浅谈钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的策略

谢建明

(重庆财经职业学院，重庆 402160)

1 抗连续倒塌概念和类型

1.1 抗连续倒塌概念

关于抗连续倒塌的定义，学术界尚未形成统一的观点。美国土木协会将抗连续倒塌定义为，建筑物使用过程中受到突发的外界冲击力或爆炸，所引发的局部损坏，进而使建筑倒塌的现象。建筑物连续倒塌具有连锁性，且结构破坏与最初的破坏并不存在明显的比例关系。因此，笔者认为若建筑结构出现破坏现象后能够满足以上两个特征，则可将其定义为连续倒塌。

1.2 抗连续倒塌类型

1.2.1 混合型连续倒塌

混合型连续倒塌具有显著的综合性，混合型倒塌涵盖了两种以上的倒塌现象，联邦大楼连续倒塌就是多米诺骨牌和薄饼式倒塌两种机理的有机结合。

1.2.2 薄饼型连续倒塌

薄饼型连续倒塌主要是建筑物结构中的纵向受力构件功能受损，使得刚体运动中出现构件分离坠落的问题，没有坠落的构件因而也需承受更大的作用力。

1.2.3 失稳型连续倒塌

建筑物在受到较大的作用力时，其稳定性就会受到较大的影响，结合外界压力与作用位置的差异，构件损坏的类型也有所不同，如持续保持上述状态，达到临界值后就会发生连续倒塌，这种连续倒塌模式即为失稳型连续倒塌。

1.2.4 拉链型连续倒塌

拉链型连续倒塌的作用机理主要表现为：建筑物结构内部构件遭受轻微破坏，该构件之外的承载力会自动分配到其他构件上，导致建筑物局部遭受脉动荷载力，在此冲击力作用下其他构件被破坏，致使结构横向发生连续倒塌。

1.2.5 多米诺骨牌型连续倒塌

建筑物结构内部的构件发生损坏，底部边缘的构件会发生脱落的问题，结构构件上层冲击力对相邻构件会产生影响，使得周围的构件功能也会受到一定的影响，如不能进行有效控制，就会发生建筑物连续倒塌的情况。

1.3 抗连续倒塌研究的必要性

2001年美国“9·11”事件令人印象深刻，恐怖分子袭击后，两栋大楼发生连续倒塌，造成十分严重的人员和财产损失；2003年我国南方地区发生大火，导致建筑发生连续倒塌的事件，造成较为严重的人员伤亡。之所以出现以上事故，多半由于建筑物受到多种因素的影响，而出现连续倒塌的问题。所以深入研究钢筋混凝土框架结构连续倒塌具有十分积极的现实意义。

2 结构设计完善

2.1 完善支撑构件设计

在建筑物构件强化设计的过程中，需采取有效措施不断完善支撑构件设计，尤其是在建筑物中需要承受较高竖向荷载的框架柱设计。建筑物受到荷载冲击后，框架柱主要受剪力的作用，在建筑混凝土柱的外立面中设置防爆建筑材料，能够有效防护工程结构，从而增强结构的抗剪力，优化结构的性能。

2.2 改进现浇板设计

建筑物支撑构件无法充分发挥自身功能，且逐渐失去支撑作用后，荷载和梁板边界条件会发生较大的变化，同时现浇板受力的方向与楼板受力的方向也会发生明显的变化，结构受力体系随之改变。因此，在连续抗倒塌设计工作中，设计人员需采用双向设计，保证结构能够承受较大的荷载。在日常工作中，一方面要满足构造的基本需求，另一方面还需确保现浇板支座位置的构造钢筋长度满足设计的要求。这样，在承重构件无法充分发挥作用的条件下，建筑物结构依然具有良好的稳定性和完整性。

2.3 优化框架梁设计

框架梁主要设置在柱体结构上，同时，其也是建筑物水平传力的主要受力构件。如框架柱无法发挥其支撑作用，则框架梁的跨度就会明显增大。支撑在框架梁上的框架受弯方向也会发生较大的变化。远端梁弯矩则会较以往增大3倍以上。对此，相关人员需采取有效措施增强框架梁的抗弯和抗剪能力，让结构体系保持平衡的状态，进而避免建筑物连续倒塌问题。

建筑物出现连续倒塌问题时，框架梁会产生拱效应和悬索效应，如结构构件的约束刚度足够大，则变形的框架梁会产生较为明显的拱效应，其可显著提高建筑结构的承载力。框架梁后期变形的过程中也会产生悬索效应，其能够有效改善结构梁的变形能力及承载力。为了充分发挥悬索效应的作用，设计中需通长设置框架梁受力钢筋，规避不连续问题。另外，对于无法满足承载力和变形挠度要求的框架梁，也可设置附加箍筋以及吊筋，其可显著改善结构局部及整体的性能，充分发挥其优势。

2.4 重视节点设计

如建筑框架梁受多种因素的影响引起结构破坏，则节点与周围的梁柱结构会共同抵御外部荷载，结构无法发挥其作用与功能时，节点会传递剪力、弯矩和轴力等。对于结构梁来说，如其无法发挥自身的作用，则其就无法充当空腹梁，节点位置的受力特征会直接影响建筑物的抗连续倒塌效果。

3 抗连续倒塌施工现场管理的策略

3.1 制定完善的现场管理制度

建筑物连续倒塌事件具有偶然性，研究表明，建筑物连续倒塌与施工现场管理不力，管理秩序混乱有着十分密切的关系。因此，采取多种措施不断改进和完善施工现场偶然事件管理尤为关键。在工程建设和施工的过程中，可借助多种方式来降低偶然事件的数量。

管理人员可组织施工人员定期参加安全知识教育培训活动，严格检查施工现场情况，并建立完善的巡查制度，拓展检查的范围，加大对外来车辆进出控制和防护网安装施工的规范力度。对于特殊的建筑物，需结合实际采取有效的预防措施，将建筑物连续倒塌的风险降到最低。

3.2 严格控制连续倒塌的因素

工程施工的过程中，施工人员需明确引发连续倒塌现象的主要因素，同时还要针对原因采取针对性措施，从而优化建筑物的性能，减少外部因素对建筑物性能的影响，以此降低建筑物连续倒塌的概率。为此，在日常工作中，施工人员需要采取多种控制措施。

首先，对于特殊用途建筑物，选址时要避开停车场和易燃易爆品仓库周围等危险的区域。建筑物平面构造设计中应坚持简洁易操作的原则，在设计的过程中最大限度地减少抗连续倒塌能力较弱的结构，尤其要减少L形和U形结构。

其次，采取有效措施防止建筑物结构竖向出现软弱层，且分散设置建筑物的紧急出口，加强结构柱与梁跨度距离布置的合理性，并选择连续板不断完善梁的跨越性能。

最后，在设计中采取多种策略降低建筑物的楼层高度，提高底层标高，保证沉降缝和伸缩缝设置的科学性与合理性。并且主要受力构件不可裸露在外，可根据建筑实际设置通风系统，使其充分发挥出自身的作用与功能。

4 结 语

钢筋混凝土框架结构连续倒塌现象已经成为威胁建筑质量和安全的主要因素,为了加强建筑的稳定性和安全性，相关人员需不断完善结构设计，以增强结构的稳定性，并且做好施工现场的管理工作，保证施工操作的规范性，以优良的设计和施工来优化结构的性能，增大建筑安全系数。