钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计研究

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计研究

胡肖一

重庆工商职业学院  重庆  401520

摘要：钢筋混凝土框架结构连续倒塌已经成为威胁建筑结构安全的主要因素，本文从概念设计、框架和支撑以及节点设计等方面进行探究，最大限度地降低建筑物发生连续倒塌的概率，可为相关从业者提供理论指导和借鉴。

关键词：钢筋混凝土，框架结构，抗连续倒塌，设计

1.引言

自1968年英国的Ronan Point公寓发生连续倒塌以来，各国陆续在建筑结构设计规范中增加了抗连续倒塌方面的内容[1]。结构连续倒塌的发生是因为局部构件在遭遇偶然荷载后发生了破坏，随后这种破坏就像多米洛骨牌一样向周边发展，造成了范围更大、面积更广的破坏，这种破坏如果发生不但会对人员安全和财产损失造成不可估量的伤害，而且还会对社会造成一定的恶劣影响[2]。2001年美国“911”事件的灾难性后果使研究人员开始高度重视评估已有建筑结构抵抗连续倒塌的能力，并针对不同结构类型开展了大量的试验研究和数值分析。虽然国外对于这部分的研究已经较为成熟，但是大部分理论成果都不符合我国的实际情况，必须在一定程度上进行改进，根据结构的复杂性来对倒塌进行设计和分析。

2.抗连续倒塌概念

关于抗连续倒塌的定义，学术界尚未形成统一的观点。结构抗连续倒塌设计是指结构因偶然荷载造成结构局部破坏失效，继而引起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[3]。建筑物连续倒塌具有连锁性，且结构破坏与最初的破坏并不存在明显的比例关系。

3.完善结构设计方法

3.1完善概念设计

无论国外还是国内都非常重视结构抗倒塌概念设计，从整体结构的冗余度、结构的整体构造和延性等方面入手进行设计，提前对结构出现连续性倒塌的可能性进行分析，并预测倒塌出现的具体情况，有针对性地采取一些概念设计措施，能够在保证工程最大效益的基础上，提高结构的抗倒塌性能。

3.2优化框架梁和加强支撑构件设计

优化框架梁设计，采取有效措施增强框架梁的抗弯和抗剪能力，让结构体系保持平衡的状态，进而避免建筑物连续倒塌问题[4]。梁机制主要是指一种较好的结构整体弯曲效应，一般发生在结构的小变形阶段，即中柱失效后，利用刚性节点的弯矩来抵抗外荷载的抗倒塌机制（图1）。采取有效措施不断完善支撑构件设计，尤其是在建筑物中需要承受较高竖向荷载的框架柱设计，增强结构的抗剪力，优化结构的抗倒塌性能。

图1  框架抗连续倒塌梁机制                     图2 柱、墙拆除位置示意图

3.4拆除构件法和节点设计

拆除构件法是针对结构整体发生局部破坏来进行受力性能分析，考虑剩余结构的动力学响应进行设计（图2）。当建筑物框架发生破坏时，节点将与周围的梁、柱联系在一起共同承受外界荷载[5]。对于结构梁而言，当建筑物发生倒塌，节点失去作用，引起结构破坏。优化节点设计防止结构连续倒塌。

4.结论

钢筋混凝土框架结构连续倒塌已经成为威胁建筑结构安全的主要因素，防止结构的连续性倒塌应从最初的建筑设计就开始加以考虑，充分考虑结构设计和建筑设计各个阶段可能导致结构抗连续倒塌能力降低的各种因素。为加强建筑的稳定性和安全性，相关人员需不断完善概念设计、优化框架设计、加强支撑构件设计和节点设计以增强结构的抗连续倒塌能力。

参考文献

[1]韦婷玉等.ＲC框架结构抗连续倒塌研究[J].广西大学学报（自然科学版），20018,43(1)：179

[2]刘莉.浅谈钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的策略[J].建材技术与应用，2019.4．18

[3]黄华,刘笑笑等.工程结构连续倒塌破坏及性能提升技术研究现状[J].建筑科学与工程学报,2022,39(3):30-38.

[4]裴强等.梁—柱节点抗连续倒塌性能研究进展[J].科学技术与工程，2022,22(12):4696-4699

[5]黄华等.ＲC框架结构连续倒塌影响因素与破坏机制的研究现状[J].建筑科学与工程学报,2018,35(6):29-40.

项目基金：重庆工商职业学院科研项目（NDYB2020-10）。