新高规抗连续倒塌设计及基本要求

新高规中增加了抗连续倒塌设计及基本要求。

结构连续倒塌是指因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引起与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。当偶然因素（如地震、风灾、爆炸、撞击、高温、设计施工失误和地基基础失效等）导致局部结构破坏失效时，如果整体结构不能形成有效的多重荷载传递路径，破坏范围就有可能沿水平或竖直方向蔓延，最终导致结构发生大范围的倒塌甚至是整体倒塌。

从1968年英国Ronan Point公寓（22层的装配式钢筋混凝土大板结构）由于局部住宅单元的煤气爆炸引起的房屋的连续倒塌，到2001年9月11日美国世贸中心大楼由于遭受飞机撞击，发生灾难性的连续倒塌事故，工程界越来越关注如何防止结构连续倒塌的问题。

提高结构抗连续倒塌的能力的主要方法是增加结构的整体牢固性（Robustness），或称结构的“鲁棒性”。对于那些整体牢固性好的结构，一旦个别构件破坏，其附近的结构构件仍可以弥补因局部破坏引起的传力构架的变化，保持承受竖向荷载的能力，防止结构发生联系破坏和倒塌。

美国NYC建筑法规提出转变途径法和局部抗力增强法两种防止连续倒塌的途径。

（1）转变途径法（Alternate Path Method）当结构失去某一关键构件时，通过转变受力途径仍能承受相应的荷载组合（即能确保结构的稳定，而不发生连续倒塌）。这里的关键构件指：一个单独楼板或两个相邻墙段形成的墙角，一根梁及其从属范围的楼板，一根柱或其他影响结构稳定的结构构件。

（2）局部抗力增强法（Specific Local Resistance Method）对结构设计中不能破坏的结构构件，控制构件的需供比DCR（Demand-Capacity Ratio）不大于2，并采用增加构件承载力的方法，确保在紧急情况下构件具有较大的强度储备，以保证结构的稳定。

可以采用拆除构件法进行防倒塌分析：1、对于一般住宅类建筑，去掉的限于房屋周边的主要承重构件。2、对于框架结构，去掉任一层的一根柱或一根梁。3、对于无梁楼盖体系，去掉整跨楼盖。4、对于承重墙结构，去掉长度为两倍墙高的一段墙。5、对支撑-框架结构，类似框架结构，可去掉一根柱或一根梁。6、对框架-剪力墙结构，参考以上体系，适当去墙、柱、梁或板。

抗连续倒塌概念设计要求

新高规第3.12.1条要求高层建筑结构应具有在偶然作用发生时适宜的抗连续倒塌能力，并提出了结构抗连续倒塌设计基本要求——安全等级为一级时，应满足抗连续倒塌概念设计的要求；安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。

所谓的连续倒塌概念设计，其主要内容包括：高层建筑结构不允许采用摩擦连接传递重力荷载，应采用构件连接传递重力合作；应具有适宜的多余约束性、整体连续性、稳固性和延性；水平构件应具有一定的反向承载能力，如连续梁边支座，非地震区简支梁支座顶面及连续梁、框架梁跨中支座底面应有一定数量的配筋及合适的锚固连接构造，防止偶然作用发生时，该构件产生过大破坏。

抗连续倒塌概念设计应符合下列具体规定：

1）应采取必要的结构连接措施，增强结构的整体性。

2）主体结构宜采用多跨规则的超静定结构。

3）结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、锚固破坏、节点先于构件破坏。

4）结构构件应具有一定的反向承载能力。

5）周边及边跨框架的柱距不宜过大。

6）转换结构应具有整体多次传递重力荷载途径。

7）钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底钢筋在支座处宜按受拉要求连续贯通。

8）钢结构框架梁柱宜刚接。

9）独立基础之间宜采用拉梁连接。

参考资料：田砾编著（2013.01）《工作的开始——高层建筑结构设计》P78-79