钢结构的脆性断裂事故

钢结构脆性破坏案例钢结构脆性破坏在铆接结构时期就已经有所发生，不过为数不多，因而没有引起人们的重视。

那时多数事故出现在储液罐和高压水管。

例如1925年12月美国一座由软钢制成的直径为357m、高12.8m的油罐，壁厚25mm，当气温由15度骤降至-20度时破坏。

当时油罐装满原油，破坏引起了火灾。

在钢结构焊接逐渐取代铆接的时期，脆性破坏事故增多。

从1938年比利时哈赛尔特发生的全焊空腹桁架桥破坏到1960年止，除船舶外，世界各地至少发生过40起大型焊接结构破坏事故。

赛尔特桥跨长74.5m，在交付使用一年后突然裂成三段坠入阿尔培运河。

破坏由下弦断裂开始，6min后桥即垮下。

当时气温较低，而桥梁只承受较轻的荷载。

该桥用软钢制造，上、下弦为两根工字钢组合焊接的箱形截面，最大厚度56mm，节点板为铸件，裂口有经过焊缝，有的只经过钢板。

继这一事故后，在比利时又发生多起桥梁破坏事故。

焊接的压力容器和油罐，也不乏脆性破坏事故的报告。

例如1952年欧洲有三座直径44吗，高13.7,m 的油罐破坏，当时这些油罐还未使用，气温为-4℃，最大板厚22mm，材料也是软钢。

施工时油罐的焊缝曾从罐内加工凿平，还因矫正变形而对油罐猛烈锤击过。

冷加工和凿痕至少是引起脆性破坏的部分原因。

从破坏的油罐切取带凿痕的试样在0℃进行弯曲试验（有凿痕一侧受拉），折断时没有明显变形，而磨去冷加工部分和凿痕的试件，则弯至45°不出现裂纹。

典型的脆性破坏事故还有20世纪40年代初期美国的一批焊接船舶。

1943年一月一艘游轮在船坞中突然断成两截，当时气温为-5℃，船上只有试航的载重，内力约为最大设计内力的一半。

在以后的10年中，又有二百多艘在第二次世界大战期间建造的焊接船舶破坏。

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)。

摘要随着国民经济和科学技术的发展，钢结构的应用范围日趋广泛，由于其应用及结构形式发展较快，也带来一些新问题。

本文首先论述了钢结构的优点和应用前景，并从钢结构工程的深化设计、加工制作安装施工、使用过程的三个阶段出现的问题并导致结构的损伤与破坏的事故，结合生产生活中的实际案例对事故的类型、原因进行了解剖分析。

同时针对建筑工程中钢结构事故的破坏形式如：钢结构失稳，钢结构的脆性断裂，钢结构承载力和刚度失效，钢结构疲劳破坏和钢结构的腐蚀破坏等分析了产生事故的原因并提出了预防措施。

探讨了钢结构工程的深化设计开始把关，继而提出了做好钢结构构件加工质量的控制，并以严、准、细的要求控制钢结构施工安装的相应对策，将钢结构事故发生的可能性降到最低。

钢结构事故现象及原因分析一、钢结构的前景钢结构作为一种新型的结构体系，以其强度高、自重轻、塑性和韧性好、抗震性能优越、工厂化生产程度高、装配方便、造型美观、综合经济效益显著等一系列优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐，近二十多年来，我国钢结构在工程建设中得到了更为广泛的应用，在材料、加工工艺、施工技术、理论分析和设计方法等诸方面都有了飞速发展和进步，应用钢结构已成为当前的一大“热点”，展现了其广阔的、具有强大生命力的前景。

在高层、大跨建筑领域显示出其无与伦比的优势。

钢结构的形式与应用范围是非常广泛的，在形式上有普钢结构、轻钢结构、空间结构、张拉结构等；应用范围，既有民用建筑钢结构、公共建筑钢结构、工业厂房钢结构、桥梁钢结构，又有特种构筑物(塔桅、储藏库、管道支架、栈桥等)钢结构等，既可应用于高度达400多米以上的高层建筑，跨度达200多米的空间结构，又可应用于几米跨度的建筑结构。

但任何事物都有着它的两面性，钢结构也有其自身的缺陷和不足，钢结构在具体应用中，也会存在一些质量问题，会发生一些工程事故，所以应采取一些积极措施加以预防[1]。

二、钢结构事故的原因（一）设计阶段的原因结构设计[2]方案不合理；计算简图不当，结构计算错误；对结构荷载实际受力情况估计不足；材料选择不宜(如强度、韧性、疲劳、焊条、焊丝、焊接方法、焊接性能等)；结构节点不合理或不完善；未充分考虑加工制作与安装施工和使用阶段工艺特点、防腐、防高温、防冷脆措施不足；没有按设计规范或没有相应的规范、规程规定。

谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策第一篇：谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策谈钢结构工程事故的原因分析和处理对策摘要：本文从钢结构工程的深化设计、加工制作、安装施工、使用4个阶段出现的问题会导致结构的损伤与破坏，从而造成事故。

