結構抵抗連續性倒塌方法分析

杜正學 石教磊 劉寧

摘 要：當今，由于結構的局部破壞引起結構連續垮塌的現象越來越突出。本文就根據現有的事故、規范以及研究，提出防止結構整體倒塌的三大措施。分別是結構整體性檢查、構造措施和構件設計，并對相應的措施作出進一步分析，以供設計者參考。

關鍵詞：連續性倒塌；措施；分析

一、引言

近幾十年來，建筑向大型化、復雜化發展。與此同時，結構安全性要求越來越高。而通用的概率論可靠度分析僅能滿足結構在正常使用條件下的適用性。而如今，燃氣爆炸、恐怖襲擊和火災等突發事件越來越頻繁，結構往往由于局部的破壞而引起整體的倒塌，給生命和財產帶來巨大的損失。因此防止結構的整體倒塌的措施越來越迫切需要。我國近年來對此并無具體規范，盡在構造措施方面進行粗略的提及。著眼與此，本文就如何防止結構的整體破壞進行定性的分析，并提出相應的措施。

二、初始破壞形式

結構的連續性倒塌往往是由于某一子結構的局部破壞，使剩余結構不能有效承受由于初始破壞和損傷造成的不平衡荷載或內力變化，使剩余結構進一步發生破壞，從個人引發連鎖反應，最終導致結構的連續性倒塌。綜合已有事故，有可能引起結構連續性倒塌的形式有橫向承重結構和縱向承重結構的局部破壞。

三、防止結構連續性倒塌的措施

1.結構的定期檢查

房屋之所以能夠承受較大的使用荷載和各種自然因素，歸因于由于不同構件共同作用的結果，房屋作為一個整體，其任意局部的所害將對其整體性帶來嚴重的影響，因此在房屋的使用過程中，要對房屋作定期性檢查。主要針對的方面有兩種，分別是各構件是否達到設計要求和使用活動對構件帶來的影響。

首先是構件的施工是否達到設計要求。構件的設計是考慮了各種荷載效應，使構件在使用過程中能夠正常工作。但在實際過程中，由于材料的變異性等不確定性因素是施工后的構件與構件的設計狀況有一定的出入。因此，要對構件進行測量檢查以保證構件達到設計要求。此外，在房屋投入使用過程中，外界的各種因素也會對構件的承載力和耐久性有一定的影響，因此還要對構件做周期性的檢查。

其次是考慮使用活動對構件產生的影響。在使用者入住之前，總要進行一定的家具和設備安裝。為此需要在結構上安裝一系列的孔洞。若施工不當，在打孔過程中，有可能會導致鋼筋的斷裂或暴露。若鋼筋斷裂，則構件的抗彎、剪、扭的承載力就會降低，在相同荷載的作用下，就會首先發生破壞。若鋼筋暴露，在長期的使用過程中，受力鋼筋就會逐漸銹蝕，從而使其承載力達不到設計要求。

2.構造措施

合適的構造能夠顯著增加結構的剛度和整體性，并使結構在突發荷載的作用下能夠保持一定的承載力和延性，延緩構件的破壞以及減少初始破壞導致的損失，本文將從三個方面闡述構造措施。

（1）設置構造縫

局部構件破壞后，控制由此引起的破壞范圍是結構防連續性倒塌的目標。因此對于重要性建筑可以設置結構縫，對整體進行分區，一旦發生局部破壞，可將破壞控制在一定分區內，阻止結構的連續性倒塌。

（2）加強結構構件的連接構造措施

增強連接構造，能有效的提高結構的整體性增加結構的傳力途徑，從而提高結構的抗倒塌能力。拉結構造措施是保證結構整體性最簡單的方法。對于混凝土結構，在外圍構件中，縱向受力鋼筋可以拉通布置；結構的內部拉結可沿相互垂直的兩個方向布置在各個樓層，并與外部結構有效拉結。

（3）加強構件的延性

結構在局部破壞時，剩余結構進入到塑形。加強構件的延性3，可以提高剩余結構的塑性變形能力，增強剩余結構的塑形重分布能力，從而避免結構的連續性倒塌。

3.結構設計

（1）增加結構的冗余度

結構一旦發生局部破壞，原先承擔的內力就會傳遞到相鄰結構，從而使相鄰結構的內力增大，當相鄰結構的內力超過其設計要求時，就有可能破壞。從而引發連鎖反應，導致結構的連續性倒塌。若存在備用傳力途徑，可是發生破壞結構的內力沿著備用傳力途徑傳遞，是結構仍保持整體穩定。由此在結構方案布置時，要增加重點部分的冗余度，形成具有多個或多想的荷載傳遞路徑。

（2）重點結構部位的局部加強

在結構設計時，應綜合考慮結構的性質功能及周圍條件等各個因素，判斷出結構有可能發生突然荷載的部位，并對相應部位的豎向和橫向重要承重結構進行重點設計。從而使其能夠承受突發荷載的作用效應。

四、總結

總之房屋的安全設計到廣大人民的財產和生命安全，一旦發生整體倒塌，其帶來的后果能以估量。因此，作為設計者要充分考慮到結構能夠承受可重作用或者可能發生的情況，并進行巧妙地設計，使結構以最大的可靠度滿足結構的適用性。

參考文獻

[1]易偉建，何慶峰，肖巖. 鋼筋混凝土框架結構倒塌性能的實驗研究.建筑結構學報，28（5）：104-109.

（作者單位：武漢科技大學城市建設學院）