摘要：針對目前彩色鋼板這一建筑材料廣泛應(yīng)用，但在設(shè)計和安裝管理中存在著許多問題，以某廠房拱板塌落為例，分析事故原因，并提出此類建筑部分隱患的防治辦法與措施。

關(guān)鍵詞：彩色鋼板；塌落原因；施工管理。

1 前言

彩色鋼板由于其自重輕、美觀、耐久性好、施工方便等特點(diǎn)，在大型廠房的屋面上得到了廣泛應(yīng)用。另外在大型倉庫及集貿(mào)市場不斷增多的今天，它們都要求建筑物使用空間大，中間無柱墻，過去多采用排架式或磚墻木屋架結(jié)構(gòu)，有工期長、造價高等缺點(diǎn)。現(xiàn)在的彩色鋼板拱型屋面它無需屋架、梁、檁條等承重構(gòu)件，集受力、防水、保溫隔熱于一體，施工簡便、速度快、工程造價低，采用鍍鋅涂料層鋼板作基材，具有良好的防腐性能，已成為大型倉庫及集貿(mào)市場的最佳選擇。同時在其他許多建筑物中也得到了應(yīng)用，如游泳館、展覽館、體育館、禮堂、車庫、加油站等。

雖然彩色鋼板應(yīng)用廣泛，但在生產(chǎn)施工中往往存在許多問題，下面以一工業(yè)廠房彩色鋼板拱型屋面塌落為例，試做分析舉措。

2 工程概況

本廠房為一層混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2003年，屋蓋為彩色鋼板拱殼結(jié)構(gòu)，其屋蓋縱向總長120m，跨度為30m，總建筑面積3600m²。該屋蓋拱矢高6m，彩板厚為1.2mm，拱殼支座節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為每塊拱殼板端部用4個φ6自攻螺釘和一個φ14螺栓固定在鋼托板上，鋼托板放置在梁上，并用φ20螺栓與梁錨接，螺栓間距為600mm。2005年7月，該工程屋蓋的西北面45塊壓型拱板失穩(wěn)彎折而塌落。經(jīng)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，屋蓋的壓型拱鋼板間咬口鎖邊不緊，其封口邊緣存在翹曲和鎖邊未咬合現(xiàn)象，其翹曲間距為35mm～45mm，未咬合長度達(dá)700～2400mm，在拱屋蓋中就有3段存在未咬合現(xiàn)象。取樣中發(fā)現(xiàn)壓型鋼板咬合角度為125度，而未達(dá)到180度要求，削弱了屋蓋整體空間剛度。拱板出現(xiàn)錨釘孔和螺栓孔豁口，說明拱板錨孔處未達(dá)到限強(qiáng)度或局部失穩(wěn)，這與支座連接處的施工質(zhì)量有關(guān)。經(jīng)查自攻螺釘與鋼托板斜面而非90度垂直，有的螺釘未擰到底，使螺釘帽與鋼板及托板沒有形成擠壓摩擦，螺釘工作不是受剪而是處于彎剪狀態(tài)，大大降低螺栓的能力，在塌落的現(xiàn)場中隨處可見自攻螺栓受彎剪作用而斷裂的現(xiàn)象。現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)有的自攻螺栓在施工時已斷未補(bǔ)，有的在其旁邊補(bǔ)一個螺栓，二者距離貼近，受力較大對拱板造成缺口。同時錨栓處拱板防腐極差，僅一二年時間此處拱板已銹蝕嚴(yán)重，在風(fēng)荷載下，拱板產(chǎn)生大變形，錨栓處鋼板局部失穩(wěn)，進(jìn)而又加大變形，最終錨栓斷裂，失去支座控制而塌落。

