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摘要：介紹了蘇南地區多個加油站罩棚在雪荷栽下發生坍塌事故的情況，選取了3個具有代表性且不同結構形式的加油站罩棚作為例子，分別分析了事敵發生的原因，指出了結構設計、工程施工中普遍存在的問題。對夸后類似工程的建設提出了設計、施工和使用上的建議。...

雪荷載下加油站罩棚倒塌事故分析及若干建議

袁揚　陳忠范

東南大學土木工程學院　江蘇南京210096 東南大學混凝土及預應力混凝土教育部重點實驗室

江蘇南京210096

前言

    2008年初兩場暴雪之后，南京及蘇南地區最大積雪深度達36cm～38cm。中國石油化工股份有限公司江蘇石油分公司遭受了53年不遇的暴雪、冰凍災害，共有79座加油站在這場雪災中遭受了不同程度的損失，其中：罩棚整體或部分坍塌加油站27座，整體坍塌加油站l7座、部分坍塌加油站10座。部分受損加油站52座。

    受中國石油化工股份有限公司委托，東南大學專家到江蘇省無錫市和宜興市，對4個倒塌的加油站進行倒塌原因分析。

1、現場勘寨情況和倒塌原因分析

    1.1無錫某加油站

    無錫某加油站外形為金字塔形，底面尺寸約為36mx38m．罩棚面積1300m2，四角設鋼構斜柱(圖1)，柱上布置八邊形桁架環粱，柱頂焊接鋼板，上部四根斜柱置于鋼板之上，金字塔脊鋼構與側面方形環梁形成上部頂蓋主線，并在頂蓋下部的方形環粱面內對角線上布置桁架粱(圖3)。

    該加油站整體塌陷，四根柱子全部與上部結構斷開。經檢查分析認為：該加油站停止使用后處于廢置狀態，已經有1年多時間，期間缺乏日常維護，鋼材嚴重銹蝕，部分主要受力構件已經蝕斷，圖4可見底部斜柱柱腳斜腹桿銹斷，斜柱的橫向角鋼上積銹很厚，圖2可見角鋼銹蝕分層十分嚴重，所剩部分很薄。下部斜鋼柱嚴重銹蝕，桿件有效截面變小是倒塌的主要原因。

    1.2宜興某桁架式加油站

    宜興某加油站為桁架結構，軸網尺寸約為20cm x23cm，罩棚面積900m2，該站前面布置兩鋼構柱，與地面預埋件焊接固定，后面布置兩支座于營業廳房頂，同樣以預埋件焊接固定。屋頂前后各布置一桁架主梁，分別置于前柱與后面支座之上．在垂直方向上布置五道次梁，柱外各一道，柱內布置3道(圖6)，鋼構件銹蝕較輕(圖8)。

 

    該加油站整體塌陷，前面兩柱傾倒，與地面完全脫開，后面兩支座已脫離屋頂預埋件(圖3)。經檢查分析認為：該加油站倒塌主要是因為柱外的1根邊次梁跨中下邊受拉弦桿在焊接處脫開，邊次梁桁架下弦的斷裂，導致該桁架卸載，原承受的荷載向附近的第2榀次桁架轉移，直接導致第2榀桁架超載，現場發現：第2榀桁架雖仍然連續，未發現斷開，但上弦壓桿已被壓曲，第1、2榀次桁架的破壞、下凹(圖6)使在其中的柱的頂部受到向內的拉力，導致柱的傾斜和主梁的偏位。后面的次桁架既因為受到第l、2榀桁架卸來的豎向荷載而超載，還因為作為次梁支座的主粱的偏位而失穩，引起連鎖破壞和倒塌，另外，屋面檁條布置在次粱受壓桿的中間，而非壓桿、豎桿和斜桿交匯處，細部布置不合理，導致上弦壓桿彎曲(圖8)，對結構受力也有一定影響；柱底處與基礎焊接不牢(圖5)。

    1.3宜興某網架結構加油站

    宜興某網架結構加油站罩棚面積l500m2，網架整體

置于4根混凝土柱頂錐形支座上(圖9)，支座通過焊接柱頂預埋件固定。

    該加油站網架整體塌陷，由于該網架倒塌后較少有完整局部，不少桿件散落地下，甚至缺少桿件，給倒塌原因分析帶來了很大困難。現場發現柱頂上無支座，尋找網檠支座時發現一支座壓于桿下(圖9)，而該桿件已發生彎曲，說明支座先于該桿件落地，經對該支座檢查發現，支座底鋼板四邊僅有一面有焊接痕跡，且焊接質量很差；而另一柱上的支座懸掛在柱邊，支座上連著兩根弦桿(圖11)，觀察該支座底鋼板發現，其四邊也僅有一面有焊接痕跡。分析認為：柱頂錐形支座與預埋件焊接不牢，導致支座滑落，可能是該加油站倒塌的主要原因。同時屋頂排水溝內堆積了厚厚的一層積灰(圖10)，增加了屋面荷載，說明缺乏日常維護，帶來安全隱患。網架在塌陷過程中引發了大量桿件于球鉸處的螺栓斷裂(圖12)。

