结构抗连续倒塌设计方法分析

《结构抗连续倒塌设计方法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、RC结构抗连声倒塌设计方法分析1、概述定义：结构的连续倒塌是指由于偶然意外荷载和作用造成结构的局部破坏，并导致结构产生非稳定的连续性破坏发展。特点：与一般结构抗风、抗震等防灾设计中注重的整个完好结构抵御灾害荷载的能力不同，结构抗连续倒塌设计中考察的是因意外事件导致部分构件失效退出工作后，剩余结构的抗倒塌能力。国内外具有重大影响力的连续倒塌事件1、俄克拉荷马联邦大楼（AlfredP.Murrah）倒塌事件（1995年4月19日）2、美国世界贸易中心大楼（WTC）倒塌（2001年9月11日）3、湖南衡阳大厦特大火宅倒塌事件（2003年11月5日）2、引起结构发生连续倒塌的原因分析

2、引起结构连续倒塌的原因有很多，总结起来大致可分为偶然因素、设计和建造过程中的人为因素以及频发的地震作用等几类。2.1偶然因素偶然作用是导致建筑物发生连续倒塌的最主要原因。我国《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153中对偶然作用有明确的定义，即在设计使用年限内不一定出现但一出现其能量值就会很大且持续时间很短的作用，如爆炸、撞击、战争等。最典型最具影响力的例子就是2001年9月11日发生在美国纽约的世贸大楼连续倒塌事故。纽约世贸大厦2001年9月11日遭恐怖袭击倒塌现场2.2人为因素这里所指的人为因素主要是设计人员的设计失误以及施工人员的违章操作等；1995年韩国汉城三丰百货

3、公司的倒塌就是由于设计人员的失误造成。在我国，施工人员主要是农民工，由于没有严格的上岗考核制度，使得我国的结构安全存在很大的隐患。人为因素具有可避免性，因此各相关部门应加强力度予以避免。汉城三丰百货倒塌事故现场2.3地震作用由于在地震作用下结构进入非弹性大变形，造成构件失稳，使得传力路径失效从而引起结构的连续倒塌。如2008年汶川大地震，即造成了2300多万间房屋损坏，其中倒塌的房屋就多达650万余间的结果。2.4连续倒塌的本质原因由于破坏力作用下结构进入非弹性大变形，构件失稳或者造成部分承重构件失效，传力途径失效引起连续倒塌:R≦βS3.1英国规范英国是世界上最早提出抗连续

4、倒塌设计的国家。英国规范主要通过下面三个准则实现抗连续倒塌设计:准则一:结构遭受偶然荷载作用后的整体稳定性应该通过结构内部拉结体系来保障。对构件和连接提供水平和竖向拉结，增加结构的冗余度，使得结构水平构件在失去竖向支撑构件后发挥悬链线作用，提供结构备用荷载传递途径。3、国内外RC结构抗连续倒塌设计规程准则二:多重荷载路径设计法，该方法要求结构工程师通过瞬间“去掉”某根构件来模拟该构件失效，并保证“去掉”构件后，结构不会发生过大范围的破坏。准则三:从整体结构中分析出关键构件（某构件失效时其上部不能形成跨越能力时，这个构件就是关键构件），抗连续倒塌设计时应该对这类构件进行重点保护

5、。原有荷载组合的基础上各个方向应能承受额外的34KN/m2的均不荷载3.2欧洲规范Eurocode1规定，建筑物应该有足够的强度、刚度和整体性来抵抗意外荷载的影响。表3.1Eurocode1中建筑安全等级分类及相应设计方法建筑安全等级低重要性次重要性重要较高重要性设计方法不需特别设计水平拉结强度法水平竖向拉结需风险评估拆除构件法关键构件法3.3美国国防部（DoD）DoD主要应用在国防建设方面。DoD按照建筑物发生连续倒塌的概率，不同安全等级的建筑对应不同的设计方法，如表3.2所示：表3.2DoD2005中建筑安全等级分类及相应的设计方法建筑物发生连续倒塌的概率较低低中高相应的

6、设计方法水平拉结强度法水平、竖向拉结强度法，若不足则用拆除构件法拆除构件法和拉结强度法分别分析，均满足即可拆除构件法和拉结强度法分别分析，均满足即可3.4国内设计方法目前国内对于结构抗连续倒塌分析的设计方法主要包括了概念设计、拉结强度设计和拆除构件设计以及加入非线性动力分析方法对结构的验算等。表3.3结构抗连续倒塌设计方法的要求建筑物的重要性概念设计拉结强度设计拆除构件设计普通结构是——重要结构是是—非常重要结构是是是4、抗连续倒塌主要设计方法目前，国外一些国家已经有了针对防止结构发生连续倒塌的有关规范标准和指南，如英国的BritishStandard、美国公共事务管理局编制

7、的《联邦政府办公楼以及大型现代建筑连续倒塌分析和设计指南》（GSA2003）、美国国防部编制的《建筑抗连续倒塌设计》（DoD）、加拿大的NBCC、欧洲的Eurocode1和日本的《钢结构控制倒塌设计指南》等。归结起来，主要如下三种设计方法:4.1拉结强度法拉结强度法是通过结构现有的构件或连接将结构进行“捆绑”，以增强结构的连接性、延性和冗余度来保证结构在经受偶然荷载后具有较好的结构整体性。按照拉结的位置和作用可分为内部拉结、周边拉结、对墙/柱的拉结以及竖向拉结四种类型（如图4.1）拉结强度法对加强结构的