房屋建筑防倒塌设计规程中国工程建设标准化协会文档格式.docx

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建筑结构局部或整体从其原有位置向下塌落的破坏形式。

2.1.7连续倒塌progressivecollapse

由结构局部构件初始破坏，扩展到其它结构构件连续破坏，导致结构大范围倒塌，甚至整体倒塌。

2.1.8整体牢固性robustness

当房屋建筑遭受偶然作用时，结构保持其整体稳定、不出现因局部破坏而引起大范围倒塌的能力。

2.1.9失效lossofcapacity

结构构件因丧失承载能力而退出工作。

丧失承载能力可包括：

内力大于承载力，材料压溃或断裂，构件整体失稳，变形大于允许变形，连接破坏等。

2.1.10耐火极限fireresistanceduration

建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去承载能力或完整性破坏或失去隔火作用时止所经历的时间，单位为小时（h）。

2.1.11使用阶段serviceperiod

建筑结构从交付使用到拆除、设计基准期和设计使用年限三者中最长的时间段。

2.1.12加固strengthening

提高建筑结构整体牢固性和构件抗力的技术措施。

2.1.13改造renovation

改变房屋建筑功能的技术措施。

2.1.14附设结构物ancillarystructure

不属于结构主体、但将作用效应传递给结构主体、独立承受作用的骨架，如安装在建筑上的广告架、塔架等。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

Q1k——施工活动诱导荷载标准值；

Q2k——施工活荷载标准值；

QVk——竖向可变荷载标准值；

Rd——构件承载力设计值；

Sd——荷载（作用）效应组合的设计值；

SL——水平荷载效应设计值；

SV——重力荷载组合的效应设计值；

SGk——永久荷载效应标准值；

SMGk——模板及其支架自重效应标准值;

