钢结构的可能破坏形式

高层震害现象及原因是非常重要的，了解现象以及发生的原因，才能根据专业知识制定对应的方案，防范于未然。

小编就高层钢结构震害现象及原因和大家说一下。

钢结构被认为具有卓越的抗震性能，在历次的地震中，钢结构房屋的震害要小于钢筋混凝土结构房屋。

很少发生整体破坏或倒塌现象。

尽管如此，由于焊接、连接、冷加工等工艺技术以及外部环境的影响，钢材材料的优点将受到影响。

特别是因设计、施工以及维护不当，就很可能造成结构的破坏。

根据钢结构在历次地震中的破坏形态，可能破坏形式分为以下几类：1、结构倒塌结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式。

造成结构倒塌的主要原因是结构薄弱层的形成，而薄弱层的形成是由于结构楼层屈服强度系数和抗变4刚度沿高度分布不均匀造成的。

这就要求在设计过程中应尽量避免上述不利因素的出现。

2、节点破坏节点破坏是地震中发生最多的一种破坏形式。

剐性连接的结构构件一般采用铆接或焊接形式连接。

如果在节点的设计和施工中，构造及焊缝存在缺陷，节点区就可能出现应力集中、受力小均的现象，在地震中很容易出现连接破坏。

梁柱节点可能出现的破坏现象主要表现为：铆接断裂，焊接部位位脱，加劲板断型、屈曲，腹板断裂、屈曲等。

3、构件破坏在以往所有地震中，多钢结构构件破坏的主要形式有支撑的破坏与失稳以及梁柱局部破坏两种。

（1）支撑的破坏与失稳。

当地震强度较大时，支撑承受反复拉压的轴向力作用，一旦压力超出支撑的屈曲临界力时，就会出现破坏或失稳。

（2）梁柱局部破坏。

对于框架柱，主要有翼缘屈曲、翼缝撕裂，甚至框架柱会出现水平裂缝或断裂破坏。

对于框架梁，主要有翼缘屈曲、腹板屈曲和开裂、扭转屈曲等破坏形态。

4、基础锚固破坏件与基础的锚固破坏主要表现为柱脚处的地脚螺栓脱开、混凝土破碎导致锚固失效、连接板断裂等，这种破坏形式曾发生多起，根据对上述钢结构房屋震害特征的分析可知，尽管钢结构抗震性能较好，但在历次的地震中，也会出现不同程度的震害。

究其原因，元素是和、结构构造、施工质量、材料质量、日常维护等有关，为了预防以上震害的出现，减轻震害带来的损失，多高层钢结构房屋抗震设计必须严格遵循有关规程进行。

钢结构危险源钢结构作为现代建筑中常见的结构形式之一，具有强度高、自重轻、施工速度快等优点。

然而，在钢结构的设计、施工、使用和维护过程中，存在着各种各样的危险源，如果不加以重视和有效控制，可能会导致严重的安全事故，给人员生命和财产带来巨大损失。

一、设计阶段的危险源在钢结构的设计阶段，如果设计不合理，可能会为后续的施工和使用埋下安全隐患。

1、结构计算错误设计师在进行结构计算时，如果对荷载取值不准确、计算模型不合理或者忽略了某些重要的受力因素，可能导致钢结构在实际使用中无法承受预期的荷载，从而发生变形、开裂甚至坍塌。

2、节点设计不合理节点是钢结构中连接各个构件的关键部位，如果节点设计不合理，如焊缝尺寸不足、螺栓连接不牢固等，在受力时节点容易失效，进而影响整个结构的稳定性。

3、缺乏抗震设计对于位于地震区的钢结构建筑，如果没有进行充分的抗震设计，或者抗震措施不到位，在地震发生时，钢结构可能会遭受严重破坏。

二、施工阶段的危险源施工阶段是钢结构安全事故的高发期，这个阶段的危险源众多且复杂。

1、高空作业钢结构施工常常需要在高空进行，如安装钢梁、钢柱等。

高空作业面临着人员坠落、物体坠落打击等风险。

如果安全防护措施不到位，如未设置安全带、安全网，或者未对施工工具和材料进行妥善固定，很容易发生安全事故。

2、起重作业在钢结构的吊装过程中，需要使用起重机等大型设备。

如果起重机选型不当、操作失误、吊具不合格或者吊装方案不合理，可能导致构件掉落、起重机倾覆等事故。

3、焊接与切割作业焊接和切割是钢结构施工中常见的作业方式。

在这个过程中，可能会产生火灾、爆炸、触电、烫伤等危险。

例如，焊接时产生的火花可能引燃周围的易燃物，氧气瓶和乙炔瓶放置不当可能发生爆炸，电气设备故障可能导致触电事故。

4、临时支撑与固定在钢结构安装过程中，常常需要设置临时支撑和固定措施来保证结构的稳定性。

如果临时支撑设置不合理、强度不足或者拆除过早，可能导致结构失稳倒塌。

钢结构易发生的工程事故有哪些一、钢结构承载力和刚度失效。

二、钢结构失稳。

钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。

三、钢结构疲劳破坏。

热门城市：中山律师宁德律师商丘律师固原律师乐山律师钦州律师荆门律师常州律师海东律师鞍山律师钢结构是一种新型的结构体系，有着各种各样的优点，随着钢结构的不断发展，许多其他的结构体系都在被取代，我国的钢结构也在蓬勃发展。

