钢结构倒塌事故鉴定案例及原因分析

一、工程概况

某厂区内三栋结构形式基本一致的钢结构门式刚架，跨度为30m，柱距为6m，长度为72m，建筑面积均为2250 m²。设计基准期为50年，建筑高度为12.250m，防火设计建筑分类为二类，耐火等级为二级。非承重外墙采用100mm厚玻璃棉夹芯压型钢板，屋面采用角驰Ⅲ型夹芯板，保温层为100mm厚玻璃棉。建筑的重要性及安全等级为丙类二级，抗震设防烈度为六度，地震分组为第二组（0.05g），基本风压0.35kN/ m²，B类地面粗糙度，基本雪压0.45 kN/m²。该工程屋面恒荷载为0.3 kN/m²（包括屋面板及檩条自重），屋面活荷载为0.50kN/ m²。垫层采用C15混凝土，其余为C30混凝土，钢筋采用HPB235、HRB335级钢筋。刚架采用10.9级大六角头摩擦型高强螺栓连接，地脚螺栓采用Q345B钢，其它锚栓为Q235钢。

该工程在钢柱、钢梁吊装基本完成时，遭遇暴风雨天气，三栋钢结构厂房相继沿刚架平面外整体倒塌。

二、现场检测与鉴定

1、现场基本情况调查

根据对工程现场的勘察，三栋厂房的基础已经全部施工完毕，其中两栋厂房的钢柱、钢梁、纵向水平系杆全部安装就位，另一厂房水平系杆尚未安装就位。三栋厂房的柱间支撑、屋面支撑、屋面檩条、屋面拉条、抗风柱均未安装。在事故现场均发现有已断裂的φ8～φ14的钢丝绳用于临时固定钢架。根据现场情况，厂房倒塌均沿着刚架平面外方向，钢柱、钢梁扭曲变形（见图1），钢筋混凝土独立基础混凝土破坏（见图2）。

2、检测结果

现场对钢筋混凝土独立基础的混凝土强度，钢柱、钢梁的尺寸规格等进行了检测，具体情况如下：

（1）独立柱基础尺寸：基础顶截面为矩形截面550mm×550mm，符合设计要求；

（2）柱基础混凝土强度：混凝土强度均达到30MPa，符合设计要求；

（3）地脚螺栓：螺栓规格为M24，地脚螺栓间距为200或240mm，符合设计要求；

（4）钢柱截面：采用变截面焊接工字型截面，断面为300×(380～930)×10×8，符合设计要求；

（5）钢梁截面：采用变截面焊接工字型截面，断面为300×(730～964)×10×6，符合设计要求；

（6）钢柱与钢梁连接为高强度螺栓连接，连接完好，未发现破坏现象；

（7）独立柱基础顶面与钢柱之间的二次浇筑尚未完成。

三、气象资料

根据当地气象局提供的气象资料，当日的*高温度为31.7℃，*大风速为15.0米/秒，风向为西南，降水量为19.4毫米。按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的相关条文，该风速下的换算风压为0.14kN/m²。

四、事故原因分析

根据该工程的检测结果，当日*大风速产生的风压远小于当地的基本风压值，而且厂房维护结构尚未安装，受风面积较小，可以排除所承受风荷载超过工程设计值的原因，而且该工程所用材料的尺寸规格、混凝土强度等级均满足设计要求，可以排除用材不当的原因。

从倒塌厂房的构件安装情况看，钢柱、钢梁及水平系杆基本安装完毕，但柱间斜向支撑尚未安装，且此时柱脚底板与基础顶面间尚有空隙，二次浇筑尚未完成，因此钢柱在刚架平面外抵抗侧向弯矩能力较小，在遭遇侧向（平面外）大风时，刚架结构沿平面外倒塌，虽然结构上设有缆风绳，但从现场情况看，缆风绳已经破坏，其提供的抗侧向力有限，未能阻止结构的倒塌。

而根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）第8.2.5条，刚架结构构件的安装顺序宜先从靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架开始，在刚架安装完毕后应将其间的檩条、支撑、隅撑等全部安装好，并检查后以此为起点，向房屋的另一端顺序安装。这三栋厂房正是由于未按照相关标准要求，采取了错误的安装顺序而导致了事故的发生。