SSk——雪荷载效应标准值；

STk——火灾下结构温度效应标准值；

SQk——楼面或屋面活荷载效应标准值；

SQ2k——施工活荷载效应标准值；

SWk——风荷载效应标准值；

V——层剪力设计值；

Vu——层受剪承载力

Vun——罕遇地震作用下的地震剪力

p（t）——作用在剩余结构与被拆除构件上端的连接节点的动力荷载向量时程；

q——均布线荷载标准值；

Δ——梁板跨中竖向挠度限值；

∆y——预期损伤部位的屈服变形；

∆t——罕遇地震下预期损伤部位的总变形；

Δup——结构薄弱层（部位）弹塑性层间位移；

ε——应变；

——钢筋热徐变率；

ε

——当前钢筋热徐变；

μ——延性系数；

θ——构件组合的塑性转角设计值；

[θ]——构件的塑性转角限值；

[θp]——弹塑性层间位移角限值；

σ——正应力。

2.2.2材料性能

Cc——温度为T时混凝土的比热容；

Ec——常温下混凝土的弹性模量；

EcT——温度为T时混凝土的弹性模量；

ET——温度为Ts时钢材的弹性模量；

cg——烟气比热容；

f——常温下钢材强度设计值；

[f]——模板支架立杆的强度设计值；

fc——常温下混凝土轴心抗压强度；

fcT——高温下混凝土轴心抗压强度；

fstk——钢筋极限抗拉强度标准值；

fvE——砖砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值；

fy——钢材屈服强度；

fyT——高温下温度为Ts时钢材的屈服强度；

ζ0——结构的初始阻尼比；

ζm——结构第m阶模态的等效阻尼比。

2.2.3几何参数

A——截面面积；

ΣA——层横向或纵向墙体横截面面积之和；

AFloor——竖向构件从属楼面面积；

An——钢框架梁有效截面面积；

AsT——拉结钢筋的截面面积；

L——水平构件的跨度；

Wnx——钢框架梁绕强轴弯曲的净截面模量；

h——薄弱层楼层高度；

lb——模板支架立杆中心点至倾覆支点之间的间距

lw——风荷载作用点至模板支架立杆作用点之间的间距。

2.2.4计算系数

Ad——动力放大系数；

C——结构影响系数；

D——热释放速率系数；

Fe——结构层偏心率增大系数；

Fes——地震层剪力增大系数；

Fs——结构层刚性率增大系数；

Η——建筑室内的通风系数；

Re——多遇地震作用下的层偏心率；

Rs——多遇地震作用下的层刚性率；

Ф——构件稳定性系数；

Ωs——超屈系数；

ψq——可变荷载的准永久值系数；

χT——高温下钢材弹性模量折减系数；

α——对流、辐射换热系数之和；

βb，βc——分别为梁机制和悬索机制弹塑性内力修正系数；

γ——层抗震能力系数；

γ0——结构重要性系数；

γG——永久荷载分项系数；

γL——水平荷载分项系数；

γQ——活荷载分项系数；

γRE——承载力抗震调整系数；

γS——雪荷载分项系数；

γT——温度作用分项系数；

γW——风荷载分项系数；

γx——钢框架梁的截面塑性发展系数；

ηcT——高温下混凝土轴心抗压强度折减系数；

ηT——高温下钢材屈服强度折减系数；

λc——温度为T时混凝土的导热系数；

φf——楼面或屋面活荷载频遇值系数；

φq——楼面或屋面活荷载准永久值系数。

2.2.5其它

T——温度；

m——模板支架立杆的数量；

t——时间。

3基本规定

3.1一般规定

3.1.1建筑结构抗倒塌设计可包括下列三个阶段：

建造阶段，使用阶段，加固、改造和拆除阶段。

【说明】本规程将建筑结构抗倒塌设计分为三个阶段。

建筑结构在建造阶段，以及加固、改造和拆除阶段，也有可能因偶然作用引起倒塌，也应进行抗倒塌设计。

加固、改造是在建筑结构使用阶段进行的，但从抗倒塌设计角度，与拆除阶段抗倒塌设计有共同之处，因此将其归入拆除阶段。

使用阶段抗倒塌设计，是在建筑结构的设计阶段完成，是最受关注的抗倒塌设计，是建筑结构的建设方和设计方的工作；

建造阶段抗倒塌设计，是建设方、设计方和施工方共同的工作；

加固、改造和拆除阶段抗倒塌设计，是房屋建筑的业主、相关设计方和施工方共同的工作。

3.1.2建筑结构抗倒塌设计可采取“防”和“抗”两种方法。

“防”可包括：

避免直接遭受爆炸、撞击等偶然作用，减小偶然作用及偶然作用效应，控制偶然作用的影响范围等。

“抗”可包括：

使结构具有整体牢固性，使结构成为超静定结构，使构件、连接具有足够大的承载能力和变形能力等。

【说明】为避免建筑结构发生倒塌，应在两个方面进行设计，即“防”和“抗”，本条对“防”和“抗”做了宏观规定。

本规程的主要内容为“抗”。

3.2防倒塌措施

3.2.1建筑结构防地震倒塌可采取下列措施：

1避开发震主断裂带及地质灾害影响区域；

2隔震；

3采用消能减震装置；

4采用高强高性能材料，采用轻质非结构构件。

