淺談鋼筋混凝土建筑抗連續(xù)倒塌策略

　　1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌機(jī)理研究由于偶然荷載的作用而造成的連續(xù)倒塌有可能發(fā)生在任何建筑物上。連續(xù)倒塌的通常定義為:由于部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而引起的在水平方向或垂直方向上結(jié)構(gòu)的連鎖性破壞而造成的整個(gè)結(jié)構(gòu)或大部分結(jié)構(gòu)的倒塌現(xiàn)象。另一種對(duì)連續(xù)倒塌現(xiàn)象的描述為:由于結(jié)構(gòu)中相對(duì)較小部分的破壞引起的連鎖反應(yīng)或是破壞的擴(kuò)散。準(zhǔn)確的評(píng)估連續(xù)倒塌的風(fēng)險(xiǎn)是十分困難的，這種困難主要是因?yàn)榕既缓奢d大小、性質(zhì)以及作用后果的不確定性。

　　2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的過程“破壞”是一個(gè)廣泛使用的詞，可以指結(jié)構(gòu)在荷載作用開始到荷載作用結(jié)束時(shí)不同階段的現(xiàn)象，可以指從混凝土出現(xiàn)微裂縫到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件喪失承載力或整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。破壞概念及定義的確定會(huì)影響到選擇什么合適的反應(yīng)量作為估計(jì)破壞程度的破壞參數(shù)。而倒塌是破壞中一個(gè)特定階段。連續(xù)倒塌是多種倒塌中的一種，指結(jié)構(gòu)受自然或人為條件下突發(fā)事件影響，發(fā)生局部破壞，但受建筑物本身的延性和連續(xù)性所限，可能導(dǎo)致建筑物發(fā)生連鎖反應(yīng)以至全部倒塌。

　　3 鋼筋混凝土建筑抗倒塌對(duì)策研究正如我們不能夠完全阻止地震的發(fā)生與破壞一樣，我們也不能要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受到偶然荷載的作用時(shí)完全不被破壞，那是很難實(shí)現(xiàn)的，也是不經(jīng)濟(jì)的。因此針對(duì)偶然荷載的作用，我們對(duì)建筑物的要求是能夠?qū)⑵淦茐姆秶拗圃谌藗兛梢越邮艿姆秶詢?nèi)，即要求建筑物具有抵抗連續(xù)倒塌的能力。結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力是指結(jié)構(gòu)因突發(fā)事件造成部分基本構(gòu)件突然失效時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)能自行調(diào)整內(nèi)力，阻止破壞過程的延續(xù)，從而保證結(jié)構(gòu)整體不至于破壞的能力。

　　3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗倒塌應(yīng)遵循的的原則防止建筑結(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(cái)產(chǎn)的損失?；诜乐沟顾哪康?，人們必然會(huì)想到增加建筑物對(duì)于偶然荷載的抵抗能力。然而，對(duì)于結(jié)構(gòu)抗力的增加，其導(dǎo)致的直接后果就是造價(jià)的增加。針對(duì)偶然作用進(jìn)行設(shè)計(jì)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗力，當(dāng)然會(huì)對(duì)于防止連續(xù)倒塌的發(fā)生起到一定的效果。但如果我們按照現(xiàn)有的可靠度水平針對(duì)偶然荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，增加的除了結(jié)構(gòu)的抗力以外，更多的是建筑的造價(jià)，到時(shí)候恐怕沒有幾個(gè)人愿意出錢建這樣的房子。從另一個(gè)角度來講，這實(shí)際上也是一種嚴(yán)重的損失。但如果我們將可靠度水平設(shè)置過低，又會(huì)不利安全。

　　3.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)倒塌一般方法對(duì)于抗倒塌設(shè)計(jì)，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的建筑類別設(shè)定不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)，然后針對(duì)不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)采取某種或者某幾種方法，以達(dá)到防止倒塌的目的。在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)之前，你首先要明確以下的幾點(diǎn)因素:

　　(1)所設(shè)計(jì)的建筑可能受到偶然事件威脅的風(fēng)險(xiǎn)是多少。如前所述，一個(gè)公共建筑或政府建筑面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)類似恐怖襲擊的偶然事件的要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的私人建筑。明確這一點(diǎn)是我們進(jìn)行抗倒塌設(shè)計(jì)的前提條件。

