绪论

钢结构建筑存在着两个主要问题，其一为稳定，其二是防腐以及防火，当中，稳定问题占据了钢结构基本理论的大部分，内容长期以来，钢结构稳定问题 。

持续地，对工程设计人员造成困扰，这是因为，学校在结构稳定理论知识方面的讲授存在欠缺。众多设计人员，关于结构稳定知识，仅仅局限于《材料力学》以及《钢结构》课程的相关介绍钢构管架断裂，而这两门课程，主要是对单个构件的弹性以及弹塑性稳定予以介绍。相较于实际工程结构的复杂多样、变化多端，这样的知识储备是远远不够的，特别是弹塑性稳定方面尤为不足。

接下来，我们会按“从特殊到一般，从一般再到特殊”的顺序，给大家逐步展现稳定的状况。稳定涵盖的内容多样，有轴压构件稳定，有压弯构件稳定，有扭转稳定，有板件稳定，还有不同类型结构的整体稳定等等，要是设计人不清楚各种稳定的计算方式和表现形态，或许会引发安全事故。那我们就从事故里去学习“稳定”，瞧瞧它的具体表现形式。

由于篇幅方面的限制，这一局部所处状况，让小编把它分成两篇内容，来给大伙报告因“稳定”或许“稳定承载力”致使的钢结构事故，钢结构事故产生的缘由形式多样，除了稳定之外，还有腐蚀防火设计、使用方法不准确以及维护不妥当、施工质量不符合标准、超出设计荷载范围、材料和构件生产存在缺陷、低温脆断、计算的边界条件跟实际情形不相一致、疲劳破坏等和钢结构稳定没有直接关联的因素引起的倒塌，不在此系列汇报的范畴之内。要是有遗漏的状况，可以添加客服的微信，进入交流群，大家一起进行沟通学习。

这些案例图片，在本文之中，是从其他公众号文章里头摘取而来的，对于这些文章的作者，小编致以由衷的感谢！

1、施工顺序有误导致的结构倒塌

这个项目是单层门式刚架结构，钢柱高量蛮高，柱底采用相交连的做法，抗弯的刚度特别弱，几乎就靠近机构，在这样的情况下没有倒塌真的是非常幸运；钢柱是工字钢的截面，没有马上安装柱间交叉支撑还有临时支撑，仅仅只有刚性的系杆没办法对钢柱起到侧向支撑这样的作用。

图1 事故案例：先安装所有的门式刚架柱

完成钢梁安装之后，却并未当即去安装那与之相关的水平支撑体系。风荷载致使钢梁出现侧向变形进而引发失稳破坏，钢梁一旦失稳便会产生颇为显著的梁端扭转情况，这梁端扭转会使得柱子出现侧向失稳状况，在刚性系杆起到的带动作用之下，发生了整体结构的连续性倒塌。

图2 事故案例：安装钢梁后发生连续性倒塌

钢柱侧向失稳会产生较大的柱底二次弯矩，地脚锚栓被拔出。

图3 事故案例：地脚锚栓被拔出

《钢结构通用规范GB55006 - 2021》的7.1.4条作出规定，钢结构的安装方法以及顺序，应当依据结构自身特点、施工现场具体状况等予以确定，在进行安装的时候，要形成相对稳固的空间刚度单元。

正确的施工顺序是，支撑要跟连接刚架同步进行安装。先行施工一个或者多个封闭且稳定的空间支撑体系之后，接着依照次序安装相邻的钢架。在安装的过程当中要及时去拉结刚性系杆。安装刚架之际应采取能够防止刚架侧向失稳的施工措施。

在安装柱脚铰接的钢柱时，柱底板四周得设置垫块，在安装高度较大的钢柱时，同样柱底板四周要设置垫块；在钢柱平面内，要增设可靠模样的临时支撑，在这块平面外，要及时跟稳定体系拉结刚性系杆，而且要保证柱间支撑连同刚性系杆先期已经完成安装，此其一也钢构管架断裂，勿误；要及时把底板下那回二次灌浆的工作给做了；等到跟柱连接相关的钢梁、水平支撑或者刚性系杆安装完了之后，才能够撤除用于防止钢柱和钢梁侧向失稳的那些施工措施，此其二也，谨记！

