建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势共3篇
大跨空间结构抗连续倒塌研究综述
我 国 目前还 没 有 结构抗 倒塌
、
方 面 的 规范 或规 程 大 跨 空 间结构 以其 形 体 优 美
型 公 共 建筑 以及 飞 机库
、
、
) 9 经济 合 理和 大空 间特 点 (
,
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广泛 应用 于 体 育馆
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会 展 中心
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航空 港 等 大
干煤 棚 等专用 建筑
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某 些空 间结构还 成 为地方 标志 性建筑
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等 (1 ” )提 出 了 一 种基 于 能量法 的方 法
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于 双 层 网 架 的跃越 失 稳分 析
除能量 法外
一 些学 者 也 提 出 了其 他方 法
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王策
l )对 空 间 析架 结 构从 结构 刚 度 的角 度 对其 进 4 沈 世钊 (
双 层 网 架 结构 的一 些 关键 受 压 构件 一 旦 发生 局 部 失效
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骨牌 效应
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单层 网壳 结构 的节 点 由 于 几 何初 始缺 陷 或 者意 外 荷 载如 雪凝 固 结块等 而 导 致 动 力 跃越 失 稳 放 出巨 大的能量
工业 建筑
20 ( 刃
提 出 了 具 体 的动 力 失稳 和 强 度 破 坏 判 别 准
增刊
3
连续性倒塌
梁柱单一构件失效对结构整体稳定性的影响摘要：自然灾害和恐怖袭击导致的结构连续性倒塌事件，往往会造成巨大的人员伤亡和社会财富损失，并产生不良的社会影响。
近年来，抗连续性倒塌设计与分析方法的研究越来越受到重视，已成为结构工程界的一个研究热点。
一些国家已经制定了相应的防止连续性倒塌的设计规范，但我国规范中尚无抗连续性倒塌的详细设计方法，还存在各种问题需要解决。
本文对抗连续性倒塌设计与分析的若干基本问题进行了探讨，并以一具体结构模型为例，分析总结了按照我国现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗连续性倒塌能力。
本文的主要工作如下：（1）简要介绍了框架结构连续倒塌的研究背景和意义，总结了国内外研究现状以及存在的问题，并说明了本文研究的目的和内容。
（2）对备用荷载路径法使用中所涉及的几个关键问题结合国外规范进行总结和介绍，并指出了其中的注意事项，供研究和设计人员参考并为本文后续的分析工作做了铺垫。
（3）简单介绍了ANSYS软件，说明了ANSYS软件的一般流程。
（4）采用备用荷载路径法中的非线性静力分析方法以一幢7层框架结构为研究对象，分析模型结构在局部构件破坏后的抗倒塌性能。
关键词：框架结构；连续性倒塌；备用荷载路径法；ANSYSAbstract: Building progressive collapse caused by Accidents and terrorist attacks, usually leads to great casualties and wealth lost , and may also have a badly social impact. In recent years, more and more research effort has been focused on the method for structural design and analysis to prevent progressive collapse. Progressive collapse of building structures has become a research hotspot in structural engineering. Design codes for the prevention of progressive collapse are available in some countries. However, there are no detailed design methods to resist progressive collapse in Chinese codes. There are various problems need to be solved. In this thesis, some basic problems of design and analysis for resisting progressive collapse are discussed. The capacity to resist progressive collapse for RC frame structures,designed according to the codes for seismic design of buildings, is analyzed using a specific structure model.The main work of this thesis is as follows:(1)Briefly introduced the study background and significance of the progressive collapse of frame structure, Summarizes the domestic and foreign research present situation and the existing problems, and illustrates that the purpose of this study andcontent.