1、11 总 则1.0.1 为在建筑结构抗倒塌设计中贯彻执行国家有关建筑工程法律法规，避免建筑在发生偶然事件时倒塌破坏，减少人员伤亡及经济损失，制定本规程。【说明】建筑结构发生倒塌破坏可能造成严重的人员伤亡和经济损失，我国历来重视建筑结构的抗倒塌设计。现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011 规定了建筑结构“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，以及实现设防目标的抗震设计方法。现行国家标准工程结构设计可靠性统一标准GB50068 规定， “当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌” 。现行国家标准建筑结构可靠
2、度设计统一标准GB50153 规定， “允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度” 。现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010 规定了混凝土结构防连续倒塌设计原则。现行行业标准 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3 规定，安全等级为一级的高层建筑，应满足抗连续倒塌概念设计的要求，安全等级为一级、有特殊要求的高层建筑，可采用拆除构件法进行抗连续倒塌设计。本规程以现行国家、行业标准有关建筑结构抗倒塌设计的规定为基础，对现行规范规程中尚无规定、但工程设计中确实需要的建筑结构抗倒塌设计内容，做了规定；对现行规范规程中建筑结构抗倒塌设计的
3、原则规定，做了具体规定，使其在工程设计中可操作，便于设计应用。（本规程通过审查后，条文说明将移至正文之后。 ）1.0.2 本规程适用于建筑结构在偶然事件作用下的抗倒塌设计，本规程适用的偶然事件包括撞击、爆炸、地震以及火灾。【说明】正常设计、正常施工、正常使用的建筑结构在竖向荷载作用下极少发生倒塌，但在遭遇偶然事件作用时可能发生倒塌。有些偶然作用是可防或/及可抗的，如撞击、爆炸、地震以及火灾；有些偶然作用为几乎不可抗御的自然灾害，如泥石流、山体滑坡、洪水、森林火灾、风灾和干旱等。本规程建筑结构抗倒塌设计针对的是可防或/及可抗的偶然作用，不针对几乎不可抗御的自然灾害。1.0.3 建筑结构抗倒塌设计
4、，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。22 术语和符号2.1 术语2.1.1 偶然作用 accidental action在建筑结构施工及使用阶段，发生概率很小但可能引起建筑结构严重破坏甚至倒塌的作用。2.1.2 作用效应 effect of action由作用引起的结构或结构构件的反应，如内力、变形等。2.1.3 抗力 resistance结构或结构构件承受作用效应的能力，如承载能力、弹塑性变形能力、耐火极限等。2.1.4 倒塌 collapse建筑结构倾倒和坍塌破坏的总称。2.1.5 倾倒 over turn建筑结构从某一高度或整体向一侧倒伏的破坏形式。2.1.6 坍塌
5、 collapse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 progressive collapse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 loss of capacity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 fire resistance duration建
6、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 service period3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 ancillary structure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
7、.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4Vun 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；梁板跨中竖向挠度限值；y预期
8、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；up结构薄弱层（部位）弹塑性层间位移；应变；钢筋热徐变率； 当前钢筋热徐变；延性系数；构件组合的塑性转角设计值；构件的塑性转角限值；p弹塑性层间位移角限值；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；5fc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
9、度；fyT高温下温度为 Ts 时钢材的屈服强度；0结构的初始阻尼比；m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；A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；6Fe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；建筑室内的通风系数；Re多遇地
10、震作用下的层偏心率；Rs多遇地震作用下的层刚性率；构件稳定性系数；s超屈系数；q可变荷载的准永久值系数；T高温下钢材弹性模量折减系数；对流、辐射换热系数之和；b， c分别为梁机制和悬索机制弹塑性内力修正系数；层抗震能力系数；0结构重要性系数；G永久荷载分项系数；L水平荷载分项系数；Q活荷载分项系数；RE承载力抗震调整系数；S雪荷载分项系数；T温度作用分项系数；W风荷载分项系数；x钢框架梁的截面塑性发展系数；cT高温下混凝土轴心抗压强度折减系数；7T高温下钢材屈服强度折减系数；c温度为 T 时混凝土的导热系数； f楼面或屋面活荷载频遇值系数； q楼面或屋面活荷载准永久值系数。2.2.5 其它T温
11、度；m模板支架立杆的数量；t时间。83 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
12、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
13、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。93.2.2 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
14、】 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；
15、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。104 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