但是钢结构也有其不足的地方，他的一些缺陷可能造成事故。

下面小编就为您介绍钢结构易发生的工程事故有哪些。

钢结构的事故按破坏形式大致可分为：钢结构承载力和刚度失效;钢结构失稳;钢结构疲劳;钢结构脆性断裂和钢结构的腐蚀等几种。

一、钢结构承载力和刚度失效1、钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接材料强度被超越而导致破坏。

其主要原因为：①钢材的强度指标不合格。

合格钢结构设计中有两个重要强度指标：屈服强度fy;另外，当结构构件承受较大剪力或扭矩时，钢材抗剪强度fv也是重要指标。

②连接强度不满足要求。

焊接连接的强度取决于是否与母材匹配的焊接材料强度、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查控制、焊接对母材热影响区强度的影响等;螺栓连接强度的影响因素为：螺栓及其附件材料的质量以及热处理效果(高强螺栓)、螺栓连接的施工技术工艺的控制，特别是高强螺栓预应力控制和摩擦面的处理、螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中等。

③使用荷载和条件的变化。

包括计算荷载的超载、部分构件退出工作引起其他构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不均匀沉降引起的附加应力等。

2、钢结构刚度失效指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。

其主要原因为：①结构或构件的刚度不满足设计要求如轴压构件不满足长细比要求;受弯构件不满足允许挠度要求;压弯构件不满足上述两方面要求等。

②结构支撑体系不够。

支撑体系是保证结构整体和局部刚度的重要组成部分，它不仅对抵制水平荷载、抗振动有利，而且直接影响结构正常使用(如工业厂房当整体刚度不足时，在吊车运行过程中会产生振动和摇晃)。

钢结构的破坏模式分析钢结构是一种常见的建筑结构形式，具有高强度和优异的力学性能。

然而，在一些特定的情况下，钢结构也会遭受各种不同形式的破坏。

本文将对钢结构的破坏模式进行详细分析，以帮助读者更好地了解该结构在不同情况下的表现和应对方法。

1. 弹性失稳破坏弹性失稳破坏是钢结构最常见的破坏形式之一。

当结构受到外部载荷作用时，其表现为结构中的某一部分或整体开始产生弯曲变形，并且不能恢复到原始状态。

这种破坏模式通常发生在杆件或梁柱连接处。

2. 屈曲破坏屈曲破坏是在钢结构中发生的另一种常见形式。

当某个构件承受的应力超过其屈服强度时，它的形状将开始发生塑性变形，最终导致该构件无法继续承受负荷并发生失效。

在屈曲破坏中，构件的断裂通常发生在连接处、焊缝或构件的弱点处。

3. 失稳屈曲破坏失稳屈曲破坏是弹性失稳破坏和屈曲破坏的综合表现。

当结构受到外部载荷作用时，一部分构件发生屈曲，同时其他部分也开始产生弹性失稳变形。

这种破坏模式通常发生在长支撑结构中，例如桁架和柱子。

4. 疲劳破坏疲劳破坏是由于结构长期受到重复或循环载荷的作用而导致的，特别是在应力集中的区域。

这种破坏模式通常在钢桥梁、塔架和机械设备中发生。

疲劳破坏的特点是慢慢扩展，表现为结构的局部裂纹逐渐扩展并最终导致结构失效。

5. 冲击破坏冲击破坏是由突然施加到结构上的高能量载荷造成的，例如爆炸或碰撞。

由于冲击载荷的特殊性，结构无法承受这种突然的巨大荷载，导致结构出现严重破坏。

冲击破坏的特点是瞬时性和不可预测性。

综上所述，钢结构在面对不同的外部载荷和作用下，可能会出现弹性失稳破坏、屈曲破坏、失稳屈曲破坏、疲劳破坏和冲击破坏等不同的破坏模式。

对于这些破坏模式的分析，有助于设计师和工程师更好地理解钢结构的性能和限制，并采取相应的预防和修复措施，以确保结构的安全性和可靠性。

同时，在实际应用中，结构的维护保养和定期检查也至关重要，以及时发现并处理任何潜在的问题，确保结构的长久使用。

知识点1、建筑钢材有两种可能的破坏形式塑性破坏和脆性破坏，二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。

影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等，但总的来看，钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。

防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。

2、钢材的σ－ε曲线在下列标准条件下获得的：Ⅰ）标准试件（无应力集中）；Ⅱ）静荷载一次拉伸到破坏；Ⅲ）试验温度为20°C。

按建筑钢材的σ－ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段，并将其简化成理想弹塑性体。

从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标，fu、fy是静力强度指标，δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。

承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证，对重要或需要冷加工的构件，其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。

3、冲击韧性Cv冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标，对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。

4、应力钢材在静荷载作用下，单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点；复杂应力状态时，要求折算应力δeq不超过fy。