(2)Several key problems concerning the use of Several key problems concerning the use of the alternative load path method are summarized and introduced with reference to the foreign codes, and the notice items is pointed out, providing some references to the study and design staff and providing a basis for subsequent analyses work of this paper.(3)introduced the ANSYS software, illustrates the general flow of ANSYS software.(4)By using nonlinear static analysis of the alternative load path method, takinga RC frame structure of seven layers as research object, analysis the performance of resist progressive collapse of the RC frame structures.Keywords: frame structure; Progressive Collapse ; the alternative load path method;ANSYS1 绪论1.1 研究的背景和意义结构连续性倒塌是指结构由于突发事件的发生造成结构发生初始局部破坏，继而引起与破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌，然而不同的设计规范对连续性倒塌的定义略有差别。
建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究
建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究摘要:伴随着城市化进程不断加深、加快，促进和带动建筑行业呈现出高速的发展态势，在新时期的大背景之下，人们对于建筑物的安全性、舒适性等各方面都非常的关注，并提出更高的要求。
因此，本篇文章通过站在控制偶然事件的发生以及防止框架结构发生连续性倒塌设计法的角度进行认真分析，提出了防止框架结构发生连续倒塌的方法与措施，希望能够在有效提高框架结构抗连续倒塌能力等方面起到一些参考与帮助。
关键词:建筑结构；连续性倒塌；控制；设计；连续性倒塌主要内容包括：结构在正常使用的过程当中，因为突发事件所造成的局部破坏，并且沿着构件不断的传递，最终对建筑物整体产生极大的影响，增加倒塌的可能与概率，对相关人员产生巨大影响与伤害。
连续性倒塌一旦出现，引发的后果不堪设想，所以相关工作人员需对此项问题加大分析和研究的力度，重视建筑物抗连续性倒塌工作。
基于此，本文下面主要对建筑结构连续性倒塌及其控制设计展开深入探讨。
1、降低恐怖事件发生的可能与概率想要真正实现降低和减小恐怖袭击概率发生的可能与概率，还需要全社会做出努力，例如：汽车炸弹袭击，可以通过加大保安巡逻的力度，加强安全等各种有效方法来进行避免；针对于机动车对于建筑物的撞击，可以通过控制机动车的进出来防止此类事件的发生。
2、间接设计方法间接设计方法主要是应用建筑和结构措施来有效提高建筑体系的延续性以及稳定性，帮助结构即使处在偶然事件当中，也可以真正的实现安全与稳定。
(1)避免结构连续倒塌的建筑方法因为应用相关的防护方法，仍旧不能够有效防止和避免突发事件的发生与出现，这时工作人员可以通过在建筑上面的科学安排与规划，降低和减少结构发生连续倒塌的可能，其一：对不安全区域进行隔离。
经过认真的分析和了解之后发现，存储易燃、易爆危险品的仓库以及停车场是非常容易发生事件的区域，所以在进行建筑规划与设计的过程当中，需要让重点结构远离这些危险区域；其二，设置出隔离带。
结构连续倒塌分析研究现状及设计方法综述
Ｋｅ ｒ ｓ ｏｌｒ ｏ ｌ ａ ｄｉｇ ｇｌ ｒ ｙｗｏ ｄ ：ｂ ｉ ，ｃ ａ ｎ ｌ ａｌ ｙ，ｗ ｎ ｏ ｄｎ ｅ ｈ ｎ ｅ ｉｄ ｌａ ｉｇ
收 稿 日期 ：０ １０ － ６ ２ １ —４ ０
作者简介： 李
赵
辉（９ ６ ） 男， １７ ． ， 工程师， 山东省济宁监狱 ， 山东 济宁 ２ ２０ ７００
并成功 将其用 有结构层次 、 构件层次及材 料层 次。Ｇ Ａ ０ ３标准 规定采 用强 度 程 中。我 国孙 利民教授进一步改进 了散体单元 法 ， Ｓ２０ 于分析钢筋混 凝土桥梁的倒塌 。 破坏准则能力需求 比 Ｄ Ｒ进行 线性 分析 ； Ｃ 采取 支座变 形 、 转角 以 及延性等变形破 坏 准则进 行非 线性 分析 。我 们应 意识 到破 坏 的 ３ 显式动力有 限元 软件仿真法。倒塌仿真是大变形 动力 非线 ） 此方面问题还处于蓬勃发展 中。大部分著名 的有 限元分析 概 念很大程度上适应 于单一结构构件 ， 对结 构整体 的连续倒 塌准 性问题 ， 软件无不将该方面 的研究成果作为展示 自己最高水准的亮点。 则 的判别标准还 亟待深入研究。 ４ 二次开发法 。当前 ， 为 流行 的有 限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ ） 较 ＮＹ ，
结构 连续倒塌分析研究 现状 及设计方法综述
李 辉 赵 伟
摘 要 ： 目前 国内外结构连续倒塌 分析 与设计方 法的研 究现状进行 了归纳和比较 ， 出连续性倒塌分析 可分为倒 塌风 对 指 险评 估和倒塌仿 真两种 类型 ， 概述 了 ＂今 结构抗连续性倒塌 的设 计 方法 ， ３ － 并探 讨 了结构连 续倒塌 分析 的前沿研 究 ， 以指
伟 （９４ ） 男 ， １７ 。 ， 工程 师 ， 东省济 宁 医学院 ， 东 济 宁 山 山 ２２０ ７０ ０
浅论结构抗连续倒塌设计
浅论结构抗连续倒塌设计【摘要】房屋结构在遭受偶然作用时如发生连续倒塌，将造成人员伤亡和财产损失，是对安全的最大威胁。
总结结构倒塌和未倒塌的规律，采取针对性的措施加强结构的整体稳固性，就可以提高结构的抗灾性能，减少结构连续倒塌的可能性。
本文通过对结构连续倒塌的论述，提出了结构抗连续倒塌的一些设计方法。