3 原因分析

3．1該廠房的拱殼結(jié)構(gòu)屋蓋塌落時間是臺風(fēng)最多的季節(jié)，風(fēng)力強(qiáng)大，設(shè)計計算考慮不周，又未有完整的構(gòu)造措施是造成屋蓋塌落的直接原因。鋼板拱殼結(jié)構(gòu)屬大變形薄壁結(jié)構(gòu)，抗拉不抗壓，空間平面剛度較小，變形較大，傳遞水平力較差，受力性能比較復(fù)雜。同時在設(shè)計中應(yīng)考慮地域特點(diǎn)，特別是南方地區(qū)每年夏季是臺風(fēng)多發(fā)生季節(jié)，在設(shè)計計算時除應(yīng)對全跨最大的荷載組合作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變形進(jìn)行計算外，還應(yīng)考慮強(qiáng)風(fēng)作用的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算及對變形的影響。此外，還應(yīng)增強(qiáng)拱殼屋蓋整體剛度和構(gòu)造措施。而在設(shè)計時忽略了這一因素，給結(jié)構(gòu)造成了隱患。

3．2上述屋蓋施工安裝質(zhì)量差是造成屋蓋塌落的另一主要原因。鋼板拱殼結(jié)構(gòu)屋蓋是靠單塊梯形拱板互相咬合鎖邊形成拱型整體空間剛度，使拱型屋蓋結(jié)構(gòu)共同工作來承受荷載和保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。該拱板的板材材質(zhì)和截面的幾何形狀都符合要求，但拱板間咬合鎖邊不嚴(yán)，壓舌角度不足，壓舌厚度不夠，不能形成良好的擠壓咬合，不能形成正常的空間剛度，從而破壞了結(jié)構(gòu)整體共同工作性能，在屋蓋北面，以集中荷載形式作用在拱的不利位置上，從而產(chǎn)生局部變形失穩(wěn)、邊緣支座自攻螺釘剪斷，或邊緣拱板錨孔處達(dá)到極限強(qiáng)度，致使鋼板拱殼結(jié)構(gòu)屋蓋彎折而塌落破壞。

4 處理方法

拆除已受損的彩色鋼板重新安裝新鋼板，對所有螺釘進(jìn)行重新錨固，使所有鋼板咬合角度達(dá)到180度，特別對拱板邊緣四周支承錨固做到非常牢固，至今未發(fā)生再次塌落。

5 防治措施

5．1設(shè)計管理：在設(shè)計計算中應(yīng)考慮多種荷載的不利組合，建筑單位及生產(chǎn)廠家應(yīng)提供較完整的設(shè)計文件，如施工圖、計算書、驗(yàn)收要求等。鑒于壓型鋼板拱殼結(jié)構(gòu)空間工作受力特能復(fù)雜、大變形、拱板較薄、剛度弱、材料受拉和受壓區(qū)界面不明顯的特性，須用經(jīng)過專家鑒定的非線形有限元計算程序進(jìn)行分析計算，除應(yīng)對拱殼結(jié)構(gòu)截面連接的強(qiáng)度、變形及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行計算外，在南方地區(qū)還應(yīng)考慮強(qiáng)風(fēng)對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、局部變形及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定、剛度的構(gòu)造措施，以防止屋蓋局部承壓安全可靠度不足，而導(dǎo)致屋蓋塌落事故發(fā)生。

5．2安裝管理：在施工時要嚴(yán)格按設(shè)計要求施工。拱板間鎖邊咬口要緊，不得翹曲，皎口角度應(yīng)達(dá)到180。拱板端頭支座錨固自攻螺釘應(yīng)按設(shè)計施工壓緊，以保證拱板間的共同工作，增強(qiáng)拱板屋蓋的剛度及強(qiáng)度。特別是拱板邊緣支承錨固要牢固，要有可靠措施做保證，確保結(jié)構(gòu)安全。

通過對以上事故的分析，眾所周知彩色鋼板雖具有良好的發(fā)展空間，但如果考慮不周，在應(yīng)用的生產(chǎn)和施工中，也會出工程事故，給單位、給國家?guī)斫?jīng)濟(jì)損失。