文档介绍：工程事故案例分析
某高尔夫球练****场结构倒塌原因分析
2004年6月24日由韩国客商投资建设的青岛城阳区某高尔夫球练****场建成不到一个月,当时在风力仅为5级时,-,钢桁架突然发生了整体倒塌,在当地造成了很坏的影响。
该结构的纵向钢桁架在柱顶、距顶部1/3处设置了通长的水平桁架,形成沿南、北方向两片各自独立的钢桁架,在风力仅为5级时两片独立的钢桁架分别沿东、西方向发生整体倒塌。这是一起典型的由于设计不当而造成的恶性工程事故。
事故倒塌原因分析: 桁架计算高度为18m,柱距为12m,柱子的计算单元如图1所示,将桁架所受风荷载折算为集中荷载施加在柱上,风荷载作用计算简图如图2所示。
图1 原结构纵向桁架计算单元
图2 风荷载计算简图
依据建筑结构荷载规范,及sap2000分析,
事故倒塌原因分析:
ω0:
风压高度变化系数:,
圆钢管柱所受风荷载包括:(图2)
(1)桁架风荷载转化为柱子集中荷载:在18m处产生的集中荷载为F1=;在12m处集中荷载为F2=;如图2所示;
(2)纱网风荷载转化为柱子均布荷载,纱网计算宽度为12m,,;
(3)圆钢管柱截面自身承受的风荷载,考虑顺风向风振,,;
(4)圆钢管柱在18m处均布风荷载:Q1=+=(KN/m);
圆钢管柱在10m处均布风荷载:Q2=+=(KN/m) 。
风荷载体型系数:根据荷载规范:圆柱、;由于柱子两侧所挂的纱网镂空,产生的风荷载很小,.
风振系数: ;;
计算风压:
事故倒塌原因分析----按原设计方案分析:
(1)采用有限元结构分析软件sap2000建立桁架计算模型,得到图2所示风
荷载作用下桁架顶点平面外最大侧移为214(mm);
(2)取柱顶侧移允许值: H/150=120(mm),桁架侧移远超出了允许值;
(3)在柱顶产生很大侧移影响下,桁架柱脚处产生很大的倾覆力矩,导致
结构发生整体瞬间倾覆。
图3 桁架结构变形前
图4 桁架结构变形后
改进设计后的分析——按独立柱设计。
(1)相比原整体框架,除去连接的纵向连接桁架,将柱子设计为单根格构柱;
(2)格构柱之间采用柔性钢索在纵向进行拉结,分担到钢柱的风荷载就会降低至很小;
(3)采用有限元结构分析软件sap2000进行计算,得到顶点最大侧移仅为12(mm),仅为原设计1/10,低于允许侧移值:H/150=120(mm);
(4)改进后采用单根格构柱,格构柱之间采用柔性钢索在纵向进行拉结设计方案,整体结构不会发生倾覆。
计算简图如图5所示。
单根格构柱
图5 格构柱采用柔性钢索拉接
柔性钢拉索
改进设计后的分析——按独立柱设计。
图6 风荷载计算简图
风振系数
风荷载体型系数
风压高度变化系数
ω0:基本风压
计算单根格构柱的风压:
图6所示,单根格构柱所受风荷载包括:
(1)纱网风荷载转化为柱子均布荷载,纱网计算宽度为12m,,;
(2)圆钢管柱截面自身承受的风荷载,考虑顺风向风振,,;
(3)圆钢管柱在18m处均布风荷载: Q1=+=(KN/m);
圆钢管柱在10m处均布风荷载: Q2=+=(KN/m) 。
图7 风荷载变形图
事故倒塌原因分析:
格构柱长细比不满足规范设计要求,所有格构柱均发生折断破坏!