【关键词】结构连续倒塌结构体系设计方法关键构件[Abstract] housing structure subjected to accidental actions such as progressive collapse occurs, will cause casualties and property losses, is the biggest threat to the security of the. Summary of the structure collapsed and the rules did not collapse, take targeted measures to strengthen the overall stability of the structure, it can improve the structure of the anti-disaster ability, reduce the possibility of the progressive collapse of the structures. In this paper, through the progressive collapse on the structure of the paper, put forward some design methods of structure to resist progressive collapse.[keyword] structure progressive collapse critical component design method of structure system一、结构连续倒塌的概念结构连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。
建筑结构连续倒塌性能研究进展1)
第38卷第6期力学与实践2016年12月建筑结构连续倒塌性能研究进展1)杨涛∗,†,2)陆艺∗∗(广西大学土木建筑工程学院,南宁530004)†(广西防灾减灾与工程安全重点实验室,南宁530004)摘要在爆炸、撞击等偶然载荷作用下，建筑结构中部分关键承重构件失效可能导致后果极为严重的结构整体连续倒塌破坏.本文对国内外建筑结构连续倒塌性能的试验研究和理论分析成果进行了总结，分析了结构倒塌过程中的各种抵抗机制及其对结构抗倒塌性能的贡献，对现有的结构抗连续倒塌设计与研究方法进行了评述，并对结构抗倒塌性能的研究进行了展望.关键词连续倒塌,悬链线机制,膜效应,Vierendeel效应,评估方法中图分类号：TU312文献标识码：A doi：10.6052/1000-0879-15-197RESEARCH ADV ANCES OF PROGRESSIVE COLLAPSE OFBUILDING STRUCTURES1)YANG Tao∗,†,2)LU Yi∗∗(College of Civil Engineering and Architecture,Guangxi University,Nanning530004,China)†(Guangxi Key Laboratory of Disaster Prevention and Engineering Safety，Guangxi University,Nanning530004,China)Abstract The failure of some critical bearing members in building structures caused by accidental loads such as explosion and impact could trigger a devastating progressive collapse of the global structures.This paper reviews the experimental and theoretical research results on the progressive collapse of building structures, and the resistance mechanisms during the collapse as well as the their contributions to the collapse resistance. The current design and assessment methods are discussed.Finally,the prospective research directions on the structural collapse are highlighted.Key words progressive collapse,catenary mechanism,membrane action,Vierendeel action,assessment method在爆炸、碰撞或火灾等偶然载荷作用下，局部承重构件(柱子或承重墙)失效退出工作可能引起后果极为严重的结构非比例连续倒塌破坏.1968年，英国22层高的Ronan Point公寓由于第18层的燃气爆炸而发生局部结构的连续倒塌.1995年，美国Alfred P. Murrah联邦大楼在遭受汽车炸弹袭击后发生了连续倒塌，并造成重大的人员伤亡.2001年，“九一一”恐怖袭击导致美国世贸大厦发生整体连续倒塌破坏，此事件使撞击和火灾作用下建筑结构的连续倒塌性能研究得到了更广泛的关注.2005年，西班牙马德里29层的Windsor大楼由于火灾导致上部11层结构发生局部连续倒塌.上述事件促使DoD(U.S.De-partment of Defense standard)[1]和GSA(U.S.Gen-eral Services Administration standard)[2]等建筑抗倒2015–07–16收到第1稿，2015–08–11收到修改稿.1)国家自然科学基金(51568005)、广西高等学校科学研究项目(KY2015YB006)和广西重点实验室系统性研究项目(2014ZDX02)资助.2)杨涛，副教授，博士，主要从事混凝土结构和组合结构受力性能的研究.E-mail:yt48440002@引用格式：杨涛,陆艺.建筑结构连续倒塌性能研究进展.力学与实践,2016,38(6):612-618Yang Tao,Lu Yi.Research advances of progressive collapse of building structures.Mechanics in Engineering,2016, 38(6):612-618第6期杨涛等：建筑结构连续倒塌性能研究进展613塌设计规范的出台.大量的破坏案例引起了各国学者对结构连续倒塌性能与抗倒塌机制的关注，并推动了对结构抗连续倒塌性能和设计方法的研究.本文对近年来国内外建筑结构连续倒塌的研究成果和抗倒塌设计方法进行总结，探讨结构倒塌过程中的抗力机制及其对结构抗倒塌性能的影响，并提出结构连续倒塌研究中有待进一步研究的问题.1混凝土结构的倒塌性能研究1.1框架结构框架结构广泛应用于办公楼、住宅等建筑，对其抗倒塌性能开展研究具有重要的意义.2008年，Sasani等[3-4]对San Diego宾馆(带有填充墙的6层钢筋混凝土框架结构)进行了现场倒塌试验测试，试验中同时拆除了底层的1根角柱和1根边柱.