5、理解各种因素对钢材性能的不利影响对化学成分要分清有利元素和有害元素，应特别注意碳、硫、磷的影响。

重视应力集中产生的影响，其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态，使钢材变脆。

应通过合理的构造措施（如平缓过度）尽量避免应力集中。

6、正确选择钢材和提出合理指标要求规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢，理解它们牌号的表示方法，冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目，掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。

附：钢结构牌号钢结构牌号GB/T5613-1995标准中对铸钢规定了两种牌号表示方法1）以屈服强度和抗拉强度力学性能为主的牌号表示方法，如ZG200-400等。

考研复试钢结构名词解释塑形破坏：破坏前延续时间长，变形大，破坏前有先兆，有明显缩颈现象，断口与作用力呈45度角，断口呈纤维状。

热脆：高温时，硫化铁融化使钢材变脆，因而在焊接或热加工时，会出现热裂纹。

应力集中：构件形状突然改变或或材料不连续的地方，应力分布不均匀而出现局部应力增大。

时效硬化：冶铁时留在纯铁体中的碳和氮的固溶体，不稳定，随时间增加逐渐从纯铁体中析出，阻碍纯铁体塑性变形，使得纯铁体强度增大塑性和韧性降低。

可靠性：结构或构件在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率，是结构安全性和耐久性的总称。

脆性破坏：无任何迹象的从应力集中处断裂，断口齐平，呈有光泽晶粒状冷脆:在低温下P以及P和纯铁体形成的不稳定固溶体会使钢材变脆，提高钢材强度和抗锈蚀性但会使塑性和韧性严重降低，不利于钢材冷加工柱子曲线：压杆失稳时，临界应力与长细比λ之间的关系曲线高强钢材：通过各种可能的技术措施提高钢材的强度，但对其他性能削弱并不大的钢材冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力，是反映强度和塑性的综合指标。

冷弯性能：表示钢材塑性变形能力的综合指标，直接反映材质优劣及内部有无缺陷。

屈强比：钢材屈服强度与抗拉强度之比。

屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强度利用率低，、不经济。

铰接柱脚：只能传递轴力和剪力的柱脚称为铰接柱脚。

徐变现象：当温度在260~320℃之间时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，此现象称为徐变现象。

蓝脆现象：当温度在250℃左右时，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，这种现象称为蓝脆现象。

强度标准值：指按国家标准规定的钢材屈服点或抗拉强度。

钢结构加劲肋：在梁腹板两侧配置的，与梁的翼缘板和腹板都垂直（大部分如此，有的与腹板不垂直）的两块钢板，也有单侧配置的，但很少，在梁的端部则可以用一块板封起来。

钢构造思考题及解答1.3 钢构造主要有哪些构造形式？钢构造的根本构件有哪几种类型？答：⑴钢构造的主要形式有钢框架构造、钢桁架及钢网架构造、悬索构造、预应力钢构造。

⑵根据受力特点构件可分为轴心受力构件、受弯构件、拉弯及压弯构件三大类。

钢构造还可与混凝土组合在一起形成组合构件，如钢-混凝土组合梁、钢管混凝土、型钢混凝土构件等。

1.4 钢构造主要破坏形式有哪些？有何特征？答：⑴钢构造破坏的主要形式包括强度破坏、失稳破坏、脆性断裂破坏。

⑵强度破坏特征：内力到达极限承载力，有明显的变形；失稳破坏特征：具有突然性，可分为整体失稳破坏与局部失稳破坏；脆性断裂破坏特征：在低于强度极限的荷载作用下突然断裂破坏，无明显征兆。

1.6 钢构造设计的根本方法是什么？答：根本方法：概率极限状态设计法、允许应力法。

2.1 钢材有哪两种主要破坏形式？各有何特征？答：⑴塑性破坏与脆性破坏。

⑵特征：塑性破坏断口呈纤维状，色泽发暗，有较大的塑性变形和颈缩现象，破坏前有明显预兆，且变形持续时间长；脆性破坏塑性变形很小甚至没有，没有明显预兆，破坏从应力集中处开场，断口平齐并呈有光泽的晶粒状。

2.2 钢材主要力学性能指标有哪些？怎样得到？答：①比例极限f：对应应变约为0.1%的应力；p②屈服点〔屈服强度〕f：对应应变约为0.15%的应力，即下屈服极限；y③抗拉强度f：应力最大值；u④条件屈服点〔名义屈服强度〕f：高强度钢材没有明显的屈服点和0.2屈服强度，定义为试件卸载后剩余应变为0.2%对应的应力。

2.3 影响钢材性能的主要化学成分有哪些？碳、硫、磷对钢材性能有何影响？答：⑴铁、碳、锰、硅、钒、铌、钛、铝、铬、镍、硫、磷、氧、氮。

⑵碳的含量提高，钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降；硫使钢材热脆，降低钢材冲击韧性，影响疲劳性能与抗锈蚀性能；磷在低温下时钢变脆，在高温时使钢塑性降低，但能提高钢的强度和抗锈蚀能力。