結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)研究方法探析

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1、結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)研究方法探析　　[摘要]在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，保證結(jié)構(gòu)的安全是首要考慮的問題，在設(shè)計(jì)過程中能防止結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌對安全起到重要保障。拆除構(gòu)件設(shè)計(jì)法、拉結(jié)度法、多重荷載路徑法是我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常用的方法，本文就結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)分析方法進(jìn)行探討。[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)；連續(xù)性；倒塌；設(shè)計(jì)方法中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A一、前言在我們的日常生活中重大的倒塌事故時有發(fā)生，一旦發(fā)生倒塌事故必然會對我們?nèi)粘Ｉ詈腿藗兊纳敭a(chǎn)造成影響，社會影響也十分的惡劣。因此，我們在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中

2、首先要保證結(jié)構(gòu)的安全性，在發(fā)生地震、海嘯等自然災(zāi)害的情況下保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生連續(xù)性倒塌，這就需要我們從設(shè)計(jì)上對結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌問題進(jìn)行考慮。二、主要設(shè)計(jì)分析方法總結(jié)通過對各國規(guī)范的介紹可歸納結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法主要可以分為兩大類：1、針對偶然作用進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在偶然作用下仍然具備一定的承載能力；92、針對局部被破壞進(jìn)行設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)具備多道傳力路徑，允許一定程度的破壞但不發(fā)生坍塌。針對局部破壞所采用的設(shè)計(jì)方法分為間接設(shè)計(jì)與直接設(shè)計(jì)兩大類。間接設(shè)計(jì)一般是指那些概念性的措施；而直接設(shè)計(jì)主要為拆除構(gòu)

3、件法和關(guān)鍵構(gòu)件法。三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的原則1、抗倒塌設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性9防止建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌的最根本目的是為了減少由于倒塌而引起的人員和財產(chǎn)的損失。基于防止倒塌的目的,人們必然會想到增加建筑物對于偶然荷載的抵抗能力。然而,對于結(jié)構(gòu)抗力的增加,其導(dǎo)致的直接后果就是造價的增加。在我國現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中,采用的是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。通常結(jié)構(gòu)上的作用,除永久作用以外,都是不確定的隨機(jī)變量,有時還與時間參數(shù)、甚至與空間參數(shù)有關(guān)。這種設(shè)計(jì)方法將結(jié)構(gòu)上的作用效應(yīng)作為隨機(jī)變量,采用概率論的方

4、法進(jìn)行描述。對于爆炸這種偶然荷載的作用,從統(tǒng)計(jì)學(xué)上來講,其有兩個重要特征是我們在研究結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能時不容忽視的：一是具有極度的不確定性。這種荷載的作用時間,作用在結(jié)構(gòu)上的位置,作用的大小以及以何種方式作用在結(jié)構(gòu)上都難以確定。二是這種作用從概率上來講屬于小概率事件,在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中不考慮這種小概率事件。與之相矛盾的是,一旦小概率發(fā)生,就會產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果。針對偶然作用進(jìn)行設(shè)計(jì),增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗力,會對防止連續(xù)倒塌發(fā)生起到一定效果。如果按現(xiàn)有的可靠度水平針對偶然荷載進(jìn)行設(shè)計(jì),除了增加結(jié)構(gòu)的抗力以外,更

5、多的是結(jié)構(gòu)造價的增加。在建筑的造價與安全風(fēng)險之間是二者的平衡關(guān)系。結(jié)構(gòu)危險程度的降低帶來的是結(jié)構(gòu)造價的顯著升高；如果過分的強(qiáng)調(diào)降低造價,帶來的是使結(jié)構(gòu)風(fēng)險的加大,同時由于風(fēng)險的增加,將會造成結(jié)構(gòu)破壞損失的加大,從而增大了結(jié)構(gòu)的實(shí)際成本。因此,我們應(yīng)當(dāng)將選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到結(jié)構(gòu)造價與風(fēng)險的平衡。從防止連續(xù)倒塌的角度來說,我們要做的就是,找到經(jīng)濟(jì)性與安全性的平衡點(diǎn),從而能夠做到既滿足抗倒塌的要求,又能夠?qū)⒃靸r降到人們可接受的范圍以內(nèi)。2、設(shè)計(jì)與災(zāi)害源不相關(guān)的原則9因?yàn)榕既缓奢d的作用是很難確定的,針對偶

6、然荷載的作用,讓建筑物提供特定的抗力,從而使其能夠提供抗倒塌能力,從經(jīng)濟(jì)上來講也是代價高昂的,這有違于我們前面所講的經(jīng)濟(jì)性原則。對于有求具有很高抗爆能力的軍用設(shè)施,具有明確的設(shè)防要求,通?？梢允孪燃俣ㄆ湓O(shè)防目標(biāo),并針對該目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但對于民用建筑來講,其可能遭受的偶然荷載的作用是不明確的,我們無法設(shè)定具體的目標(biāo)。因此,我們在討論抗連續(xù)倒塌的原則時,應(yīng)當(dāng)忽略引起連續(xù)倒塌的災(zāi)害源,從而能夠使我們針對特定的結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài),提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。因?yàn)槲覀冞M(jìn)行抗倒塌設(shè)計(jì)的目的是防止連續(xù)倒塌的發(fā)生,而不是要求建筑

7、具有抵抗特定荷載的能力,所以只要我們提出在局部破壞以后結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài),然后針對這種特定狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì),而不用事先知道偶然荷載的大小以及發(fā)生的概率等。四、主要設(shè)計(jì)方法1、拆除構(gòu)件設(shè)計(jì)法在現(xiàn)有抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法中，拆除構(gòu)件設(shè)計(jì)方法是最為準(zhǔn)確可靠的設(shè)計(jì)方法。為準(zhǔn)確的確定結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，拆除構(gòu)件設(shè)計(jì)方法有兩個關(guān)鍵問題需要解決。（一)結(jié)構(gòu)倒塌過程的復(fù)雜性。結(jié)構(gòu)的倒塌破壞是一個非常復(fù)雜的非線性動力過程，而結(jié)構(gòu)的非線性動力計(jì)算代價高昂且對設(shè)計(jì)人員也有很高要求。故目前較為先進(jìn)的規(guī)范都根據(jù)建筑物的復(fù)雜程度和重要性

8、等級建議了不同的倒塌過程模擬方法。對于特別復(fù)雜或特別重要的建筑物，需要采取非線性動力計(jì)算。而對于其他建筑物，可以采用線彈性靜力、線彈性動力、非線性靜力等近似計(jì)算方法。并通過引入動力放大系數(shù)、強(qiáng)度折減系數(shù)等經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來近似考慮結(jié)構(gòu)倒塌的動力過程和彈塑性影響。就我國目前工程實(shí)踐情況而言，宜可參考此類做法。故本文重點(diǎn)研究了拆除構(gòu)件分析的非線性動力計(jì)算，并以此分析結(jié)果為依據(jù)，給出線彈性靜力計(jì)算模型和設(shè)計(jì)方法。（二)初始破壞構(gòu)件的不確定性。9實(shí)際結(jié)構(gòu)的構(gòu)件眾多，如果再考慮多個構(gòu)件