研究表明：在拆除两根柱子后，载荷在剩余结构体系中进行重分配的主要机制为Vierendeel效应，该效应导致邻近失效柱的构件内弯矩方向发生改变，梁内钢筋锚固不足,发生拔出破坏.同年，Yi等[5]对一榀1/3比例的3层4跨的钢筋混凝土框架开展了倒塌试验，研究表明：在底层中柱失效情况下，基于塑性极限状态设计法得到的框架抗倒塌能力约为实测的考虑悬链线效应框架极限承载力的70%，悬链线效应对于减小结构的连续倒塌风险有明显的作用.2009年，Su等[6]对12个框架梁子结构试件的连续倒塌性能开展了试验研究，指出纵向约束的存在使梁内形成了压拱效应，压拱效应显著提高了梁抵抗竖向载荷的能力.2012—2013年，Qian 等[7-8]通过子结构试验对角柱失效情况下框架结构的连续倒塌性能开展了研究，研究表明：Vierendeel 效应是角柱节点发生严重破坏前载荷重分配的主要机制；混凝土板的存在将试件的抗倒塌承载力最多提高了63%；板内形成的拉膜效应是在结构承载力下降至谷底后再次上升的主要原因.2013年，Yu 等[9]对2个1/2比例的梁柱子结构试件进行了抗倒塌性能的试验研究，考察了抗震构造措施的影响.试验中梁内先后形成了弯曲效应、压拱效应和悬链线受力机制，而压拱效应和悬链线受力机制显著提高了结构的抗倒塌能力.同年，吴波等[10]通过振动台试验研究了具有薄弱层的框架结构的抗倒塌性能，研究表明：模型的扭转效应随着地震损伤程度的增加有所增大；利用频率的改变幅度进行结构倒塌预警是不现实的；倒塌碰撞导致模型各层的水平加速度出现短时剧烈波动，倒塌碰撞引发的楼板竖向加速度高达30g∼40g，g为重力加速度.2014年，李凤武等[11]对一个1/2比例的3层3跨钢筋混凝土空间框架进行了倒塌试验，研究结果表明：按照抗震规范进行设计的框架结构在底层单个边柱突然失效时具有较好的抗连续倒塌性能，动力效应对结构的影响并不显著.2015年，Elsayed等[12]对12个1/2比例的框架子构件的连续倒塌性能进行研究，探讨了混凝土中钢筋剥离率、钢筋强度和混凝土抗压强度对结构连续倒塌性能的影响，研究表明：提高梁的变形能力有利于构件内悬链线效应的形成，并形成结构抗连续倒塌过程中最后的传力路径；配筋率相同的条件下，采用高强度混凝土的结构延性、初始抗弯刚度和耗能能力分别约为普通混凝土的1.17,1.14和1.10倍.在采用试验方法开展研究的同时，部分学者还采用数值分析方法对框架结构的倒塌性能进行了研究.2014年，王德斌等[13]利用OpenSees有限元软件，采用抽柱法分析了框架结构的层数、层高、跨度和柱失效位置对结构倒塌响应的影响，研究表明：结构的极限承载力随着框架结构层数的增加而增加、随着层高的增大而逐渐降低；随着跨度的减小，结构的极限承载力、刚度、稳定性等均有明显提高；柱失效位置对结构的静力Pushdown分析和动力非线性分析结果有较大影响，其中边柱的失效导致结构的抗倒塌能力明显降低.2015年，Fascetti等[14]提出了局部鲁棒性评估法，通过动力与静力分析相结合的方法分析关键柱移除后竖向力的重分配过程，以此评估单根或多根竖向承重构件突然失效后结构的连续倒塌性能.综上，在钢筋混凝土框架结构的倒塌过程中，压拱效应、悬链线效应等是重要的抗倒塌工作机制.框架梁内的压拱效应和破坏后期的悬链线效应示意图如图1所示.(a)压拱效应图1框架结构抗倒塌工作机制示意图614力学与实践2016年第38卷(b)悬链线工作机制图1框架结构抗倒塌工作机制示意图(续)1.2板柱结构混凝土板柱结构主要由板和柱两类构件组成，柱是此类结构中承受竖向载荷的主要承重构件.与框架结构相比，在部分承重柱失效后板柱结构更易发生连续倒塌破坏.楼盖板是柱失效后剩余结构中载荷传递路径的重要组成部分.因此，其在结构倒塌过程中的受力机理、破坏模式以及对结构抗倒塌承载力的贡献均得到了相应的研究.1984年，Mitchell 等[15]通过编制非线性计算程序，研究了混凝土板在初始破坏后的倒塌响应，并对板的拉膜效应进行了分析.Mitchell 通过研究指出：在发生冲切破坏后，板中上层钢筋对板抗倒塌机制的形成贡献较小；当在柱或支承区域有可靠锚固措施时，板底钢筋可以确保板在破坏后悬挂于柱或支承构件上而不致坠落，这也是影响后期混凝土板中拉膜效应形成的主要因素.2008年，Williams 等[16]建立了一种使用梁单元分析混凝土板抗倒塌承载力的方法，该方法通过在板的两个正交方向布置相互关联的梁单元来模拟板的受力.2014年，Keyvani 等[17]利用有限元建模方法分析了简支板冲切剪力传递机制、冲切破坏及后冲切承载力，研究表明：完全侧向约束使板内形成了压膜效应，并提高了板柱结构的抗连续倒塌性能；锚固良好的整体钢筋对板后冲切强度的贡献较大.同年，Micallef 等[18]基于临界剪切断裂理论并考虑了结构的动态抗冲切剪力需求，提出了一种分析板柱结构在冲击载荷作用下行为的模型.2015年，Belletti 等[19]利用非线性有限元法分析了钢筋混凝土板的弯曲和抗剪性能，并对结构的薄膜效应进行了评估.近年来，部分学者对板柱结构的连续倒塌性能开展了相应的试验研究.2010年，Mirzaei [20]通过对24块混凝土板的试验，研究了连续钢筋、弯起钢筋以及锚固条件等因素对板柱节点冲切破坏模式的影响.Mirzaei 的研究进一步证明了Mitchell 等[15]的相关研究结论，即：板中上层钢筋对板的后冲切强度影响较小，而贯穿柱的板底钢筋对于提高板的后冲切强度和变形能力作用明显，并可以避免板在冲切破坏后从柱上脱离.2012年，易伟建等[21]对一个单层2×2跨的钢筋混凝土板柱结构进行了连续倒塌模拟试验，研究表明：楼面载荷主要通过板的挠曲和薄膜作用传递；平板历经弹性阶段、压力薄膜阶段和拉力薄膜阶段.2013年，Qian 等[22]研究了板托对无梁楼盖抗倒塌性能的影响，研究表明设置混凝土板托后，在角柱失效情况下无梁楼盖在倒塌过程中的第一个峰值载荷可提高至不设板托时的1.25倍.同年，Qian 等[23]对6个混凝土板柱试件进行了角柱失效条件下的抗倒塌性能研究，研究表明CFRP(carbon fiber reinforced polymer)加固试件的抗动力倒塌能力至少提高了47.9%.根据已有的研究成果，在板柱结构的倒塌过程中，板内薄膜效应(压膜或拉膜)是重要的抗倒塌机制，膜效应的存在可以提高结构的弯曲和冲切性能.影响板膜效应的因素包括板底钢筋的布置及边界约束条件等.板中拉膜效应示意图如图2所示.图2板中拉膜效应示意图2钢结构的倒塌性能研究钢结构是采用钢材如钢板或型钢，并通过一定的连接方法(焊缝、螺栓或铆钉)所组成的结构形式.