【说明】地震及地震引发的地质灾害是不可避免的自然灾害，建筑选址避开发震主断裂带及地质灾害影响区域，可以有效避免地震引起的建筑倒塌。

隔震可以减小主体结构的地震作用，消能减震可以减小地震作用输入到结构构件上的能量。

减小结构自重及非结构构件的重量，可以减小结构的地震作用，减轻非结构构件的破坏。

3.2.2建筑结构防爆炸引起的连续倒塌可采取下列措施：

1限制建筑内的可爆炸物的爆炸能量；

2将可爆炸物放置在建筑的可控位置；

3设置可泄爆的围护结构；

4降低爆炸可能丧失承载力的构件在结构中的重要性；

5设置隔离装置，将可能的移动爆炸源隔离在爆炸影响距离以外。

【说明】本条规定的目的是减小爆炸的影响范围，或者避免建筑受到爆炸袭击。

3.2.3建筑结构防撞击引起的连续倒塌可采取下列措施：

1对易遭受撞击的结构构件设置防撞击设施或设置避免撞击的警示标识；

2提高易遭受撞击的结构构件的承载能力和变形能力，采用不易失效的构件。

【说明】防止结构构件被撞击是建筑结构预防撞击倒塌的最有效措施。

提高构件承载能力和变形能力的措施之一是采用钢－混凝土组合构件，包括：

钢管混凝土构件，钢骨混凝土构件等。

3.2.4建筑结构防火灾引起的连续倒塌可采取下列措施：

1限制建筑的火灾作用；

2设置烟感和自动喷淋设施；

3根据火灾作用设计相关构件的耐火极限，并根据相关规范的要求取其较大值；

4根据火灾作用设计相关构件及连接的承载力。

【说明】火灾作用与建筑中可燃物质的总量有关，火灾作用越大，火灾燃烧时间越长，火灾升温越高。

设置烟感和自动喷淋设施可以减小火灾发生的概率。

根据火灾作用设计相关构件和连接的耐火极限及防火保护措施，可以有效提高构件和连接的抗火灾倒塌能力。

4建筑结构抗连续倒塌设计

4.1一般规定

4.1.1经抗连续倒塌设计的建筑结构，应具有整体牢固性或整体稳固性，偶然作用造成的个别构件失效不应导致其他构件失效。

【说明】本条规定了建筑结构抗连续倒塌设计的目标，即个别构件失效不应导致其他构件失效。

4.1.2建筑结构抗连续倒塌设计可采用概念设计法，拉结构件法，拆除构件法和局部加强法。

【说明】本条规定了建筑结构抗连续倒塌的设计方法。

概念设计法以定性设计为主，其中有些定性设计需通过定量设计予以实现。

拉结构件法是设置竖向、水平通长钢筋，并采取有效的连接锚固措施，将结构连成一个整体。

拆除构件法是建筑结构抗连续倒塌最常用的设计方法，美国有关标准称之为AlternatePathMethod（简称AP法），我国现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010及现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3称之为拆除构件法。

拆除构件法首先从结构计算模型中移除按一定规则选定的一根受力构件，模拟结构构件瞬时失效，然后对剩余结构在规定的荷载作用下进行力学计算，由剩余结构构件的内力或变形，根据本规程规定的接受准则，评定是否导致其他构件失效。

对于需要通过提高承载力以承受特殊荷载的结构构件，可采用局部加强法进行设计，降低其破坏的概率及破坏程度。

4.1.3建筑结构抗连续倒塌计算模型的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条件等，应根据结构实际情况确定，各种近似假定和简化应符合结构的实际工作状况。

【说明】宏观规定了建筑结构抗连续倒塌的计算模。

4.1.4建筑结构抗连续倒塌构件截面承载力计算时，材料强度取值应符合下列规定：

1混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度可取其标准值。

2钢筋强度，轴力作用下正截面承载力计算和斜截面承载力计算时可取屈服强度标准值，受弯承载力计算和受拉承载力计算时可取极限强度标准值。

3钢材强度，正截面承载力计算时可取屈服强度的1.2倍，受剪承载力计算时可取屈服强度。

【说明】本条材料强度取值参照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010的规定确定。

4.2概念设计法

4.2.1建筑结构抗连续倒塌概念设计宜符合下列规定：

1结构具有传递和承受偶然作用的途径和能力；

2预期产生大变形的结构构件具有良好的变形能力；

3可能遭受爆炸威胁的结构构件，具有一定的反向荷载承载能力；

4构件之间连接的承载力应大于构件的承载力，并具有支持构件大变形的能力；

5结构之间的连接具有抗结构坍塌的能力；

6非结构构件与结构构件之间有效拉结。

【说明】本条从原则上规定了建筑结构抗连续倒塌概念设计的要求，本节下列各条分别规定了钢筋混凝土建筑结构、民用建筑钢结构、大跨空间钢结构以及砌体结构抗连续倒塌概念设计的要求。

