建筑抗连续性倒塌的结构设计对策探讨

大量事实表明,在灾难面前,许多建筑由于结构整体性差,“抗倒塌能力”不足而垮塌。我国现行结构设计规范和标准基本上没有关于“抗倒塌设计”方面的内容。在参考国外抗倒塌设计方法的前提下,介绍连续性倒塌的概念,设计方法,并结合我国现行结构设计规范,提出了现阶段具有可操作性的结构抗倒塌设计对策。即通过间接设计法加强结构系统的整体性,增加结构的延性、连续性和冗余度,以及构件之间可靠的连接,达到避免建筑倒塌目的。此外,从结构选型、结构布置、细部构造等方面提出结构连续性倒塌的防止措施,以供参考。     

建筑结构连续倒塌概念设计

建筑结构的连续性倒塌已三成为国内外的一个研究热点.在对现有连续倒塌概念分析比较的基础上,给出结构发生连续性倒塌的主要特征及其本质,并分析抗震设计和抗连续倒塌设计的异同点,讨论基础设计在结构连续倒塌控制设计中的作用.     

解析混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法

近年来,随着各类偶然性突发事件的不断增多,使得结构连续倒塌事故的发生几率有所增加。由于大部分结构体系都是在正常荷载作用下进行设计的,这就造成这些结构在偶然荷载作用下的抗连续性倒塌能力不足,一旦发生连续性倒塌事故,都会造成楼毁人亡的严重后果。为此,在对结构进行设计时,应当采取有效的设计方法来防止连续性倒塌现象的发生。基于此点,本文就混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法进行浅谈。     

结构抗连续倒塌设计

安全性是结构设计中的第一原则,对于安全等级要求较高的建筑还应进行抗连续倒塌设计,即结构某部位在偶然荷载作用下发生局部破坏时,结构能保证结构的整体稳定性。本文首先阐述了结构连续性倒塌的概念,分析了结构抗连续性倒塌设计的主要方法,提出了提高结构抗连续倒塌能力的措施,最后结合案例进行了探讨,希望给类似项目提供点参考。     

关于结构抗连续性倒塌破坏的综述

介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计定义,指出美国的定义相对合理,综合抗连续倒塌设计原则、我国建筑结构的现实状况和现阶段结构抗连续性倒塌的研究成果,提出了结构抗连续性倒塌的设计方法、拉结强度设计方法,并给出了有关配筋构造措施。     

建筑结构抗连续倒塌研究进展

通过对抗连续倒塌设计的提出,介绍了国外规范关于结构抗连续性倒塌的设计方法,目前国内抗连续倒塌的相关试验及研究成果以及我国规范在抗连续倒塌设计中的目标要求。在工程经验及研究的基础上,总结了提高结构抗连续性倒塌的若干措施及建议,最后提出了结构抗连续倒塌研究的发展方向。     

钢筋混凝土多层框架结构抗连续倒塌分析

在国内外关于结构抗连续性倒塌的研究现状及主要成果基础上,总结了结构抗连续性倒塌设计方法,运用PKPM软件作为计算手段,采用拆除构件法对钢筋混凝土框架结构进行抗连续性倒塌能力研究.     

建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状

纽约世贸大楼遭受大型客机撞击后引起的结构倒塌事故是从局部楼层的破坏向其他各楼层扩展的连续性倒塌过程,这种最终的完全倒塌或相对于初始局部破坏的大范围倒塌,导致了大量的人员伤亡和巨大的财产损失.国外针对突发事件下结构抵抗连续性倒塌的课题研究历经数十年,形成了明晰的抗倒塌设计思想,提出拉结力设计和备用荷载路径分析等方法,但在诸多方面仍未充分展开,尚难以与传统的结构设计方法相融合.将对结构连续性倒塌控制与设计方法、结构鲁棒性能和冗余特性评价等问题作出评述,并针对大跨结构体系的抗倒塌研究作一探讨,最后结合工程实例,简单讨论倒塌事故的过程和防倒塌设计的注意点.     

结构连续倒塌分析研究现状及设计方法综述

对目前国内外结构连续倒塌分析与设计方法的研究现状进行了归纳和比较,指出连续性倒塌分析可分为倒塌风险评估和倒塌仿真两种类型,概述了当今结构抗连续性倒塌的设计方法,并探讨了结构连续倒塌分析的前沿研究,以指导结构设计工作。     

混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法

介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计目标和有关设计规定。结合按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构的实际情况和抗连续倒塌设计目标,在大量分析研究的基础上,提出了对我国框架结构抗连续性倒塌的概念设计方法、拉结强度设计方法和拆除构件设计法,并给出了有关配筋构造措施。     

防止框架结构连续性倒塌的措施

从控制偶然事件的发生和防止框架结构发生连续倒塌间接设计法的角度,总结和提出了一些防止框架结构发生连续倒塌的建筑和结构措施,着重阐述了加强框架结构的整体性、连续性、延性和冗余度的措施,以此提高框架结构抗连续倒塌的能力。     