　　(2)所設(shè)計(jì)的建筑可能發(fā)生的初始局部破壞有多大。不同的初始局部破壞會(huì)引起截然不同的后果，設(shè)計(jì)師如果明確了建筑物所能夠遭受的初始破壞的程度，對(duì)于他改進(jìn)設(shè)計(jì)是大有裨益的。

　　3.3 防止連續(xù)倒塌的建筑措施面對(duì)連續(xù)倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，建筑師并不是無計(jì)可施的。雖然建筑師的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)出既能滿足業(yè)主的使用功能要求，又非常美觀的建筑。但防止建筑的連續(xù)倒塌仍然是建筑師所應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的一個(gè)課題。

　　(1)建筑師可以通過精心的場地規(guī)劃，在建筑周圍設(shè)置出足夠的緩沖空間，以減輕爆炸等偶然荷載對(duì)建筑物的作用。

　　(2)建筑師應(yīng)當(dāng)選擇合理的建筑形式，以提高建筑的抵抗連續(xù)倒塌能力。

　　3.4 防止連續(xù)倒塌的結(jié)構(gòu)措施面對(duì)建筑的連續(xù)倒塌，更重要的是從結(jié)構(gòu)上采取措施，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的冗余度、延性、連續(xù)性和整體性，以達(dá)到防止建筑連續(xù)倒塌的目的。

　　(1)加強(qiáng)關(guān)鍵構(gòu)件抵抗局部破壞的能力。加強(qiáng)關(guān)鍵構(gòu)件的抗破壞能力是最為直接的方法。通過對(duì)于結(jié)構(gòu)中容易受到外部威脅并且承擔(dān)主要荷載的關(guān)鍵構(gòu)件的加強(qiáng)，可以增強(qiáng)其抵抗破壞的能力是建筑物的局部破壞程度減到最小，從而達(dá)到防止連續(xù)倒塌的目的。

　　(2)增加結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的冗余度，改變荷載傳遞路徑。建筑物連續(xù)倒塌的發(fā)生過程，由于結(jié)構(gòu)局部破壞造成部分構(gòu)件失效，該構(gòu)件上部結(jié)構(gòu)的原有傳力途徑被阻斷，若不能形成新的傳力途徑，會(huì)產(chǎn)生連鎖的破壞，最終造成建筑物倒塌?；谝陨蠈?duì)連續(xù)倒塌的認(rèn)識(shí)，如果結(jié)構(gòu)具有充分的冗余度，在局部發(fā)生破壞以后，能夠通過余下的構(gòu)件，形成新的傳力途徑，就能夠阻止連續(xù)倒塌的發(fā)生。

　　(3)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性。對(duì)于爆炸這樣的偶然荷載，要使結(jié)構(gòu)能夠完全抵抗，而不發(fā)生破壞是不現(xiàn)實(shí)的。防倒塌設(shè)計(jì)的主要目的是最大限度的保護(hù)人員及財(cái)產(chǎn)，從而建筑發(fā)生較大的變形是允許的。重要的是整體結(jié)構(gòu)能夠通過個(gè)別構(gòu)件的較大變形以充分爆炸荷載產(chǎn)生的能量，達(dá)到法制連續(xù)倒塌的目的。這就需要結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有充分的延性、整體性和連續(xù)性。對(duì)建筑進(jìn)行分區(qū)，將破壞限制在獨(dú)立的區(qū)域以內(nèi)。這是一種反其道而行的方法。有些時(shí)候我們很難通過上面的方法是結(jié)構(gòu)足我們的方方面面的要求，這是我們可以在結(jié)構(gòu)上對(duì)于建筑進(jìn)行分區(qū)，使各區(qū)域各自獨(dú)立，各區(qū)域間聯(lián)系并不緊密，當(dāng)建筑受到局部破壞時(shí)，連續(xù)倒塌的發(fā)生由于各分區(qū)間薄弱層的阻斷，使連續(xù)倒塌限定在單獨(dú)的區(qū)域以內(nèi)，從而保護(hù)了其余的分區(qū)。