【摘 要】本文依據(jù)2010版結(jié)構(gòu)新版相關(guān)規(guī)范關(guān)于防連續(xù)倒塌設(shè)計的概念性內(nèi)容，結(jié)合實際事例，揭示抗連續(xù)倒塌在抗震設(shè)計中的必要性，意在提醒及建議結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中將抗連續(xù)倒塌的原則及理念攝入其中，同時建立出可行有效的抗連續(xù)倒塌設(shè)計方法。文中結(jié)合我國震害實例，引用抗連續(xù)倒塌的概念設(shè)計方法，對抗連續(xù)倒塌設(shè)計的重要性進行論述。

【關(guān)鍵詞】抗震設(shè)計；抗連續(xù)倒塌設(shè)計；關(guān)鍵構(gòu)件；冗余約束；安全儲備。

一、引言

結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力是結(jié)構(gòu)因突發(fā)事件造成部分基本構(gòu)件突然失效時，結(jié)構(gòu)應(yīng)能自行調(diào)整內(nèi)力，阻止破壞過程的延續(xù)，從而保證結(jié)構(gòu)整體不至于破壞的能力。通過加強結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體性，增加結(jié)構(gòu)的延性、連續(xù)性和冗余度，使結(jié)構(gòu)具有拉結(jié)能力和懸索作用，當(dāng)部分結(jié)構(gòu)受到破壞后可以通過改變傳力途徑，將破壞控制在允許范圍內(nèi)，從而達到避免建筑連續(xù)倒塌的目的。本文旨在對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計的必要性進行如下探討。

二、主要內(nèi)容

2.1抗連續(xù)倒塌在抗震設(shè)計中的重要性

許多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員認為，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)考慮了安全儲備的因素，尤其在抗震設(shè)計中的安全儲備及有益作用的各種系數(shù)要求，使得結(jié)構(gòu)已具備了一定抵抗破壞的能力，那么可以不必考慮抗倒塌設(shè)計的因素，而且新版混凝土規(guī)范對于抗連續(xù)倒塌的條文解釋也并未提出抗震要求，那么既然考慮了抗震設(shè)計就不必再考慮抗倒塌設(shè)計了嗎？事實并非如此，地震所伴隨的次生災(zāi)害是很繁雜的，海嘯、颶風(fēng)、火災(zāi)、爆炸、甚至樓體間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，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的有益作用并不能取代抗倒塌設(shè)計。所以抗連續(xù)倒塌設(shè)計在抗震設(shè)計中同樣是必要的。

但事實上結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌設(shè)計的難度和代價都很大，在其他國家抗連續(xù)倒塌設(shè)計不僅要大幅提高建筑成本，同時仍要考慮結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件的設(shè)置。所以在我國一般結(jié)構(gòu)只須進行防連續(xù)倒塌的概念設(shè)計。如加強樓梯、避難室、底層邊墻、角柱等重要部位；在關(guān)鍵要害區(qū)域設(shè)置緩沖裝置（如防撞墻、裙房等）或泄能通道（如開敞布置或輕質(zhì)墻體、屋蓋等）；布置分格縫以控制房屋連續(xù)倒塌的范圍；增加關(guān)鍵部位的冗余約束及備用傳力途徑（斜撐、拉桿等）。以定性設(shè)計的方法增強結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌性能，而并非是像日本等國家定量的給出計算公式，原因是結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌定量設(shè)計的具體內(nèi)容是很豐富的，但結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范僅是對結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)構(gòu)造在一般正常使用情況下的設(shè)計規(guī)定，且大多是關(guān)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體設(shè)計規(guī)定，在沒有較為完善的設(shè)計方案的情況下不宜采用定量的設(shè)計方法。這就要求我們結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，要通過抗連續(xù)倒塌的設(shè)計原則和概念方法，自行把握設(shè)計，符合規(guī)范規(guī)定的設(shè)計并不能代替優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計，只是能保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)滿足正常情況下所預(yù)期的安全度要求而已。

