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2024年11月18日,吉林白城滑冰馆发生屋顶坍塌事故,事故原因初步判断为屋顶钢结构变形所致。

2023年11月7日,黑龙江佳木斯桦南县悦城体育馆发生部分坍塌,事故造成3人死亡。

2023年7月23日,黑龙江省齐齐哈尔市龙沙区的齐齐哈尔市第三十四中学校体育馆屋顶发生坍塌事故,造成11人死亡、7人受伤,直接经济损失1254.1万元。

近两年,东北接连发生三起体育馆屋顶坍塌事故,关于大跨度钢结构建筑的安全问题引发社会广泛关注。

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大跨度钢结构建筑定义及优缺点分析

Q:什么是大跨度钢结构建筑?

A:大跨度钢结构建筑一般指跨度较大、采用钢结构作为主要承重体系的建筑,广泛应用于各类需要大空间、无立柱支撑的公共建筑中‌。大跨度建筑通常跨度在30m以上,特别是60m及以上的结构被视为大跨度结构。这类建筑能够跨越较宽的空间而无需设置过多的中间支撑,主要用于体育馆、展览馆、剧院、大会堂、火车站、高铁站、航空港等公共建筑,以及装配车间、仓库等工业建筑。

‌大跨度钢结构建筑具有跨度大、空间利用率高、造型美观、抗震性能好等特点。大跨度钢结构建筑是现代建筑技术的重要成果,展现了钢结构在大型公共建筑中的独特优势。

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大跨度钢结构建筑在设计过程中强调均衡性、经济性、可持续性和功能性,施工过程对材料、技术及施工工艺有严格要求。虽然其具有许多显而易见的优势,但也存在一些缺点,主要体现在几个方面:

1‌.材料价格昂贵‌:钢材本身价格较高,导致建筑整体造价上升。

2‌.材料易腐蚀‌:钢材在潮湿和腐蚀性环境中容易生锈,需要定期维护。

‌3.材料重量大‌:对建筑基础要求高,增加了施工难度。

‌4.设计复杂度高‌:某些结构形式复杂,需要细致的计算和优化设计。

5‌.设计考虑因素多‌:设计过程中需考虑抗风、抗震等多种因素,增加了设计难度。

6.施工‌难度大‌:由于结构特殊性,施工难度相对较大。

‌7.施工易受环境影响‌:施工现场的环境、天气等会影响工程进展。

8‌.防火性差‌:钢材在高温下强度会显著下降,容易发生火灾‌。

综上所述,大跨度钢结构建筑在材料、设计、施工以及防火性方面都存在一些缺点。

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大跨度钢结构建筑的维修保养

钢结构在使用过程中,受环境、荷载等多种因素影响,容易出现腐蚀、变形、松动等问题,从而影响其安全性和使用寿命。因此,业主方或使用方需对钢结构建筑进行定期维护保养和安全评估,及时发现并处理大跨度钢结构建筑存在的问题,确保其安全使用并延长使用寿命。

根据《既有建筑维护与改造通用规范》的规定:

1.既有建筑的检查应对建筑、结构以及设施设备分别进行。

2.在日常使用维护过程中,应对既有建筑的使用环境以及损伤和运行情况等进行定期的日常检查,检查周期每年不应少于1次。

3.部分检查内容可能会超出建筑产权所有人或受托管理人的能力范围,无法对检查的结果进行判断,这种情况可委托专业机构进行评定。

因此,大跨度钢结构建筑的定期维护保养,主要包括:

1.定期防锈防腐处理‌:定期检查并重新涂覆防腐涂料,提高钢结构抗腐蚀能力,根据涂料使用年限和腐蚀程度确定重涂周期。

‌2.定期防火处理‌:涂刷防火涂料,提高钢结构耐火极限,保证整体安全性‌。

‌3.定期变形测‌:定期对结构进行变形测量,评估结构稳定性。根据监测结果,对出现问题的部位进行加固处理,如增设支撑、更换受损构件等。

4.定期安全检测:包括构件完整性、连接节点、支撑系统等,确保结构稳定‌。

5.其他病害处理:例如支座、焊缝、螺栓连接等,对螺栓、铆钉等紧固件进行定期检查,确保其紧固有效,防止因松动导致结构失效。

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大跨度钢结构建筑的加固方法

对大跨度钢结构建筑进行加固是确保结构安全和延长使用寿命的重要措施,通常可采用以下几种加固方法:

‌1.增加截面尺寸‌:通过增加构件的截面尺寸,如钢材或复合材料,提高其承载能力与稳定性。

‌2.改变结构计算图形‌:增加斜撑、刚性系杆等,形成更稳定的空间结构,提升整体刚度与稳定性‌。

‌3.增强连接强度‌:加强焊接、使用高强度螺栓连接等,提升连接部位的承载力‌。

‌4.内力调节‌:增设中间支撑或抛撑降低梁跨度,或改变梁、柱节点连接方式,优化结构内力分布。

‌5.预应力加固‌:利用高强度索加强结构薄弱环节,提高整体承载能力、刚度和稳定性。

此外,还有增设支点加固法、外包型钢加固法、粘贴钢板加固法等多种方法可供选择。在实际应用中,应根据结构特点和加固需求选择合适的方法。

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结 语

因为钢结构建筑不是一劳永逸的,所以从大跨度钢结构建筑的拥有者或使用者角度,应该制定定期维护保养计划,建立钢结构维护档案,记录每次维护的时间、内容、结果等信息,便于追溯和分析,同时,合理安排维护预算,以确保定期维护保养工作正常进行。只有落实并做好大跨度钢结构建筑物的定期维护保养、定期检测、维修等工作,及时排查、消除建筑物安全隐患,才能彻底防范和杜绝安全责任事故的发生!

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