4.2.2房屋建筑钢筋混凝土结构抗连续倒塌概念设计宜符合下列规定：

1结构构件避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘结破坏先于钢筋破坏；

2框架梁柱刚接连接；

3采用现浇混凝土楼、屋盖，当采用装配整体式楼、屋盖时，采取措施确保楼、屋盖的整体性；

4采用无梁楼盖时，可采取下列加强措施：

1）在楼板内设置钢筋暗撑或型钢暗撑；

2）适当加宽柱上板带中设置的暗梁宽度。

【说明】钢筋混凝土建筑结构抗连续倒塌概念设计，除宜符合第4.2.1条的规定外，尚宜符合本条规定。

第4款为提高无梁楼盖抗连续倒塌的措施。

4.2.3民用建筑钢结构抗连续倒塌概念设计宜符合下列规定：

1框架梁柱刚接连接；

2平面类的轻型钢结构的平面外稳定性不低于其平面内稳定性；

3避免因构件失效引起其他构件整体失稳。

【说明】调查表明，构件整体失稳、焊缝拉断和局部结构失稳是造成坍塌的主要原因。

钢结构抗连续倒塌设计应重视这三个问题。

4.2.4钢框架梁与柱的刚性连接宜符合下列规定：

1偶然作用下钢框架柱失效时，框架能提供跨越失效柱的连续拉结路径，梁与柱的连接具有足够大的抵抗拉力的能力。

2梁与柱的刚性连接具有足够的韧性，以及足够的受扭承载力和绕弱轴的受弯承载力。

3梁端具有足够大的转动能力。

【说明】研究表明，钢框架构件一般能够满足倒塌受力模式下构件抗力及变形的需求，梁柱连接的承载能力和变形能力是决定钢框架抗倒塌能力的关键。

本条对钢框架梁柱刚性连接的要求进行了规定。

第1款，能够提供连续拉结路径的连接，意味其具有使跨越失效柱的水平构件从弯曲模式转变为悬索机制，从而实现拉结模式传力的能力。

梁柱连接抵抗的轴拉力指由悬索机制产生的沿梁变形后轴线切向的拉力。

建议梁与柱的刚性连接优先采用栓焊混合连接的方式，以有效阻断或延缓连接处的连续破坏，使拉结能力充分发挥。

第2款，足够的韧性是指在框架柱失效情况下连接不发生断裂或局部断裂后仍能维持足够的竖向承载力。

第3款，框架柱失效的情况下，梁端可能进入塑性，发生比较大的塑性转角，梁端的转动能力应大于梁端的塑性转角。

4.2.5大跨空间钢结构抗连续倒塌概念设计宜符合下列规定：

1具有足够多的冗余度、明确的内力重分布路径，支座附近杆件的应力比小于其他杆件的应力比。

2对于大跨桁架结构，宜适当加强跨中的弦杆与端跨的腹杆，适当加密屋面水平支承，加强檩条等屋盖平面外拉结构件连接的抗拉能力，设置联系次桁架；

采用连续檩条，也可采用端部为刚性连接的檩条。

3对于张弦结构，钢索及其锚固连接的传力应可靠，适当加强托架或纵向连系桁架的刚度及承载力，并加强檩条等屋盖平面外拉结构件连接的抗拉能力；

4对于网架与网壳结构，适当加强支座范围的杆件，以及跨中弦杆。

【说明】大跨钢结构与房屋建筑结构有较大差异。

本条第2、3、4款分别规定了几种常见大跨钢结构抗连续倒塌的概念设计。

大跨桁架结构的弦杆失效会在结构中形成所谓的“转动铰”受力模式，使结构局部丧失抗弯能力。

弦杆破坏将显著影响内力重分布，因此需要适当加强跨中的弦杆；

腹杆失效会在结构中形成所谓的“滑移面”受力模式，使结构局部丧失抗剪承载能力，因此需要加强剪力最大位置（跨端）的腹杆；

水平支撑和檩条等屋盖平面外构件将单榀桁架拉结在一起、发挥空间作用。

檩条与桁架刚性连接对改变屋面荷载的跨越方向并遏制屋架的平面内倒塌是非常有效的。

对于张弦结构，钢索破断对其连续倒塌破坏是敏感的，故保证钢索的有效传力及索头的可靠锚固是张弦结构抗连续倒塌的重要措施。

较大的托架（或连系桁架）刚度对钢梁或桁架的独立承载是非常有利的，充分的约束支撑作用可使钢梁或桁架继续发挥拱的受力机制，避免出现过大的截面弯矩而倒塌破坏；

同大跨桁架结构一样，发挥檩条的抗弯能力对遏制或阻断结构的连续性倒塌是有效的，它可以在张弦结构平面体系丧失承载能力时改变屋面荷载的传递路径并继续承载。

对于网架与网壳结构，柱周围和柱网轴线等主要传力路径上的杆件破坏更容易影响结构的内力重分布，特别是对于容易发生失稳的受压构件。

另外，对于由强度控制的大跨空间结构（如桁架或多层网架），下弦或下层构件的悬链线效应对抵抗连续性倒塌是有利的，因此宜重视下弦等下层结构构件的连续性可靠连接；

对于由稳定控制的大跨空间结构，特别是单层网壳结构，设置局部多层来提高结构的整体刚度对抵抗连续性倒塌是有益的。

4.2.6房屋建筑砌体结构抗连续倒塌概念设计宜符合下列规定：

1弹性方案砌体结构应采用现浇混凝土楼（屋）面板和楼梯；

2刚弹性方案砌体结构可采用装配整体式楼（屋）面板和楼梯；

3刚性方案砌体结构的下列部位应采用现浇楼（屋）面板和楼梯：

1）易遭受撞击影响的墙体附近；

2）存有可爆炸物房间的楼（屋）面板和附近的楼梯。

【说明】装配式楼（屋）面板和楼梯的整体性一般比现浇楼（屋）面板和楼梯要差，因此对结构刚度提出更高的要求。

4.2.7对于砌体结构易遭受撞击、爆炸影响的墙体，可在其端部及中部设置钢柱，或钢筋混凝土柱，或钢-混凝土组合柱，柱的竖向承载力设计值之和，应大于该墙体承受的上层楼面的重力荷载效应设计值。