并对事故的类型、原因进行了解剖，针对做好钢结构工程的深化设计，钢结构构件加工质量的控制，严、准、细控制钢结构安装施工技术作了相应对策。

关键词：钢结构事故深化设计加工制作安装施工处理对策ABSTRACT: This article from the steel structure project's deepened design, the processing manufacture, the installment construction, will use the question which 4 stages will appear to cause the structure the damage and the destruction, will thus create the accident.And to accident's type, the reason has carried on the dissection, in view of completes the steel structure project the deepened design, the steel structure millwork quality control, strict, accurate, controlled the steel structure installment construction technique to make the corresponding countermeasure thin.KEY WORDS: Dteel structure Accident Deepened design Processing manufacture Installment construction Processing countermeasure1钢结构事故的类型整体事故：结构整体或局部倒塌[1]。

工程事故分析钢结构脆性破坏事故分析王元清(清华大学土木工程系 100084) 钢结构的破坏通常可分为塑性和脆性两种形式。

其中脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一,这主要由于它的发生往往很突然、没有明显的塑性变形,而且构件破坏时的承载能力很低,带来的损失也十分惊人。

1　钢结构脆性事故的原因分析钢结构,特别是焊接钢结构受材料性质、加工工艺等方面因素影响,不可避免地存在各种缺陷,加之使用条件的不利作用(如超载、低温、动载等),易发生各类事故。

而在钢结构的事故中,脆性破坏占相当大的比例。

文献[5]给出了钢结构事故中各种破坏类型所占的比例(见表1)。

可见,有必要深入开展钢结构的脆性破坏方面的研究。

表1　钢结构各破坏类型在工程事故中所占的百分比破坏类型1951～197759起事故1951～195969起事故1950～1975100起事故整体或局部失稳224441母材破坏　塑性破坏脆性破坏62717814钢材的疲劳破坏1653(考虑焊缝)焊接连接的破坏152624螺栓连接的破坏43其它类型破坏1087早在1971年国际焊接协会(International Insti-tute of W elding)就对60个焊接钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[1],并根据所占比例总结出14个最主要的影响因素(参见表2)。

其中每个脆性破坏的实例并不是由单一因素引起的,而是多个因素共同作用的结果,所以表中列举的实例总数不是60个,而是126个。

表2　国际焊接协会对焊接钢结构脆性破坏的实例统计分析结果序号影响因素实例数　百分比1钢材对裂纹的敏感性2620.62结构构造缺陷1814.33构件的焊接残余应力1713.54钢材冷作与变形硬化1411.15疲劳裂纹97.26其它焊缝缺陷97.27结构工艺缺陷97.28结构超载8 6.39构件的热应力6 4.810焊接热影响区的裂纹3 2.411钢材的热处理3 2.412焊缝的裂纹2 1.613钢材的冷加工10.714腐蚀裂纹10.7总 计126100.0 作者在留学期间曾对前苏联223个工程中发生的350个钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[2]。

钢结构脆性断裂初探摘要：本文介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征，影响其脆性破坏的因素，防治钢结构脆性断裂的措施及案例分析。

关键词：钢结构；脆性断裂；影响因素；案例分析1 钢结构的破坏形式塑性破坏和脆性破坏是钢结构破坏最为常见的两种形式，而脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一，因破坏发生十分突然，且没有一个明显的塑性变形，在构件遭到破坏的时候，承载能力非常低。

而在破坏之后，所带来的损失十分严重。

脆性的断裂受到严重破坏，从宏观方面看，主要表现在断裂时候所伸长的量非常微小。

例如，生铁在单向拉伸断裂时为0.5～0.6%，最终破坏是由其构件的脆性断裂导致的，几乎观察不到构件的塑性发展过程，无破坏的预兆，其后果也经常是灾难性的。

工程设计的任何领域，无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏，如在钢筋混凝土结构中避免设计超筋梁，其道理就在于此。

2 钢结构脆性断裂破坏的特征结构的脆性破坏是各种结构可能破坏形式中最不利的一种破坏，其破坏时几乎不发生变形，且瞬间发生，破坏时应力低于极限承载力。

脆性断裂的突发性，实现毫无警告，破坏过程的瞬间性，根本来不及补救，大大增加了结构破坏的危险性。

钢材晶格之间的剪切滑移受到限制，使变形无法发生，脆性破坏结果是钢材晶格间被拉断。

发生的机会较多，因此非常危险。

如果一直都处在韧性状材料当中，则裂纹扩展应具备外力的做功，一旦外力停止，则裂纹就会停止扩展。

而对于处在脆性的状态之下的材料当中，裂纹扩展并不需外力进行做功，只有在裂纹出现起裂的时候，才会从拉应力的场内释放出较多的弹性能，从而驱动整个裂纹快速扩展。

针对钢性的结构材料，一旦发生脆性的破坏，主要表现在以下几个方面：①残余应力在一些焊接的部分可能会导致三轴产生加大的拉力；②应用的钢材对于所含的非金属杂质十分敏感；③大部分破坏主要发生于低温的状况之下。