RC框架结构连续倒塌影响因素与破坏机制的研究现状

鉴于近年来国内外连续倒塌事件时有发生,并带来大量的人员伤亡和巨大的经济损失,针对当前影响结构倒塌性能的主要因素及其倒塌破坏机制研究进展进行了综述。结果表明:楼板对结构抗连续倒塌的作用不可忽略;柱失效位置和柱距对结构抗连续倒塌性能具有重要影响;与不考虑节点影响时相比,考虑节点影响时结构的抗连续倒塌承载力降低;填充墙和抗震设计对结构抗连续倒塌能力有益;框架梁上先后作用梁机制（压拱机制）和悬链线机制,板上先后作用压膜机制和拉膜机制,但不同构件作用机制之间的耦合作用和度量指标等研究不足;今后的研究中要加强试验测试工作和倒塌影响的定量化研究,并体现到设计方法中,同时要加强偶然荷载的碰撞冲击对结构倒塌性能的影响研究。     

火灾下大空间网架结构的抗倒塌分析方法

基于性能化防火设计方法和结构连续性倒塌设计方法,提出性能化抗倒塌分析方法,并通过开发相应的有限元程序模块(FireStru)连接具体的火场模拟结果,实现结构火灾反应计算过程。其中采用的非线性静力分析方法可以进行结构在局部构件破坏后的抗倒塌分析,并判断结构是否倒塌、是否局部倒塌或是否整体倒塌。最后,通过一具体的体育场馆结构进行验证,从而为其在火灾下的结构安全提供科学依据。     

The cost of satisfying design requirements on progressive collapse resistance – Investigation based on structural optimisation

This work is concerned with the explicit treatment of progressive collapse resistance within the structural design process. Progressive collapse resistance is associated with the damage tolerance of a structural system and controls the ability of the system to sustain local damage by absorbing the potential of triggering system collapse and suffering disproportionally large consequences. This work focuses on the design of elastoplastic steel frames. The measure of progressive collapse resistance employed is expressed as a ratio comparing the limit loads obtained with elastoplastic analyses of the intact structure and of an artificially damaged structure (‘damage’ is caused by the notional removal of a column from the intact structure). This measure is used to incorporate a constraint on progressive collapse resistance into a structural design optimisation formulation, which – in its classical form – takes only standard design code constraints into account and aims at minimising the structural cost. The developed optimisation approach is capable of producing cost-effective structural designs with acceptable system damage tolerance. By enforcing the satisfaction of the additional design requirement on progressive collapse resistance, structural cost is inevitably increased due to the need for extra material. This increase is quantitatively explored with the presented structural design optimisation approach.     

Building Design for Abnormal Loads and Progressive Collapse

Abstract:   A progressive collapse is a structural failure that is initiated by localized structural damage and subsequently develops, as a chain reaction, into a failure that involves a major portion of the structural system. The collapse of the Ronan Point Tower in Canning Town, London, United Kingdom in May, 1968 prompted numerous efforts to develop structural design criteria for progressive collapse resistance. A series of papers and reports appeared in the decade following the Ronan Point collapse, and attempts were made to implement provisions addressing progressive collapse and enhancing general structural integrity in codes and standards. Improved building practices and design procedures to control the likelihood of progressive collapse now are receiving heightened interest by engineers, architects, and standards organizations in the aftermath of the tragedy of September 11, 2001. Advances in the science underlying structural design and the development of structural reliability and risk analysis tools now permit design strategies that would have been considered infeasible 30 years ago. This article provides a critical appraisal of key research products that provide a basis for designing a structural system to withstand local damage without the development of a general structural collapse, and identifies strategies that currently are feasible to implement in the General Design Requirements in ASCE Standard 7, minimum design loads for buildings, and other structures. The article concludes with a discussion of research challenges to further enhancement of design practices, with particular emphasis on needed support for structural engineering analysis and design from advanced computation and information technologies.     

基于GSA指南的RC框架抗连续倒塌的线性静力分析

结构连续倒塌分析是结构抗连续倒塌能力评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前土木工程界国内外的热点研究领域.结构连续倒塌的分析方法有线性静力分析、非线性静力分析、线性动力分析和非线性动力分析4种.基于设计效率和实用性,本文采用GSA指南的静力线性分析方法,对按我国规范设计的5层钢筋混凝土结构进行连续倒塌分析,选取不同位置拆除承重构件并计算剩余结构破坏情况的性能指标DCR值,最后,根据DCR值考察其抗连续倒塌能力.     

钢筋混凝土框架抗倒塌与抗震设计的对比分析

以一栋六层框架结构为例,对其抗倒塌设计与抗震设计的结果进行了分析,研究结果表明,抗倒塌设计不同于抗震设计,并提出抗倒塌设计的一些措施,为将来工程抗倒塌设计和相关方面的设计提供了参考依据。     

莫斯科中国贸易中心工程防止结构连续倒塌设计

建筑抗倒塌问题近年来在欧美国家得到广泛关注。结合莫斯科中国贸易中心工程的防止结构连续倒塌设计,比较了国外一些相关设计规范和标准之间的相互关系,提出满足俄罗斯规范要求的防止连续倒塌设计计算方法,并将其与正常情况下的结构计算进行比较,找出其中带规律性的问题。