【说明】本条所指的柱的设置位置，可以与通常意义的构造柱位置相同，但在墙体较长时应在墙体中部增设柱。

在进行整体牢固性设计时，可按本条的规定进行承载力验算。

美国19世纪20-30年代建造的一些高层砌体结构，在砌体内设置了钢柱等。

4.2.8对于砌体结构易遭受撞击、爆炸影响的墙体，可在楼面高度位置增设钢梁，或钢筋混凝土梁，或钢-混凝土组合梁，梁的承载力设计值应大于墙体承受的上层楼面重力荷载和墙体重力荷载效应设计值，增设的梁应与墙体中增设的柱连接形成暗框架。

【说明】增设梁、且与增设的柱形成暗框架，目的是提高砌体的整体牢固性及抗倒塌能力。

4.2.9砌体结构墙体中增设的梁、柱与该楼层的圈梁之间应采取措施有效拉结。

【说明】除了地震外，造成砌体结构倒塌或连续倒塌的常见偶然作用为碰撞和爆炸，局部加强和拉结等主要应针对这类问题。

4.3拉结构件法

4.3.1建筑结构采用拉结构件法进行抗连续倒塌设计时，应包括周边水平构件拉结（图4.3.1a）设计、内部水平构件拉结（图4.3.1b）设计、内部水平构件对周边竖向构件拉结（图4.4.1c）设计，以及竖向构件的竖向拉结（图4.3.1d）设计；

并应每层进行拉结设计，计算构件所需的拉结力（或弯矩），根据拉结力（或弯矩）进行配筋或钢构件截面计算。

（a）周边水平构件拉结（b）内部水平构件拉结

（c）内部水平构件对周边竖向构件拉结（d）竖向构件的竖向拉结

图4.3.1构件拉结示意图

【说明】拉结构件法通过对结构构件之间的连接强度设计，增强结构的整体牢固性和备用荷载传递路径的能力，提高结构抗连续倒塌的能力。

4.3.2可采用悬索机制或梁机制（图4.3.2）进行水平构件拉结设计，并应符合下列规定：

1角部水平构件、悬臂构件及其他不存在悬索机制的构件，应采用梁机制；

2水平构件按承载力配置的纵向钢筋满足梁机制要求时，可不按悬索机制进行拉结设计；

3水平构件按承载力配置的纵向钢筋不满足梁机制要求时，应分别按悬索机制和梁机制计算拉结力和弯矩，可取所需配筋较小值配置纵向钢筋。

（a）悬索机制

（b）梁机制（连续水平构件）

（c）梁机制（悬臂水平构件）

图4.3.2水平构件拉结设计的悬索机制和梁机制

注：

图中，q为按准永久组合得到的作用在水平构件上的线荷载标准值，FT为水平构件的拉结力，Mb为水平构件的端弯矩，Li、Lj为水平构件的跨度。

【说明】水平构件拉结构件法设计时，只要使悬索机制和梁机制中的一种能够有效发挥作用，即可认为结构满足抗连续倒塌设计要求。

这种选择考虑了设计的经济性。

如果两种机制都可以实现，其中悬索机制可作为备用机制，结构抗连续倒塌的可靠程度更高。

除了不存在悬索机制的构件，设计中选择梁机制还是悬索机制，可由设计人员确定。

通常情况下，非抗震设计的结构，悬索机制更省钢筋，而抗震设计的结构，梁机制更省钢筋。

4.3.3采用悬索机制进行水平构件拉结设计时，所需拉结力应按下列规定确定：

1可采用图4.3.3-1所示计算简图计算所需的拉结力。

（a）双向悬索机制

（b）单向悬索机制

图4.3.3-1悬索机制拉结力计算简图

2所需的拉结力可按下式计算：

（4.3.3）

式中：

FTi——水平构件的拉结力；

q——按准永久组合的水平构件的线荷载标准值；

Li——第i根水平构件的跨度；

Δ——水平构件跨中竖向挠度限值，取内力重分布区域最短向水平构件跨度的1/5；

βc——悬索机制弹塑性拉结力修正系数，钢筋混凝土构件和钢构件可分别按本规程第4.3.7条和第4.3.11条的规定取值。

3当水平构件上作用较大的集中力时，需进行专门分析确定拉结力。

4悬索机制周边水平构件拉结所需的拉结力，不应小于同方向相邻内部水平构件拉结所需的拉结力。

【说明】采用图4.3.3的模型进行悬索机制计算，按如下分析获得：

当梁1和梁2受均布荷载q作用时，曲线悬链线的最大竖向位移发生在（L1+L2）/2处，如