论抗连续倒塌在抗震设计中必要性

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1、论抗连续倒塌在抗震设计中必要性【摘要】本文依据2010版结构新版相关规范关于防连续倒塌设计的概念性内容，结合实际事例，揭示抗连续倒塌在抗震设计中的必要性，意在提醒及建议结构设计人员在结构设计过程中将抗连续倒塌的原则及理念摄入其中，同时建立出可行有效的抗连续倒塌设计方法。文中结合我国震害实例，引用抗连续倒塌的概念设计方法，对抗连续倒塌设计的重要性进行论述。【关键词】抗震设计；抗连续倒塌设计；关键构件；冗余约束；安全储备。一、引言结构的抗连续倒塌能力是结构因突发事件造成部分基本构件突然失效时,结构应能自行调整内力

2、,阻止破坏过程的延续,从而保证结构整体不至于破坏的能力。通过加强结构系统的整体性,增加结构的延性、连续性和冗余度,使结构具有拉结能力和悬索作用,当部分结构受到破坏后可以通过改变传力途径,将破坏控制在允许范围内,从而达到避免建筑连续倒塌的目的。本文旨在对钢筋混凝土结构的抗连续倒塌设计的必要性进行如下探讨。二、主要内容2.1抗连续倒塌在抗震设计中的重要性5许多结构设计人员认为，在结构设计中已经考虑了安全储备的因素，尤其在抗震设计中的安全储备及有益作用的各种系数要求，使得结构已具备了一定抵抗破坏的能力，那么可以不必

3、考虑抗倒塌设计的因素，而且新版混凝土规范对于抗连续倒塌的条文解释也并未提出抗震要求，那么既然考虑了抗震设计就不必再考虑抗倒塌设计了吗？事实并非如此，地震所伴随的次生灾害是很繁杂的，海啸、飓风、火灾、爆炸、甚至楼体间的碰撞等都可能造成建筑物的倒塌，所以抗倒塌不同于抗震,结构抗震设计的有益作用并不能取代抗倒塌设计。所以抗连续倒塌设计在抗震设计中同样是必要的。5但事实上结构防连续倒塌设计的难度和代价都很大，在其他国家抗连续倒塌设计不仅要大幅提高建筑成本，同时仍要考虑结构的关键构件的设置。所以在我国一般结构只须进行防

4、连续倒塌的概念设计。如加强楼梯、避难室、底层边墙、角柱等重要部位；在关键要害区域设置缓冲装置（如防撞墙、裙房等）或泄能通道（如开敞布置或轻质墙体、屋盖等）；布置分格缝以控制房屋连续倒塌的范围；增加关键部位的冗余约束及备用传力途径（斜撑、拉杆等）。以定性设计的方法增强结构的防连续倒塌性能，而并非是像日本等国家定量的给出计算公式，原因是结构防连续倒塌定量设计的具体内容是很丰富的，但结构设计规范仅是对结构设计方法和结构构造在一般正常使用情况下的设计规定，且大多是关于结构构件的具体设计规定，在没有较为完善的设计方案的

5、情况下不宜采用定量的设计方法。这就要求我们结构设计人员，要通过抗连续倒塌的设计原则和概念方法，自行把握设计，符合规范规定的设计并不能代替优秀的结构设计，只是能保证设计的结构满足正常情况下所预期的安全度要求而已。2.2地震中建筑物抗连续倒塌能力的设计思想由于汶川及玉树地震属于特大罕遇地震，规范要求在高烈度区应能保证结构在罕遇地震中做到“大震不倒”，提高建筑物抗连续倒塌能力，减小地震中的人员伤亡是抗震设计的基本目的。地震中人员伤亡大多是因为房屋建筑倒塌被埋或被砸。尽管我国抗震规范的第三阶段设防要求是“大震不倒”，

6、但设计时仅针对少数重要建筑结构进行该阶段设计及验算，而对于数量众多的一般建筑结构，则主要依赖结构构造与概念设计。所以，地震中倒塌的往往大多数是一般房屋建筑。因此，如何保证结构实现“大震不倒”的目标，特别是针对一般房屋建筑，就有探究这些建筑倒塌的原因，除了地区抗震设防标准的问题外，研究建筑结构系统在灾害作用下的整体性，是提高结构整体抗震能力的关键。结5构系统的组成是较为复杂的，如果采用相同的结构构件按不同方式所组成的建筑结构系统，其整体性也可能表现出截然不同的两种结果。如果由于结构构件之间的互相作用不合理，加剧

7、了结构系统整体功能的损失，就会造成结构系统的整体抗震能力降低，即所谓结构系统的易损性；与之相对的，经过合理设计和组织的结构系统，能够利用各构件之间的相互作用，最大限度地减少结构系统整体功能的损失，即所谓结构系统的坚实性（Robustness）也称鲁棒性来改善结构抵御连续倒塌的能力。英国混凝土结构规范BS8100对鲁棒性的定义是，应合理的设计和布置结构使其在意外荷载下不过于脆弱，即单个构件或者局部范围的破坏不应导致主体结构的坍塌。由于“大震不倒”对于减少地震人员伤亡非常重要，针对震害中大量房屋严重破损甚至倒塌的

8、现象，设计者应具备提高建筑物抗倒塌能力的设计思想。主要结论如下：(1)建筑结构系统的安全储备分为基本安全储备、整体安全储备与意外安全储备三个层次。其中基本安全储备是构件层次的安全储备，整体安全储备和意外安全储备是系统整体层次上的安全储备。我国现行结构设计规范更多关注的是基本安全储备，而对整体安全储备和意外安全储备缺少明确的要求。(2)结构系统在可预计的多遇荷载作用下的安全性可以通过基本安全储备加以保