2.2地震中建筑物抗連續(xù)倒塌能力的設(shè)計思想

由于汶川及玉樹地震屬于特大罕遇地震，規(guī)范要求在高烈度區(qū)應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)在罕遇地震中做到“大震不倒”，提高建筑物抗連續(xù)倒塌能力，減小地震中的人員傷亡是抗震設(shè)計的基本目的。地震中人員傷亡大多是因為房屋建筑倒塌被埋或被砸。盡管我國抗震規(guī)范的第三階段設(shè)防要求是“大震不倒”，但設(shè)計時僅針對少數(shù)重要建筑結(jié)構(gòu)進行該階段設(shè)計及驗算，而對于數(shù)量眾多的一般建筑結(jié)構(gòu)，則主要依賴結(jié)構(gòu)構(gòu)造與概念設(shè)計。所以，地震中倒塌的往往大多數(shù)是一般房屋建筑。因此，如何保證結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“大震不倒”的目標，特別是針對一般房屋建筑，就有探究這些建筑倒塌的原因，除了地區(qū)抗震設(shè)防標準的問題外，研究建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在災(zāi)害作用下的整體性，是提高結(jié)構(gòu)整體抗震能力的關(guān)鍵。

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的組成是較為復(fù)雜的，如果采用相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件按不同方式所組成的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其整體性也可能表現(xiàn)出截然不同的兩種結(jié)果。如果由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的互相作用不合理，加劇了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體功能的損失，就會造成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體抗震能力降低，即所謂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的易損性；與之相對的，經(jīng)過合理設(shè)計和組織的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，能夠利用各構(gòu)件之間的相互作用，最大限度地減少結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體功能的損失，即所謂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的堅實性（Robustness）也稱魯棒性來改善結(jié)構(gòu)抵御連續(xù)倒塌的能力。英國混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范BS 8100對魯棒性的定義是，應(yīng)合理的設(shè)計和布置結(jié)構(gòu)使其在意外荷載下不過于脆弱，即單個構(gòu)件或者局部范圍的破壞不應(yīng)導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的坍塌。

由于“大震不倒”對于減少地震人員傷亡非常重要，針對震害中大量房屋嚴重破損甚至倒塌的現(xiàn)象，設(shè)計者應(yīng)具備提高建筑物抗倒塌能力的設(shè)計思想。主要結(jié)論如下：(1)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全儲備分為基本安全儲備、整體安全儲備與意外安全儲備三個層次。其中基本安全儲備是構(gòu)件層次的安全儲備，整體安全儲備和意外安全儲備是系統(tǒng)整體層次上的安全儲備。我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范更多關(guān)注的是基本安全儲備，而對整體安全儲備和意外安全儲備缺少明確的要求。(2)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在可預(yù)計的多遇荷載作用下的安全性可以通過基本安全儲備加以保障，而其抵御災(zāi)害的能力則依賴于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體安全儲備和意外安全儲備。意外安全儲備不足是地震中建筑結(jié)構(gòu)震害嚴重的主要原因之一。(3) 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的意外安全儲備主要來自其堅實性（魯棒性）、穩(wěn)定性和整體牢固性。其中整體牢固性是保證結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有整體性的前提，它要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間具有恰當(dāng)而可靠的連接。堅實性（魯棒性）和穩(wěn)定性則可以使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)趨向于有利的整體性結(jié)果。堅實性（魯棒性）要求結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不因局部受損而發(fā)生與原因不相稱的破壞形式；穩(wěn)定性要求結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的破壞過程具有多個層次，各個層次能夠有效地控制損傷擴散的次序與程度。

三、結(jié)語

地震是嚴重危及人類生命財產(chǎn)的自然災(zāi)害。本文介紹的抗震設(shè)計中結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌的相關(guān)內(nèi)容，主要是為了強調(diào)抗連續(xù)倒塌設(shè)計的必要性，供設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計中借鑒參考，其實際的效果需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)具體工程情況的靈活運用，關(guān)鍵是要能夠把握整個結(jié)構(gòu)體系的安全性。同時，也希望設(shè)計人員能夠從抗震設(shè)計中汲取教訓(xùn)，不斷豐富抗連續(xù)倒塌的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗。

參考文獻

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