 

2、加油站罩棚設計、施工、使用要點及建議

    2.1設計

    (1)加油站設計中應選用合理的荷載大小和荷載組合；應考慮風荷載的影響。

    (2)考慮到加油站對雪荷載和風荷載的敏感程度比房屋結構的要高，對加油站建議采用100年重現期的風壓值和雪壓值。

    (3)選用合理的罩棚類型和桿件截面形狀；對平板網架，宜選擇剛度較好的正放四角錐網架，建議采用螺栓球節點，桿件和球節點可在工廠加工，以確保加工精度和加工質量：網架高度宜為跨度的1/20～1/30；桁架高度宜為跨度的1/15—1/20：網架桿件宜采用圓形截面，截面不宜小于φ48x2，便于施焊和防腐要求，不用角鋼，以防止積灰、積水；對蒙古包式加油站要特別注意罩棚邊粱與拱的連接構造。

    (4)選擇規范許可的支座及支座連接形式；對桿件截面大小進行優化，網架桿件不應采用同一截面尺寸．對30nl左右跨度的網架．宜選擇3—5種截面；螺栓球節點網架的桿件長度一般在2m～3m；螺栓球中鑄鋼球質量不易保證．故應采用鍛制的鋼球；罩棚常用卷邊C型檁條．回轉半徑、慣性矩和面積矩均較大，但因壁薄，應特別注意其防銹；實腹式檁條的截面高度一般為跨度的l/35～1/50。

    (5)桿件節間嚴禁承受橫向荷載。

    (6)建議對加油站少做或不做吊頂，至少應留檢查口，以便檢查和維護保養。(7)鋼結構柱的柱腳應采取有效的防銹措施。

    2.2施工

    (1)施工單位必須擁有相應的施工資質，并有該類結構的施工經驗：應編寫施工組織設計文件：施工過程應有監理：所有結構材料均應有質保書或檢測報告。

    (2)嚴格按照設計文件和施工規范、規程要求施工；網架施工中應精確加工桿件長度，嚴禁對超長構件彎曲，以適應尺寸需要。

    (3)焊縫強度應大于母材強度；焊接球網架的焊縫應達到2級以上，桿端應交于節點中心，不得偏心。

    (4)嚴禁在已經受力的桿件上施焊，廣告牌等應采用綁扎、環箍等方式與主體結構連接。

    (5)網架、桁架結構的桿件節間嚴禁附加支撐、吊掛重物。

    (6)做好桿件的除銹，按設計做好防銹涂層，小型網架工程中常用的防銹涂料為紅丹漆：對螺栓球節點上不用的螺孔應封閉。

    (7)罩棚支座應與柱頂連接牢固；柱腳應與基礎連接牢固。

    (8)施工過程中和結構封頂時均應有質監站參與，結構材料和施工質量應符合驗收標準。

    2.3使用

    (1)對員工進行結構安全培訓，普及結構安全基本知識：特別注意鋼柱柱腳的銹蝕和C型鋼檁條、桁架角鋼的銹蝕：發現異常情況，應盡快向上級部門匯報。

    (2)遇到特別惡劣氣候、惡劣環境，超過設計許可荷載時應及時關閉。

    (3)應采取有效措施，盡快消除惡劣氣候、惡劣環境對結構的影響。

    (4)對收購的加油站和元正規設計圖紙、無竣工驗收資料的加油站，應立即請有資質的單位進行安全評價，實測和繪制結構圖紙。

    (5)加油站使用中應請有資質的結構安全評價機構定期進行結構安全檢查，及時發現安全隱患，如構件銹蝕、廣告牌松動、屋面積灰、排水管堵塞等問題．建議每2年一次。

    (6)應按照評價結論．對結構不合格的加油站應請有資質的單位進行加固或拆除；對結構合格的加油站，應做好桿件除銹、涂刷防銹漆、清理屋面積灰(尤其是排水溝積灰)、清通排水管等維修保養工作，消除安全隱患。

3、結語

    本文簡要分析了蘇南地區3個加油站罩棚倒塌的原因．從對其他倒塌加油站調查研究所掌握的資料來看。這3個加油站罩棚存在的問題具有普遍意義。在今后類似工程的建設中應該對上述問題重視起來，切實提高加油站的建設水平，從最大限度上避免事故再次發生。

參考文獻

【1】費立連，錢葉照，等．鋼棚雪荷載倒塌事故分析【J】．礦業快報，2008(101．

【2】丁蕓孫，等，網架網殼設計與施工【M】．北京：中國建筑工業出版社，2006．

【3】楊支柱，網架結構制作與施工【J】．北京：機械工業出版社，2004．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)

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