近年来，基于能量守恒的方法在钢结构抗倒塌分析中的应用逐渐增多.2008年，Vlassis 等[24]提出了一个简化的设计流程，用于对多层钢框架结构在1根柱瞬间拆除后的连续倒塌能力进行评估.2009年，Vlassis 等[25]又提出了一种遭受上层失效楼盖冲击后下层楼盖体系连续倒塌性能的评估方法.2011年，Xu 等[26]采用基于能量守恒的非线性静力法对三榀钢框架的非比例倒塌易损性进行了评估.2012年，Szyniszewski 等[27]提出了一种基于能量法评估多层建筑连续倒塌性能的方法，研究表明：在动力载第6期杨涛等：建筑结构连续倒塌性能研究进展615荷作用下，柱的变形能是比最大动力载荷更好的一个评价指标.2015年，McConnell等[28]提出了一种相对简单的衡量不同设计参数的主梁转动数据的标准，并讨论了残余应力和几何缺陷对有限单元法计算结果的影响.同年，Mohamed[29]概括并讨论了钢结构抗倒塌设计过程中估计载荷增大因子LIF(load increase factor)的工序，其中LIF可用于考虑柱或墙移除时的动力影响.与混凝土结构相比，影响钢结构倒塌性能的因素更为复杂，如构造措施、连接类型等均可能对钢结构的倒塌性能产生影响.而上述因素仅通过数值分析无法准确地评估其对结构连续倒塌性能的影响.因此，开展相应的试验研究就显得尤为重要.2001年，Astaneh-Asl等[30]对一个由钢梁、钢柱以及组合楼盖板组成的楼盖子结构试件(1跨×4跨)进行了抗倒塌试验，并在子结构试件的长边一侧设置了预应力钢绞线.通过在中柱顶部施加载荷，模拟中柱失效时板的受力情况.试验中随着中柱竖向变形的增加，梁柱连接处螺栓依次断裂，钢绞线在悬链线工作机制中发挥了较大作用.2009年，Tsitos[31]利用单调静力加载法对一榀特殊抗弯钢框架(spe-cial moment resisting frame,SMRF)和一榀在梁柱连接处采用了后张拉耗能机构(post-tensioned energy dissipating,PTED)的钢框架进行了抗倒塌性能试验研究，研究表明：PTED框架的抗倒塌能力和延性均较差；SMRF在屈服后的钢材强化作用几乎完全未能发挥；预应力筋的极限抗拉强度对于PTED 框架结构的整体受力性能影响极大.2012年，陈俊岭等[32]设计了一榀2层钢框架–组合楼板结构体系，采用卷扬机突然施加水平力将拟失效柱从体系中去除，研究表明：由于组合楼板的加强作用，试验框架具有较高的冗余度；组合楼板和框架梁共同作用，使得在框架柱失效后结构内形成新的载荷传递路径，各构件未发生继发性破坏.2013年，谢甫哲等[33]和高山等[34]分别对两层空间钢框架结构(未考虑楼板作用)和1榀4跨单层钢--混凝土组合框架开展了试验研究，分析了钢框架结构在倒塌破坏过程中的受力特点，研究表明：钢框架结构在中柱失效的情况下，结构主要通过塑性铰机制和悬链线机制进行内力重分配；组合梁可以保证悬链线机制的形成，梁内特有的压拱效应可提高结构在关键柱失效初期的承载能力.2013—2014年，Song 等[35-36]通过抽除4根底层柱对一栋钢结构建筑进行了现场试验及数值模拟，并对抽除构件法的准确性和合理性进行了评估.上述研究表明，与混凝土结构类似，膜效应、悬链线工作机制等是影响钢结构连续倒塌性能的主要因素；同时，连接和构造细节对钢结构的连续倒塌性能影响显著.此外，部分学者研究了支撑、抗震措施等对钢结构连续倒塌性能的影响.2009年，Khandelwal 等[37]利用抽除构件法对一个10层框架的抗倒塌性能进行了分析，框架分别采用了两种不同支撑体系(中心支撑和偏心支撑)，研究表明设置偏心支撑的框架具有更好的抗连续倒塌性能.同年，马人乐等[38]通过LS-DYNA动力非线性分析，指出水平支撑能显著减小破坏部位的竖向位移，从而提高结构的抗连续倒塌能力.2010年，Yu等[39]利用有限单元法模拟了带有组合楼板的钢框架的连续倒塌性能，通过分析指出采用预应力筋加固结构或者增加节点附近混凝土的抗裂性可以有效提高结构的抗连续倒塌性能.2012—2013年，霍文星等[40]、黄鑫等[41]和Kim等[42]的研究则表明减震阻尼器、水平加强层以及在框架柱间设置填充钢板均有利于提高结构的抗连续倒塌性能.近年来，部分学者展开了对火灾或爆炸作用下钢结构倒塌行为的研究.2007年，Dharma等[43-44]对9根工字型钢梁进行了试验和数值模拟，研究结果表明：温度、翼缘和腹板长细比的提高降低了钢梁的转动能力；有效长度的减小使得构件具有较高的转动承载能力，并且会改变钢梁的失效模式.2010年，Lien等[45]通过向量式有限元法研究钢结构在火灾作用下的非线性响应，研究表明：结构边界条件与施加载荷对钢结构在火灾作用下的响应有显著影响.2012年，Sun等[46]提出了静--动力转换分析方法，该方法可用于追踪结构在火灾作用下的倒塌过程.同年，Sun等[47]使用此方法对设置支撑的钢框架在遭受火灾时的连续倒塌机制进行了研究，研究表明：柱子的失效位置是影响结构连续倒塌的重要因素；支撑系统可以有效提高钢框架在火灾下的抗倒塌能力.2014年，Nigro等[48]提出了一种结合蒙特卡罗方法和塑性极限分析法的概率方法，该方法可用于评估结构遭受火灾作用下的失效概率.同年，陈适才等[49]建立了局部火灾引起多高层钢结构连续倒塌分析的静--动力转换分析方法，研究表明初始破坏的动力放大系数在1.2∼1.5之间.2014年，Talebi等[50]对防屈曲支撑系统(buckling re-616力学与实践2016年第38卷strained brace systems,BRBs)的抗倒塌性能进行了研究，研究表明：与普通中心支撑系统相比，设置防屈曲支撑系统的框架在发生整体倒塌前能够经历更高的温度；防屈曲支撑系统具有足够的刚度来保证受热柱在支撑构件未发生屈曲时将载荷重分配给相邻构件，并能维持框架在受热和冷却两个阶段的整体稳定.爆炸是导致建筑结构发生连续倒塌的重要诱因之一.2009年，张秀华等[51]利用有限元分析程序LS-DYNA对钢框架柱在爆炸载荷作用下的破坏模式开展了研究，研究表明钢框架柱的破坏模式与爆炸载荷的作用特征有关.2012年，丁阳等[52]利用LS-DYNA分析结构在爆炸载荷作用下的动态响应和倒塌过程，研究表明钢框架结构具有较好的抗爆性能.同年，张秀华等[53]利用LS-DYNA软件分析了钢框架结构遭受爆炸冲击时的变形特点及不同形式钢框架的倒塌破坏模式，研究表明：钢框架整体结构具有较好的抗爆性能，直接承受爆炸作用的梁柱会发生较大的塑性变形，远离爆炸源的结构构件变形较小；跨数越多，结构倒塌现象越轻；层数越多，钢框架越易发生整体倒塌破坏.2013年，杜修力等[54]对一栋4层钢框架结构在爆炸载荷作用下的连续倒塌过程进行了仿真分析，分析表明悬链线机制对结构的倒塌形式和构件的渐进破坏形式产生很大影响；悬链线拉力直接或间接导致了结构构件的局部翘曲和整体塑性失稳.