钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析与设防标准初探

摘要

为了提高建筑抵抗连续倒塌的能力，从2008年开始，我国修订的工程结构设计规范中，相继提出了防连续倒塌的设计原则，且正在编写防倒塌设计规程[44]。本文基于文献[44]给出的防倒塌设计方法，对一栋六层钢筋混凝土框架结构，在不同柱网布置、不同抗震设防烈度下的结构进行防倒塌设计，结果表明，若采用拆除构件法，绝大部分水平构件均无法满足防倒塌设计的要求，满足防倒塌设计的水平构件用钢量需增加12％～480％。若采用局部加强法，则几乎所有的柱均可满足防倒塌设计的要求。文中还编制了拆除构件法中的梁铰机制、悬索机制，以及局部加强法中柱弯矩的设计用表，为工程设计提供参考。
　　在上述算例设计分析的基础上，文中认为防倒塌设计应从提高竖向构件的抵抗偶然作用的能力入手，且应当大幅度提高竖向构件表面附加作用力。分析表明，竖向构件附加作用力应从目前规范[43]给的80kN/m2提高到200kN/m2～800kN/m2。大幅度提高竖向构件抵抗偶然作用的能力，是防倒塌设计的关键。结合美国国防部DoD提出的不同防御等级的概念，本文提出了抗连续倒塌设计的多道防线概念，提高竖向构件抵抗偶然作用的能力为第一道防线，水平构件的梁铰机制为第二道防线，水平构件的悬索机制或备用传力路径为第三道防线。相应的房屋防连续倒塌设防标准可分为四级，其具体技术措施为，低级:竖向构件抵抗偶然作用200kN/m2;中级:竖向构件抵抗偶然作用400kN/m2;高级:竖向构件抵抗偶然作用400kN/m2+梁铰机制或悬索机制;极高级:竖向构件抵抗偶然作用400kN/m2+梁铰机制+悬索机制或备用传力路径（角柱），或竖向构件抵抗偶然作用800kN/m2+梁铰机制（角柱）。

目录

声明

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 概述

1．1．1 连续倒塌的定义

1．1．2 建筑连续倒塌的典型事故

1．1．3 结构抗连续倒塌的研究意义

1．2 结构连续倒塌的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 结构抗连续倒塌的规范和规程

1．3．1 国外主要规范中抗连续倒塌的规定

1．3．2 我国现行规范

1．4 结构抗连续倒塌设计方法总结

1．5 本文主要研究内容

第二章 钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析

2．1 设计信息

2．2 大柱网连续倒塌验算

2．2．1 抗震设计的梁、柱配筋结果

2．2．2 角柱部位水平构件的梁机制倒塌验算

2．2．3 边跨中柱部位水平构件的梁机制倒塌验算

2．2．4 边跨中柱部位水平构件的悬索机制倒塌验算

2．2．5 角柱部位竖向构件的倒塌验算

2．2．6 边跨中柱部位竖向构件的倒塌验算

2．2．7 不同设防烈度的倒塌验算结果

2．3 小柱网连续倒塌验算

2．3．1 抗震设计的梁、柱配筋结果

2．3．2 角柱部位水平构件的梁机制倒塌验算

2．3．3 边跨中柱部位水平构件的梁机制倒塌验算

2．3．4 边跨中柱部位水平构件的悬索机制倒塌验算

2．3．5 角柱部位竖向构件的倒塌验算

2．3．6 边跨中柱部位竖向构件的倒塌验算

2．3．7 不同设防烈度的倒塌验算结果

2．4 柱的局部加强设计

2．4．1 局部加强法

2．4．2 柱的局部加强设计所需钢筋与抗震配筋的比较

2．4．3 柱的局部加强设计所需钢筋与抗风配筋的比较

2．5 本章小结

第三章 框架结构抗连续倒塌设计用表

3．1 荷载等效的原则

3．1．1 常规结构设计的荷载等效

3．1．2 抗倒塌设计的荷载等效

3．2 梁机制配筋率与等效荷载的关系

3．3 悬索机制配筋率与等效荷载的关系

3．4 局部加强法中柱弯矩设计用表

3．5 规律的应用

3．6 本章小结

第四章 钢筋混凝土框架抗连续倒塌设防标准

4．1 建筑抗连续倒塌设防分类

4．2 钢筋混凝土框架抗连续倒塌设防标准

4．2．1 低防御类别设防标准

4．2．2 中防御类别设防标准

4．2．3 高防御类别设防标准

4．2．4 极高防御类别设防标准

4．3 抗连续倒塌分等级多防线设计方法举例

4．3．1 按照低设防类别设计的每平米纵筋用量

4．3．2 按照中设防类别设计的每平米纵筋用量

4．3．3 按照高设防类别设计的每平米纵筋用量

4．3．4 按照极高设防类别设计的每平米纵筋用量

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录A

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文