3 钢结构脆性断裂破坏的分类脆性断裂破坏大致可分为如下几类：①过载断裂。

因破坏力过载以及强度严重不足而造成断裂，该种断裂破坏发生速度非常快，情况十分严重。

影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应钢材的脆性断裂，是钢结构在静力或加载次数不多的动荷载作用下发生的脆性破坏。

在破坏前无明显变形，平均应力亦小（一般都小于屈服点y f ），没有任何预兆，破坏断口平直和呈有光泽的晶粒状。

具体说来，导致焊接结构脆性断裂破坏事故的主要原因主要有以下几点： ⑴焊缝经常或多或少存在一些缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等，这些缺陷能够成为断裂的起源；⑵焊接后结构内部存在残余应力。

残余应力未必是破坏的主因，但和其他因素结合在一起，可能导致开裂；⑶焊接结构的连接往往有较大刚性，当出现3条相互垂直的焊缝时，材料的塑性变形就很难发展；⑷焊接使结构形成连续的整体，一旦裂缝开裂，就有可能一断到底。

综上所述，影响结构脆性断裂的直接因素主要是裂纹尺寸、作用应力和以及材料的韧性，下面具体说明各个因素对焊接钢结构脆性断裂产生的影响：⑴裂纹根据断裂力学的观点，对脆性断裂必须从结构内部存在着微小裂纹的情况出发进行分析。

断裂是在荷载和侵蚀型环境的作用下，裂纹扩展到临界尺寸时发生的。

尖锐的裂纹使构件受力时处于高度的应力集中。

裂纹随应力增加而扩展，起初是稳定的扩展，后来达到临界状态，出现失稳扩展而断裂。

根据线弹性断裂力学，当板处于平面应变条件下时，如果应力强度因子IC I K a K ≥⋅=σπα (1.1)则裂纹将迅速扩展而造成张开型（即I 型）断裂。

式中σ为板所受的拉应力，如果构件内部存在残余应力，则应包括在内；a 为裂纹尺寸，中心裂纹取宽度的一半，边缘裂纹取全宽度，如图1.1所示；α为和裂纹形状、板的宽度以及应力集中造成的应力梯度等因素有关的系数，当中心线上有贯穿裂纹，板宽很大并承受均匀拉应力时，1=α；IC K 代表材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，称为断裂韧性，是材料本身固有的特性。

图1.1 裂纹尺寸由式(1.1)可见，裂纹尺寸a越大，构件所能安全承受的应力σ就越小。

焊接缺陷对结构脆断的影响与缺陷产生的应力集中程度和缺陷附近材料的性能有关。

浅谈对钢结构脆性断裂的认识[摘要]结合结构事故，分析钢结构发生脆性断裂的原因，影响结构脆性破坏的因素，提出防止钢结构破坏的措施和方法。

[关键词]钢结构脆性破坏影响因素预防措施。

近年来，随着我国经济的发展，建筑钢结构的使用越来越广泛，特别是轻型钢结构的发展更是如火如荼，钢结构因特有的优越性，越来越受到工程师和用户的青睐，但在推广应用的同时，我们必须对钢结构的脆性破坏及其影响因素有足够的认识，并制定相应的防范措施。

本文就钢结构产生脆性破坏的要因及其防止措施作一介绍。

一、钢结构事故1951年加拿大魅北克市的杜佩礼西斯桥梁跨断裂于冰冻的河床中，当时气温为-35℃。

该桥建立于1947年，为全焊接结构，由6跨54.88m和2跨45.73m 组成，在使用27个月后，发现桥的东端有裂纹，曾用新钢板焊补。

该桥所用钢材的含碳量为0.23%～0.4%，含硫量为0.04%～0.116%，冲击韧性很低，且夹杂物很多。

1967年12月，美国西弗吉利亚一座建造于1928年大桥突然断裂塌落，检查发现其关键部位一腹杆孔眼受力劣化并有应力腐蚀造成的疲劳断裂，钢材的韧性很低，按照断裂力学推算，可能在使用后几十年后破坏。

1995年日本阪神大震灾，致使很多建筑钢结构产生脆性破坏。

日本调查了8栋建筑钢结构的柱、梁接合部，其中，四栋为工厂焊接接头，脆性破坏有2396处；4栋工地焊接接头有10112处。

最新研究表明，在地震力作用下，梁，尤其是梁端节点处由于超载经历了很大的塑性变形，由于钢材本身的缺陷，存在裂缝，这样加快了断裂的成长，造成巨大的破坏。

二、钢结构脆性破坏的特征钢结构的脆性破坏形式主要有三种：失稳破坏，脆断破坏，疲劳破坏。

其总体特征是对缺陷非常敏感，破坏发生很突然，之前没有明显的塑性变形，破坏时构件的应力低于材料的屈服强度，带来的损失也十分惊人。

对于钢结构，发生脆性破坏时已经注意到主要下一些共同的特征：1、残余应力的存在要在某些焊接部分引起三轴向拉力；2、所用钢材对含有大量非金属杂质很敏感；3、多数破坏发生在低温情况下；4、板厚度过大影响；应力集中的影响；5、焊接和钢材中冶金质量影响；6、脆性断裂在所有情况下都是突然发生的。