同年，Fu[55]建立了一栋20层高建筑的三维计算模型，通过模拟15kg包裹炸弹产生的爆炸载荷，研究了结构的动力响应，研究表明：爆炸载荷作用随着距炸点距离的增加而快速降低，当超过一定距离后，爆炸载荷对结构的影响可以忽略；提高柱的抗剪能力和延性是防止结构在爆炸载荷作用下发生连续倒塌破坏的一种可行的方法. 2014年，郑玉芳等[56]分别对3层4跨钢框架和5层4跨钢框架结构进行爆破拆除仿真模拟，结果表明：通过合理设置结构各参数和爆破点位置，可较为准确模拟钢框架结构的爆破拆除过程.部分学者还对提高已建成钢结构抗连续倒塌性能的改进方法[57]、钢结构的倒塌载荷动力作用系数的取值[58-59]进行了探讨.由于钢结构材质均匀、塑性韧性较好，在倒塌过程中，悬链线作用机制对结构的破坏形式有着显著的影响.在悬链线机制形成过程中，支撑系统可以提供水平约束力.值得注意的是，悬链线作用可能会导致结构构件发生局部或整体失稳，在钢结构的倒塌设计中应予以关注.3结构抗倒塌设计与倒塌风险评估方法3.1规范设计方法根据GSA和DoD等规范的规定，常用的建筑结构抗连续倒塌设计方法包括：(1)概念设计法；(2)拉结强度设计法；(3)拆除构件法；(4)局部增强设计法.前两种方法属于间接设计法，而后两种方法属于直接设计法.直接设计法可以实现评估目标的量化与评估方法的标准化，因此得到了较多的应用，而其中又以拆除构件法(alternate path method, APM)的应用最为广泛.结构连续倒塌是一个动态过程，利用静力加载法进行结构的抗倒塌设计无法体现柱失效瞬间的动力冲击作用.因此，GSA和DoD等规范规定非线性静力分析时所采用的设计载荷应乘以一个动力增大系数(dynamic increase factor,DIF).其中，GSA规范规定DIF取2.0；DoD规范中DIF的取值与结构选用材料和结构类型有关：对于钢筋混凝土、砖石、木材以及冷弯型钢为材料的承重墙结构，其DIF值取2.0；对于钢框架和混凝土框架结构，DIF的取值ΩN分别按照式(1)和式(2)进行计算ΩN=1.08+0.76/(θa/θy+0.83)(1)ΩN=1.04+0.45/(θa/θy+0.48)(2)式中，θa为允许塑性转角，θy为屈服转角.上述规范中关于DIF的取值主要基于数值分析结果，Marjanishvili等[60]、Ruth等[61]通过研究认为DoD等规范中关于动力增大系数的取值过于保守.2012年，Qian等[62]对6个1/3比例的梁柱子构件(未考虑楼盖板的作用)进行了角柱缺失条件下的动力冲击试验，研究表明：梁的跨度对框架的抗连续倒塌性能影响显著，跨度越大越易发生连续倒塌破坏；抗震构造可以提高结构抗连续倒塌的鲁棒性；实测的最大动力增大系数仅为1.38.笔者通过分析指出钢–混凝土组合梁的倒塌载荷动力增大系数可在1.13∼1.41之间取值[63].由此可见，DoD和GSA规范中关于DIF的取值具有一定的局限性，其对钢--混凝土组合结构、预应力结构倒塌分析的适用性有待试验验证和进一步分析.3.2结构倒塌风险的其他评估方法受多种因素的限制，在试验室条件下多采用拆除构件法对建筑子结构试件开展倒塌研究.虽然结第6期杨涛等：建筑结构连续倒塌性能研究进展617构的抗倒塌性能也可以利用数值分析软件进行模拟，但需要建立在一定的简化和假定基础上.钢筋断裂是混凝土结构发生连续倒塌破坏前的重要事件之一，在有限元分析过程中如何处理由于钢筋断裂而引起的非连续性问题并未得到很好的解决.2011年，Sasani等[64]提出了一种在抗倒塌分析过程中考虑钢筋断裂的分析方法.同年，施炜等[65]基于动力增量时程分析的结构抗倒塌易损性分析方法，定量评估了不同抗震设防烈度时多层RC框架结构的抗地震倒塌能力.2013年，Li等[66]开发了一种爆炸作用下结构倒塌的简化模拟分析方法，即重点对爆心附近的子结构进行精细化建模，同时考虑剩余结构构件对该子结构的影响，对比表明：采用该方法得到的分析结果与采用整体建模所得的分析结果较为吻合.4结论与展望综合国内外对建筑结构连续倒塌性能的研究现状，得到以下主要结论：(1)在结构倒塌过程中通常会出现压拱效应、悬链线效应、膜效应等抗倒塌机制，这些工作机制对结构的抗倒塌性能影响显著.(2)对于钢结构，悬链线作用在提高结构抗倒塌能力的同时，可能会导致结构构件发生局部或整体失稳，在设计中应考虑这一不利影响.进行钢结构的抗倒塌设计时，还应考虑支撑、抗震措施等连接和构造细节对结构抗倒塌性能的影响.(3)在对结构的连续倒塌性能开展研究时，现多采用静力倒塌载荷作用下的试验与分析方法，有必要进一步开展动力倒塌载荷下结构的倒塌性能研究，完善倒塌载荷动力增大系数DIF的取值方法；能量法在结构的连续倒塌性能研究中具有较好的应用前景.(4)预应力结构多用于大跨度空间结构，而钢--混凝土组合结构广泛应用于高层建筑.目前对上述两种结构形式的连续倒塌性能开展的研究特别是试验研究较少，有必要开展相应的研究工作.参考文献1Design of buildings to resist progressive collapse.U.S.De-partment of Defense,20092Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects.U.S.General Services Administration,20033Sasani M.Response of a reinforced concrete infilled-frame structure to removal of two adjacent columns.Engineering Structures,2008,30(9):2478-24914Sasani M,Sagiroglu S.Progressive collapse resistance of Hotel San Diego.Journal of Structural Engineering,2008, 134(3):478-4885Yi WJ,He QF,Xiao Y,et al.Experimental study on pro-gressive collapse-resistant behavior of reinforced concrete frame structures.ACI Structural Journal,2008,105(4): 433-4396Su Y,Tian Y,Song XS.Progressive collapse resistance of axially-restrained frame beams.ACI Structural Journal, 2009,106(5):600-6077Qian K,Li B.Slab effects on response of reinforced concrete substructures after loss of corner column.ACI Structural Journal,2012,109(6):845-8558Qian K,Li B.Performance of three-dimensional reinforced concrete beam-column substructures under loss of a corner column scenario.Journal of Structural Engineering,2013, 139(4):584-5949Yu J,Tan KH.Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of reinforced concrete beam column sub-assemblages.Engineering Structures, 2013,55(4):90-10610吴波,王明君,赵新宇.混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究.工程力学,2013,30(1):277-28711李凤武,肖岩,赵禹斌等.钢筋混凝土框架边柱突然失效模拟试验与分析研究.土木工程学报,2014,47(4):9-1812Elsayed WM,Moaty MANA,Issa ME.Effect of rein-forcing steel debonding on RC frame performance in resisting progressive collapse.HBRC Journal，2015，/10.1016/j.hbrcj.2015.02.005.13王德斌,李宏男,张杰.构件失效后钢筋混凝土框架结构倒塌响应特性分析.应用力学学报,2014,31(1):116-12114Fascetti A,Kunnath SK,Nistic`o N.Robustness evaluation of RC frame buildings to progressive collapse.Engineering Structures,2015,86:242-24915Mitchell D,Cook WD.Preventing progressive collapse of slab structures.Journal of Structural Engineering,1984, 110(7):1513-153216Williams D,Williams EB.Approximate analysis meth-ods for 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建筑抗震技术的现状与发展趋势
建筑抗震技术的现状与发展趋势建筑抗震技术是指在建筑设计和施工过程中，为了减少建筑结构在地震时所受到的破坏和损失，采取的一系列物理、化学和材料科学等技术手段。
由于地震的不确定性和突发性，建筑抗震技术在保障人民生命财产安全方面扮演着重要的角色。
目前，随着我国建筑业的蓬勃发展，建筑抗震技术也在不断地得到完善和提升。
以下将从建筑抗震技术的现状和发展趋势两个方面进行探讨。
一、建筑抗震技术的现状1. 抗震设计标准的不断更新我国目前在对建筑抗震技术进行规范和标准化方面取得了显著进展。
自1988年发布的《建筑抗震设计规范》以来，我国先后发布了多个版本的抗震设计规范，包括2010年修订版和2019年最新版本。
这些标准的更新，不仅体现了我国建筑抗震技术的不断发展，也为抗震工程提供了坚实的法律依据。
2. 抗震技术的应用范围不断拓展目前，我国的建筑抗震技术已经广泛应用于各类建筑物的设计和施工中。
不仅是高层建筑、大型商业综合体等高风险地区的建筑物，就连普通的住宅小区以及学校、医院等公共场所的建筑抗震技术也得到了更加注重和重视。
3. 抗震材料的研发和应用推广建筑抗震技术的核心是利用各种材料和技术手段，在设计、建造过程中尽量减少建筑物的震动和荷载。
目前，建筑抗震材料的研发和应用推广也是建筑抗震技术的重要组成部分。
例如，增加钢筋的使用量、利用板材等材料对墙体进行加强等多种技术手段都可以有效减少建筑物的受损程度。
二、建筑抗震技术的发展趋势1. 建筑抗震技术的个性化定制建筑抗震技术是一个相对成熟的技术领域，但随着社会变迁和现代化发展的需要，建筑抗震技术也应与时俱进，不断实现个性化定制。
随着数据技术的发展，建筑抗震技术将会从基于统计数据和具有普适性的框架转向更加个性化的方向，更好地拟合不同地区的建筑需求。
2. 增加抗震性能预测技术研究和应用抗震性能预测技术是建筑抗震技术的一个重要组成部分。
在预测建筑物在地震中的抗震性能时，可以在设计阶段提前预判建筑物的受灾状况，从而尽早采取相应的应对措施。
建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状分析
建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状分析摘要：建筑结构连续性倒塌是指建筑的形成和初始损伤结构在载荷的作用下,结构的内力的再分配,其他结构失效和连锁反应的结果,和大规模的失败或崩溃的结果不是成正比的初始局部破坏结构。
连续倒塌的原因可能是爆炸、冲击、火灾、飓风、地震、异常降雪等意外因素。
目前，我国对连续抗倒塌设计的研究还不够，因此，本文希望对建筑结构连续性倒塌极其控制设计进行研究，希望可以推动相关的研究工作。
关键词：建筑结构；连续性倒塌；控制设计；现状分析。
引言连续性倒塌是建筑结构的一种特殊形式,指结构的局部破坏意外荷载作用下(主要包括炸药爆炸、瓦斯爆炸、车辆影响和沉重的影响,等等)继续扩大,并最终导致结构的崩溃在大规模甚至整个失去承载能力。
近年来，国内外许多突发事件(爆炸、火灾、地震、恐怖袭击等)已导致建筑物倒塌，造成重大人员伤亡和财产损失，并产生了负面的社会影响，因此也受到了越来越多的人关注[1]。
1、建筑结构连续性倒塌设计的一般规定根据国际标准对建筑结构连续倒塌设计的相关研究成果，并结合我国混凝土结构设计规范的实际情况和建筑连续加固的抗倒塌目标，全面分析了国内外的倒塌情况，目前适用于连续抗倒塌钢筋混凝土框架结构的设计方法主要有间接控制法、直接设计法和设计法。
间接设计方法实际上是指通过提高结构的冗余性、连续性和延展性，从而提高建筑抗连续倒塌能力，从而增强整个结构系统的完整性的一些概念设计措施。
直接设计方法是通过改变荷载传递路径来分析或设计结构的抗倒塌能力，包括去掉构件的方法和关键构件的方法，事件控制方法是采取措施消除结构连续倒塌的原因[2]。
2、连续抗倒塌设计理念根据国家规范的规定和原则，结构抗连续倒塌设计的指导思想可以分为两个方面。
例如，结构分区是隔离的，因此局部损坏仅限于分区范围。
其次，提高结构的完整性、冗余性和延性，将结构损伤控制在局部范围内，避免整体垮塌。
