某焊接空心球网架车间坍塌事故分析

摘要

焊接球网架结构是一种空间网格结构，近些年来作为一种成熟的大跨空间结构体系被广泛应用在工业民用等各个领域。近几年来，各种各样的网架结构坍塌事故不断出现，这不得不引起人们对其事故原因的重视。
　　本文以某机修车间焊接球网架坍塌实例为课题背景，对坍塌后网架杆件、钢球及管球节点的外形尺寸、焊缝质量、锈蚀程度及静力性能进行了全面检测试验，并且采用MIDAS有限元程序和MST软件对原设计网架的结构受力情况、整体稳定性、网架变形及抗震性能等问题进行了相关分析和总结，主要工作及结论如下:
　　1、选择网架锈蚀严重部位、杆件应力较大的部位、网架支座及破坏较为严重的部位作为试件进行采集。采集10个网架节点构件作为研究对象。测量试件的外形尺寸、焊缝质量、锈蚀程度，并且得出经过三十多年的腐蚀影响后的杆件和钢球有效截面，从测量数据中发现和归纳钢材在使用过程中的腐蚀规律。
　　2、对网架试件进行材性试验，取4种类型的杆件，加工成标准弧形试件16片进行材性试验。通过试验得出钢材在使用三十多年后的受力性能，得出位移-荷载曲线。发现钢材受到时效硬化的影响，其屈服强度和抗拉强度提高，伸长率和冲击韧性降低，没有明显的屈服平台。
　　3、在管球节点上，选择12-18个点作为应变观测点，对网架管球节点进行拉拔试验，在试验中对观测点进行应力应变数据跟踪。通过位移-荷载曲线，得出钢材受到时效硬化的影响后的弹性模量。
　　4、对坍塌焊接球网架进行失效理论分析。笔者结合工程实际状况，采用MIDAS有限元程序和MST软件对原设计网架的整体稳定性、结构受力情况、网架变形及抗震性能等问题进行了模拟分析，结合现场情况和试验数据从网架杆件、钢球和焊缝三个角度出发，分析了网架整体结构失效的原因。
　　通过对坍塌焊接球网架的相关研究，笔者在感受到对焊接球网架坍塌事故研究必要性的同时也针对当前使用中焊接球网架的安全状况和钢结构腐蚀的研究现状提出一些建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本论文的研究背景

1．2 空间网架结构事故及研究动态

1．2．1 国内外空间网架相关事故

1．2．2 国内外空间网架结构事故研究动态

1．3 本文研究的主要内容

第二章 网架坍塌原因分析

2．1 工程概况

2．2 事故现场

2．2．1 外观状况

2．2．2 事故现场相关问题

2．3 网架事故原因分析

2．3．1 腐蚀对钢结构的影响

2．3．2 钢网架材料因素

2．3．3 钢网架结构设计因素

2．3．4 钢网架结构施工因素

2．3．5 钢网架的使用因素

第三章 腐蚀影响下网架构件承载能力分析

3．1 金属腐蚀的定义和分类

3．1．1 按腐蚀机理分类

3．1．2 按腐蚀温度分类

3．1．3 按腐蚀环境分类

3．2．4 按腐蚀破坏形式分类

3．2 网架腐蚀状况

3．3 钢材性能分析

3．3．1 钢材化学成分分析

3．3．2 钢材力学性能分析

3．3．3 管球节点力学性能分析

第四章 网架结构失效过程分析

4．1 网架结构验算

4．2 由杆件承载力不足引起的结构失效分析

4．3 由球节点承载力不足引起的结构失效分析

第五章 车间主体结构承载力分析及加固

5．1 工程概况

5．1．1 材料强度检测

5．1．2 排架柱位移、倾斜度测量

5．1．3 结构承载力验算

5．2 结构分析结论

第六章 结论及建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文