兩類:整體失穩和局部失穩。整體失穩大多數是由局部失穩造成的,當受壓部位或受彎部位的長細比超過允許值時,會失去穩定。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。支撐往往被設計者或施工者所忽視,這也是造成整體失穩的原因之一。在吊裝中由于吊點位置的不同,桁架或網架的桿件受力可能變號,造成失穩;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。

很多可能發生荷載變化的重要結構如橋梁、桁架、水工閘門、導彈發射架等,多采用超靜定結構,因它有贅余桿件,可預防因一個桿件失穩而造成整體失穩。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。

回顧歷史,值得我們警惕的是,隨著鋼結構的出現,就伴隨著失穩事故的發生,所以無論設計或施工,保證結構穩定應銘刻在心。

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