2、巴西体育场网架外壳倒塌事故典型案例
巴西某体育场屋顶由厚3m、网格尺寸4mX4.3m的四棱锥网壳组成。 屋盖横向跨度为110m，由三个中心圆组成拱形曲面，如图3所示； 纵向长128m，中间60m部分由混凝土柱支撑，两端悬臂34m。 网格壳下方有两条纵向马道，以帮助支撑悬臂屋顶。 另外，中间的格壳有一部分是三层的，可以作为天窗网架钢结构检测项目，也增强了格壳的刚性。 屋顶由镀锌板制成，具有特殊的隔热和隔音层。 体育场可容纳35,000人。 1994年建成后仅使用了几次就彻底倒塌。 塌方时正下着小雨，风也不大。 幸运的是，没有造成人员伤亡。
格子壳有10000多根圆管杆。 棒材的端部连接方式可分为三类：外径为D76.2-D888.9的圆钢，其端部经冷加工压扁后形成板状进行连接。 使用; 外径为 D 101.6-D 218.1 的钢管，端部带有焊接板； 外径为D323.8的钢管，外环有加强筋，端部有焊接板。 网壳节点采用十字形钢板焊接而成，并通过螺栓与杆件连接。 格壳支撑采用铰接方式，可横向自由旋转，并支撑在混凝土柱上。 钢材为ASTMA36钢，其额定屈服应力和抗拉强度分别为250 MPa和400 MPa。
基于弹性理论，将网壳的原始设计分析为铰接空间桁架。 活荷载为0.25 kN/m2，并考虑作用于四个不同方向的风荷载。 为了找到格壳损坏的原因，进行了更详细的理论和实验检查。 首先，采用二阶大变形理论对晶格壳进行分析。 结果是，杆的变形和内力均与弹性理论没有显着差异（最大3%）。 然后采用刚接空间框架模型进行分析，考虑杆件具有变惯性矩和端部弯矩。 与铰接模型相比，两者变形最大相差15%左右，大部分杆件的轴力相差不大。 然而，根据刚性节点模型考虑，节点板中存在相当大的弯矩，在某些情况下可产生 100 MPa 的应力。 另外，还发现支架上弦对支架产生偏心，对与下弦相连的节点板产生较大的弯矩，因此很容易在节点的节点板上形成塑性铰。支持。
从受损现场来看，网壳倒塌是由于支撑节点板失稳造成的。 结构一侧六根混凝土柱上的钢承板损坏后，格壳从支点松脱，形成三个塑料铰链，两个靠近天窗，一个在支撑的另一侧。 由于节点板变形极大而形成塑料铰链。
根据上述情况，可以分析出网壳倒塌的原因有：一是支撑上连接下弦的钢板厚度不足，二是上弦与上弦偏心。支持。 另外，独创设计的节点连接方式使杆件具有可变的转动惯量，从而大大增加了杆件的计算长度。 虽然这种网壳的损坏肯定不是由于风振或地震的动力作用造成的，但在结构设计中也应该进行动力分析。 对于结构分析，刚性空间框架计算模型更合适。 这样可以更好地确定网壳的结构特性，并正确设计节点板、连接板和支撑。
2、球形网格棒的弯曲识别
火车站入口大厅的采光屋顶网格是一个球形网格，球冠切割四个边。 1994年建成投入使用，网架结构为倾斜的方锥螺栓球接头网架，支撑在下弦周围的混凝土梁上。 平面投影尺寸22.8m，上串铺5+5+5中空玻璃。 原设计屋面恒载标准值为1.5Kn/m2，活载标准值为0.5Kn/m2。 网格杆截面有D48X3.5、D60X3.5、D75.5X3.75三种规格； 螺栓球有D110、D150、D200三种规格，螺栓球总数为307颗。业主在使用过程中发现，近年来玻璃有不少碎裂现象。 2002年底，玻璃再次破裂。 他还发现，多根下弦杆弯曲变形，其中两根弯曲严重。 由于这个网格是火车站入口大厅的屋顶结构，大厅内有大量的客流量。 为了电站的安全和正常使用，业主要求对球形网格进行检查和鉴定。
1、检测鉴定。 调查检查经现场检查发现，共有32根下弦弯曲变形过大，最大侧向弯曲变形约300mm，见图2。 弯曲构件的平面分布没有明显的规律。 弯杆多为D48x3.5杆材，其计算长细比在167--179之间。 此外，杆件还存在一定的腐蚀问题。
使用水平仪和毫米级水平尺检测网格周围支架的相对标高，发现最高和最低支架的高度差为28.4mm，没有超过规定的限值在《网架结构设计与施工规范》中。 但试验发现，网格支撑下的混凝土梁存在一定程度的挠度。 根据《网架结构设计与施工规范》规定：外围支撑的网架相邻支撑之间的高度差不应超过相邻支撑间距离的1/400，且不应大于15mm。 该网格中有20%的相邻支撑相对高差不符合要求。 其中4组支架高度差较大，达到规定允许值的两倍以上。 根据网格支撑的相对位置，经分析，相邻支撑之间高差较大的原因主要是安装误差。 支撑梁的挠度变形有一定影响，但不是主要原因。
2、计算分析：利用空间网架结构设计计算程序，根据原设计施工图和作用在网架上的荷载，对整个网架结构进行计算分析。 当不考虑混凝土梁对网格支撑的y向水平约束作用时，下弦杆大部分处于受拉状态，现有网格杆截面满足要求； 但如果考虑y向水平约束作用，则网架的下弦基本完全是承压杆，部分承压杆的内力增大较大，部分杆件的截面也发生变化。不能满足稳定承载力的要求。
虽然网格支撑在y方向的实际约束不是刚性的而是弹性的，但在这种弹性约束条件下，网格下弦受压杆件的数量增多，部分受压杆的内力增大。 由于下弦杆件长度过长、细度比过大，使杆件受力特性发生变化或压力增大，是杆件弯曲的主要原因。
三、结论
格栅下弦的弯曲变形是由于压力稳定时杆件所受的压力超过其极限承载力造成的。 下弦压力过大的主要原因是：网格支撑高度差过大，使拉杆构件的内力与计算值存在一定差异； 原设计没有考虑支架的水平约束，与网格的实际约束条件不一致； 下弦杆直径太小，长细比大，易发生弯曲变形。
由于网格下弦杆中有太多的杆件发生弯曲变形网架钢结构检测项目，内力的重新分布会导致更多的杆件发生弯曲变形，最终可能导致整个网格失去承载能力。 此外，网格位于交通路口。 如果道路上部发生塌方，将会造成极其严重的后果。 因此，建议施工单位尽快采取加固或防护措施，将弯曲变形的网格杆全部更换，同时进行防锈处理。
