钢结构因其具有匀质高强、结构可靠性高、施工速度快、抗震性好等优点而得到广泛应用。尤其是钢结构属于延性破坏结构，其事先的较大变形预兆有助于提前发现潜在危险并规避损害风险。
然而，近年来发生了多起建筑坍塌惨剧，这表明钢结构仍可能由于结构设计不合理、材料质量存在隐患或使用维护不当而导致严重后果。本文将从案例统计的角度出发，对钢结构的安全风险进行分析，并提供风险防控的参考建议。
钢结构建筑的风险特点
尽管钢结构具有突出的优势，但同时也存在一些风险特点，包括：
✦ 结构稳定问题。由于钢材强度高、杆件较为柔细，在设计和施工过程中结构稳定性问题较为突出。
✦ 脆性断裂问题。钢材在常温下表现出良好的塑性和韧性，但随着温度降低，其塑性和韧性逐渐减弱。此外，材质缺陷和焊接缺陷等因素也增加了钢结构发生脆性断裂的风险。
✦ 耐火性能差。当环境温度超过400℃时，普通结构钢的强度和弹性模量会急剧下降；当温度达到650℃时，钢材基本丧失了承载能力。
✦ 耐锈蚀性差。常见的钢材腐蚀形式包括大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。根据国外试验结果，未经涂层保护的两面外露钢材在大气中的腐蚀速度为8～17mm/年。
钢结构在广泛应用的同时，由于使用量和其自身存在的问题，导致事故频繁发生。相关事故风险呈现以下特点：
1) 结构形式中，工业厂房（包括普通的轻型钢屋架）事故最为常见。
2）事故发生主要集中在使用阶段。
3）事故类型中，钢结构整体倒塌最为常见。
4）事故破坏形式以钢结构失稳破坏为主，此外，脆性断裂事故和焊接连接破坏事故所占比例也较大。
5）事故的主要原因是制作和安装质量问题。
坍塌倾覆归因分析与风险防控措施
1、坍塌/倾覆事故破坏的原因分析
稳定性是钢结构最突出的问题。钢结构失稳事故分为两类：整体失稳事故和局部失稳事故。原因如下。
（1）整体失稳事故原因分析
①设计错误。设计错误主要与设计师的水平有关。如果缺乏稳定的概念，稳定的计算公式是错误的，只计算基本构件的稳定性，忽略了整体结构的稳定性，计算图纸和轴承约束与实际应力不一致，设计安全储备太小等。
②生产缺陷。生产缺陷通常包括构件的初始弯曲、初始偏心、热轧冷加工以及爆接造成的残余变形等。
③在钢结构安装过程中，如果临时支撑设置不合理或数量不足，一些构件可能会失去稳定性，或者整个结构可能会在施工过程中倒塌或倾覆。
④使用不当。结构竣工投入使用后，使用不当或意外因素也是造成不稳定事故的主要原因。例如，用户可以随意改变使用功能；改变构件的应力状态；悬挂设备积灰或增加造成的超载；温度应力引起的基础不均匀沉降和附加变形；意外冲击载荷等。
（2）局部失稳事故原因分析
局部失稳主要针对构件，其失稳后果虽然不如整体失稳严重，但也应引起足够的重视。
①设计错误。设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳定性验算，或者验收方法错误，导致构件各部件的宽厚比和高厚比大于标准限值。
②结构不当。一般情况下，构造加强肋应设置在构件局部集中力较大的部位。此外，为了确保构件在运行过程中不变形，还应设置水平隔断和促进肋。然而，在实际工程中，加强肋数量不足、结构不当的现象更为普遍。
③原始缺陷。包括钢材的负公差严重超标，生产过程中焊接过程中产生的局部鼓曲和波形变形等。
④起重点位置不合理。选择大型钢结构构件的起重点位置非常重要。有时，构件内部的过大压应力会导致构件在起重过程中局部失稳。
2、坍塌/倾覆事故的风险防控措施
钢结构失稳风险防控须遵守以下原则：
（1）设计人员应强化稳定设计理念
防止钢结构失稳事故的发生，设计人员肩负着最重要的职责。强化稳定设计理念十分必要。①结构的整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求，尤其是支撑体系的布置。②结构稳定计算方法的前提假定必须符合实际受力情况，尤其是支座约束的影响。③构件的稳定计算与细部构造的稳定计算必须配合，尤其要有强节点的概念。④处理稳定问题应有整体观点，应考虑整体稳定和局部稳定的相关影响。
（2）制作单位应力求减少缺陷
在常见的众多缺陷中，初弯曲、初偏心、残余应力对稳定承载力影响最大。因此，制作单位应通过合理的工艺和质量控制措施将缺陷减低到最低程度。
（3）施工单位应确保安装过程中的安全
施工单位只有制定科学的施工组织设计，采用合理的吊装方案，精心布置临时支撑，才能防止钢结构安装过程中失稳，确保结构安全。
（4）使用单位应正常使用钢结构建筑物
一方面，使用单位要注意对已建钢结构的定期检查和维护；另一方面，当需要进行工艺流程和使用功能改造时，必须与设计单位或有关专业人员协商，不得擅自增加负荷或改变构件受力。
（5）基层强监管，加大违法打击力度
我国城镇化初期建设的部分建筑结构可能已经无法适应当前的使用需要，有关部门应对未经正规设计的钢结构建筑和改建建筑展开安全隐患排查，及时对存在隐患的建筑进行消险整治
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