有两种方法可以使用。
一是,设计可以直接遭受意外荷载的结构,设计备用组件,荷载传递路径等等,对关键系统进行总体结构设计,使其有足够的安全储备[3]。
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建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发
展趋势共3篇
建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势1
1. 研究进展
在建筑结构抗连续性倒塌研究方面，国内外学者已经开展了大量的研究。
这些研究主要包括以下方面：
1.1 倒塌事故原因分析
通过对一系列建筑结构倒塌事故进行调查和分析，学者们得出了很多
有关倒塌事故发生的原因和机理。
这些原因包括建筑材料的缺陷、建
筑结构设计的不合理以及施工过程中的差错等。
另外，一些自然灾害
如地震、风暴等也会引起建筑结构的倒塌。
1.2 抗倒塌性能设计方法研究
为了提高建筑结构的抗倒塌能力，学者们提出了一系列抗倒塌性能设
计方法。
这些方法包括提高建筑结构的整体强度、加强建筑结构的抗
震能力、采用更为先进的建筑材料等。
1.3 倒塌模拟技术研究
为了更好地理解建筑结构倒塌的原因和机理，学者们还开展了大量的
倒塌模拟技术研究。
这些模拟技术主要包括有限元模拟、离散元模拟、计算流体力学模拟等。
1.4 抗倒塌性能测试技术研究
为了验证建筑结构的抗倒塌性能，学者们开发了大量的测试技术。
这
些测试技术主要包括抗震性能测试、连续倒塌试验等。
2. 发展趋势
建筑结构抗连续性倒塌的研究是一个永恒的课题，未来其发展趋势主
要包括以下几个方面：
2.1 向精细化建模方向发展
随着计算机技术和仿真技术的发展，建筑结构倒塌模拟技术将向更精
细化、更真实化的方向发展。
相信未来，学者们将通过建立更加精细
化的模型，更好地分析建筑结构倒塌的原因和机理。
2.2 向智能化设计方向发展
随着人工智能和大数据技术的发展，建筑结构抗倒塌性能设计将向智
能化设计方向发展。
未来，学者们将通过大数据分析和人工智能算法，实现建筑结构最优化设计，提高其抗倒塌能力。
2.3 向可视化仿真方向发展
建筑结构倒塌模拟技术将向更为直观、更为可视化的方向发展。
未来，学者们将通过虚拟现实技术和增强现实技术，实现建筑结构的三维可
视化仿真，更好地理解建筑结构的倒塌机理和原因。
2.4 向智能化测试方向发展
建筑结构抗倒塌性能测试将向智能化测试方向发展。
未来，学者们将
通过传感器和物联网技术，实现对建筑结构抗倒塌性能的实时监测和
追踪，进一步提高其抗倒塌能力。
总之，未来建筑结构抗连续性倒塌研究将朝着更加精细化、更加智能化、更加可视化和更加实时化的方向不断发展，为保障建筑结构的安
全和稳定做出更大的贡献。
建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势2
建筑结构抗连续性倒塌是指在地震、台风等自然灾害或其他非自然因
素的影响下，建筑结构能够保持相对的完整，不发生连续性倒塌或严
重崩溃的能力。
在过去的一些灾难性事件中，建筑倒塌往往是造成人
命财产损失的主要原因之一。
因此，建筑结构抗连续性倒塌技术的研
究和发展具有非常重要的现实意义。
目前，建筑结构抗连续性倒塌技术的研究主要集中在以下三个方面：
1.材料技术
传统的建筑结构主要采用混凝土或钢筋混凝土作为主要材料，但这些
材料的抗震性能较差，易发生严重的层间位移或框架轴心偏移导致房
屋倒塌。
因此，目前的研究主要聚焦于新型材料的探索和研究。
比如，使用高强度和高韧性的混凝土和纤维增强材料，可以有效地提高建筑
结构的抗震性能。
此外，钢结构的铰接抗震设计和采用桥式结构等新
型结构形式的研究，也是当前的研究热点。
2.结构设计技术
结构设计是提高建筑抗震性能的核心。
当前，结构设计技术的发展趋
势是采用动力分析和数值模拟相结合的方法进行结构设计。
这种方法
可以较准确地模拟建筑结构在发生地震或其他灾害时的响应情况，并
通过优化结构设计参数来提高抗震能力。
此外，结构抗震隔震、控制
等方面的研究也值得关注。
3.工程实践
最终，建筑结构抗连续性倒塌技术的实际应用需要通过工程实践来验证。
因此，研究人员需要在实际工程中积累经验和数据，不断总结和
完善技术。
在实际应用中，还需要加强对建筑结构的维护和监测，及
时进行预防性维护和修缮，以确保建筑结构的健康运行。
总体来说，建筑结构抗连续性倒塌技术的研究和发展是一个长期而持
续的过程。
未来，需要进一步推动新型材料和结构设计技术的发展，
并将其应用于实际工程中。
同时，还需要加强工程实践和数据积累，
以提高建筑结构的抗连续性倒塌能力，为社会的安全和稳定作出贡献。
建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势3
建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势
自然灾害常常造成房屋的倒塌，给人们的生命财产带来极大损失，其
中连续性倒塌是其中的一种形式。
连续性倒塌通常是由于建筑结构组
件接缝处的断裂或松脱引起的。
因此，建筑结构抗连续性倒塌成为建
筑领域的一个重要课题。
本文将重点介绍建筑结构抗连续性倒塌研究
的进展及发展趋势。
首先，建筑结构抗连续性倒塌研究的进展主要体现在以下几个方面：
1. 建筑结构性能的定量化评估：建筑结构抗连续性倒塌研究的前提是
需要对建筑结构的性能进行定量化评估。
目前，常用的方法有静力和
动力试验等。
2. 新型建材和结构的应用：新型建材和结构的出现为抗连续性倒塌提
供了新的手段。
例如形状记忆合金和纤维加固材料等。
3. 优化设计：优化建筑结构的设计，降低构件之间的应力集中以及提高抗裂性能。
4. 多学科交叉研究：建筑结构抗连续性倒塌需要多学科的交叉研究，如材料力学、结构力学等。
其次，建筑结构抗连续性倒塌的未来发展趋势如下：
1. 绿色建材和新型材料的研发：绿色建材和新型材料对于建筑结构的抗连续性倒塌具有重要意义，未来将以此为重点进行研发。
2. 智能化设计：智能化设计将会成为未来的发展方向。
通过建立数字建筑模型和大数据分析，优化建筑结构的设计，提高其抗连续性倒塌能力。
3. 精细化施工：精细化施工是提高建筑结构抗连续性倒塌的另一重要途径。
通过精确计算和施工精确度控制，可以更好地保证建筑结构的安全性。
4. 多学科融合：建筑结构抗连续性倒塌需要多学科的交叉研究，未来将进一步融合力学、材料学和信息技术等多个学科的研究成果。
综上所述，建筑结构抗连续性倒塌研究是一个十分重要的课题，其研究进展和发展趋势都具有重要的意义。
未来的研究将以绿色建材和新型材料的研发、智能化设计、精细化施工和多学科融合等为重点，以提高建筑结构的抗连续性倒塌能力。