图4 正确的施工顺序示意图

除此以外，单向或者双向的平面桁架钢屋盖，也应当先去进行施工封闭起来以及保持着稳定状态的支撑体系。

图5 单向桁架钢屋盖施工

图6 仅有刚性系杆不能作为可靠的侧向支撑体系

综上所述，结构设计师于碰到门式刚架、钢桁架屋盖等相似项目之际，要在图纸以及技术交底文件里，明晰对应结构的施工顺序，审核施工措施以及施工设计文件，对于温度敏感结构，还需增添对合拢温度的相关规定，在确保施工安全的情形下，应尽量减小因施工不当而产生的额外的构件稳定应力。

项目为复杂钢结构时，应增添施工模拟验算，施工模拟要与实际情形保持相符，当设计的施工次序跟实际情况不一致时，要开展设计复核，变形以及应力比得满足设计要求，并且和正常设计结果的差别不大；要是施工顺序不可避免地对构件内力造成较大影响，应以施工模拟产生的内力与变形状态作为基础，再施加额外的正常使用阶段荷载以及地震作用，以此确保在整个设计过程里结构和构件的变形、应力比都能满足要求。

图7 施工次序模拟分析

2、梁柱铰接导致的倒塌

这个项目原本是框架的结构体系，钢柱选用的是工字钢截面，然而梁柱的连接节点被设计成了铰接的样式，于是致使钢柱产生了“稳定”方面的问题。

图8 事故案例：梁柱铰接而倒塌

进行混凝土浇筑作业的施工人员，在作业期间出现事故，致使钢柱失去稳定而发生倒塌，导致了人员伤亡情况的出现，这样的结构形式本身就不符合规定，多数属于没经过正规设计的违规建筑，然而这种事故却频繁地出现在大众的视线范围当中，所以开展一些关于建筑安全知识的科普工作是具备必要性的。

图9 事故案例：浇筑混凝土时发生倒塌

图10所展示的那种“框架结构”是不被允许的，需要保证梁柱刚接，这点要明确。我们都清楚，排架结构在平面方向是允许钢柱或者格构柱悬臂的，不过规范里针对柱计算长度系数、承载力以及位移角等参数指标给出了明确的要求，通过这些要求能够保证柱子截面是满足正常使用要求的。而在平面外面的方向，应该采用（梁柱刚接性质的）框架结构或者“刚性系杆加上柱间支撑”这样的结构形式，这一点也不能忽视。

图10 框架结构中不允许出现数量较多的梁柱铰接节点

图11 框架结构形式

适合层数较少的民房、幕墙以及景观建筑采用的“梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”这种结构形式，像图13至16所展示的那样，有着施工简便，施焊作业不多的特点。

图12 “梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”的计算示意简图

图13 “梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”结构案例1

图14 “梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”结构案例2

图15 “梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”结构案例3

图16 “梁柱铰接（刚性系杆）+柱间支撑”结构案例4

3、地脚锚栓在施工阶段受压失稳破坏

图17 地脚锚栓受压失稳破坏

本项目钢柱倒塌的缘由在于，所预留的二次灌浆厚度，也就是柱脚底板至混凝土上表面的地脚锚栓预留厚度比较大，并且柱脚底板底部四周未增设垫板。倘若钢柱过高或者过重，在地脚锚栓按抗拉进行设计的情况下，于初始缺陷以及外部水平荷载作用之时，有可能致使部分地脚锚栓压屈，进而钢柱发生歪斜，而柱底产生的较大二次弯矩亦会将另一部分地脚锚栓拔断。

所以，于施工之际，施工单位要把控好土建以及柱脚底板的标高，依照图纸规定预留二次灌浆的厚度，待钢柱调平之后，要尽快在柱脚底板底部四周添设垫板，赶快完成二次灌浆工作；设计单位需结合柱高与柱重、柱底是否为铰接此类情形，适度增大地脚螺栓直径，针对施工进程中的潜在危险以及施工措施须做好施工交底工作。