1、对“抗连续倒塌设计”的理解与分析摘要:建筑物抗连续倒塌设计在欧美多个国家得到了广泛关注,英国、美国、加拿大、瑞典等国颁布了相关的设计规范和标准,我国相关的标准规范规程也逐步地增加了抗(或防)连续倒塌设计的内容。许多单位和学者对抗(或防)连续倒塌设计进行了卓有成效的试验和研究。 关键词:连续倒塌 抗连续倒塌设计 国家标准 课题研究 整体稳固性 中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号: 正文: 近年来,建筑物的连续倒塌给灾区带来了惨重的灾难和重大的影响,从 1968 年英国 Ronan Point 公寓楼煤气爆炸倒塌到 2001 年美国纽约世贸中心的恐怖袭击倒塌,从 2003 年湖南衡阳
2、大厦特大火灾后倒塌到 2004年法国戴高乐机场候机厅倒塌,建筑物的连续倒塌问题受到工程界的广泛关注和重视。建筑物连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效,继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏,最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。相应地进行必要的建筑物抗(或防)连续倒塌设计,将能有效控制偶然作用对结构的破坏范围。 建筑物抗连续倒塌设计在欧美多个国家得到了广泛关注,英国、美国、加拿大、瑞典等国颁布了相关的设计规范和标准,我国相关的标准规范规程也逐步地增加了抗(或防)连续倒塌设计的内容。1.我国现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001 第 3.
3、0.6 条规定“对偶然状况,建筑结构可采用下列原则之一按承载能力极限状态进行设计:1)按作用效应的偶然组合进行设计或采取保护措施,使主要承重结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失承载能力;2)允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏,但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度” 。2.我国现行国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008 第 4.0.6 条规定“当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时,结构能保持必需的整体稳固性,不出现与起因不相称的破坏后果,防止出现结构的连续倒塌” 。3.我国现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011-2010 第 1.0.1
4、 条规定了抗震设计建筑的三个基本抗震设防目标,其中一条是 “当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏” ,规范从抗震验算,变形控制,及构造措施等来保证。4.新国家标准混凝土结构设计规范GB 500102010 增加了第 36 节 “防连续倒塌设计原则” ,提出了混凝土结构防连续倒塌设计要求;重要结构的防连续倒塌设计可采用的方法:局部加强法、拉结构件法、拆除构件法;结构防连续倒塌的验算时作用宜考虑结构相应部位倒塌冲击引起的动力系数。5.新行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32010 增加了第 312 节 “抗连续倒塌设计基本要求” ,提出了安全等级为一
5、级的高层建筑结构应满足抗连续倒塌概念设计要求;有特殊要求时,可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计;抗连续倒塌概念设计应符合的规定;抗连续倒塌的拆除构件方法应符合的规定;结构抗连续倒塌设计时荷载组合的效应设计值的确定;当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌设计要求时,在该构件表面附加 80kNm2 侧向偶然作用设计值,此时其承载力应满足的要求等。 许多单位和学者对抗(或防)连续倒塌设计进行了卓有成效的试验和研究。曾任北京市建筑设计研究院副总工程师、结构设计大师胡庆昌教授(已故) 负责主编了建筑结构抗震减震与连续倒塌控制 ,其中介绍了近年来国内外一些有关资料和科研成果,以及有关防止由于地震和人为事故引
6、发结构连续倒塌的设计要求。清华大学陆新征教授进行了一些混凝土的多层或者是高层结构的防连续性倒塌课题研究,并发表了混凝土结构防连续倒塌理论与设计方法研究一书,系统介绍了混凝土结构防连续倒塌的理论和工程设计方法。为了组织我国建筑领域的科研人员、工程技术人员、专家及学者开展建筑结构安全和防倒塌研究,及时交流有关研究成果,组织编写房屋建筑抗倒塌技术指南,全面提高我国建筑安全和抗倒塌能力,中国建筑学会抗震防灾分会 2010 年 6 月在北京召开“建筑结构安全与防倒塌专业委员会”成立大会暨“第一届建筑结构安全与防倒塌学术交流会” ,2012 年 11 月在上海召开了“第二届建筑结构安全与防倒塌学术交流会”
7、 ,并由中国建筑工业出版社出版了建筑与工程结构抗倒塌分析与设计 ,内容涉及建筑结构的抗连续倒塌、抗地震倒塌,以及抗爆炸、撞击和火灾倒塌,以促进我国房屋建筑和各类工程结构的安全与抗倒塌的研究,有效提高我国房屋建筑和各类工程结构的安全水准,减少灾害发生时人员伤亡和经济损失。 结构和材料的延性、传力途径的多重性以及超静定结构体系,均能加强结构的整体稳定性,加强结构的整体稳固性可以减少结构连续倒塌的可能性。结构防连续倒塌设计的难度和代价很大,一般结构只须进行防连续倒塌的概念设计,重要结构宜进行防连续倒塌的设计,高层建筑应具有在偶然作用发生时适宜的抗连续倒塌能力。我国现已初步形成了针对不同灾害的房屋建筑
8、结构安全与防倒塌的研究成果,出版了多部包含房屋建筑结构安全、保证抗倒塌能力内容的设计规范和规程,但在研究工作的深度和广度,尤其在抗倒塌理论、分析方法和技术措施等方面,与国际先进水平相比还有差距,需要做进一步的研究和丰富。 参考文献 : 1.建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001) 2.工程结构可靠性设计统一标准(GB50153-2008) 3.建筑抗震设计规范(GB50011-2010) 4.混凝土结构设计规范(GB50010-2010) 5.高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2010) 6.混凝土结构防连续倒塌理论与设计方法研究陆新征 中国建筑工业出版社 7.建筑结构抗震减震与连续倒塌控制胡庆昌等编 中国建筑工业出版社 8. 建筑与工程结构抗倒塌分析与设计陈肇元 钱稼茹编者 中国建筑工业出版社