16、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 Alternate Path Method（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JGJ 3 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
17、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
18、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。11【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JGJ 3-2010 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
19、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
20、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。12【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
21、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
22、，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
23、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；采用连续檩条，也可采用端部为刚性连接的檩条。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13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
24、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
25、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
26、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14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
27、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
28、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。周 边 拉 结内 部 拉 结(a) 周边水平构件拉结 (b) 内部水平构件拉结15对 外 围 墙 / 柱 和 角 柱 的 拉 结竖 向 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（
29、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。q失效竖向构件q失效竖向构件LiLjFTFT(a) 悬索机制q失效竖向构件q失效竖向构件LiLjMbMb失效竖向构件失效竖向构件(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16注：图中，q 为按准永久
30、组合得到的作用在水平构件上的线荷载标准值，F T 为水平构件的拉结力，M b 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
31、采用图 4.3.3-1 所示计算简图计算所需的拉结力。qqqqqqqFT 4qFT 2FT 3FT 1L4L2L1L3(a) 双向悬索机制qqFT 2FT 1L2L1(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： c12T12c3434LqF(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；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171/5；c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
32、 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(L 1+L2)/2处，如图 4.3.3(a)所示。取图 4.3.3(b)所示的对称子结构进行分析，可以得到拉结力 F1和 F2 和荷载的关系：12128LqF(4.3.3)通过动力放大系数（取 2.0）和弹塑性修正系数 c，考虑倒塌过程中的弹塑性动力效应对内力的影响，于是可得到拉结力计算公式(4.3.3)
33、。初 始 破 坏 柱L1L2梁 1 梁 2F2 F1q(a) 受力模型q( L1+ L1) / 2梁 1F1(b) 计算模型图 4.3.3 悬索机制水平构件拉结力计算分析模型4.3.4 采用梁机制进行水平构件拉结设计时，梁端截面的受弯承载力应满足下式要求：M Mbi (i=1,2,3,4) (4.3.4-1)Mbi=bqLi2 (i=1,2,3,4) (4.3.4-2)式中： M梁端截面的受弯承载力；Mbi按梁机制计算得到的第 i 梁梁端弯矩；q按准永久组合得到的楼面均布荷载标准值；18Li第 i 梁的跨度；b梁机制弹塑性内力修正系数，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
34、 4.3.11 条的规定取值。qqqqqqqqL4L2L1L3Mb 2b 3Mb 4Mb 1M(a) 四面有梁的柱失效qqL4L2L1L3Mb 2b 3Mb 1M(b) 三面有梁的柱失效qqL2L3Mb 2b 3M(c) 角柱失效图 4.3.4 梁机制梁端弯矩计算模型【说明】 采用受均布荷载的悬臂梁计算模型进行梁机制计算，考虑动力放大系数 2.0和弹塑性修正系数 b。4.3.5 内部水平构件对周边竖向构件的拉结设计，应符合下列规定：1 角柱应在两个方向拉结，其他位置的周边竖向构件应在一个方向拉结（图4.3.1c） ；2 所需的拉结力应取下列两者的较大值：按本规程第 4.3.3 条计算所需拉结力
35、的2.0 倍，本层楼面竖向荷载标准值在该竖向构件产生的轴压力的 3（钢筋混凝土构件）或 1%（钢构件） 。【说明】建筑结构的周边区域的传力路径较少，因此适当提高对周边竖向构件的拉结要求，以提高其安全性。4.3.6 每一根竖向结构构件应从基础到结构顶进行竖向拉结设计，竖向拉结力可按下式计算： FT,i=2(GVk,i-1+qQVk,i-1)AFloor,i-1 (4.3.6)式中： FT,i第 i 层竖向构件的竖向拉结力；GVk,i-1第 i-1 层竖向永久荷载标准值；q可变荷载的准永久值系数；19QVk,i-1第 i-1 层竖向可变荷载标准值；AFloor,i-1该竖向构件第 i-1 层从属楼
36、面面积。【说明】个别构件失效后，破坏区域以上按受压进行设计的竖向构件可能变为受拉构件，导致破坏沿竖向传播，本条通过对其竖向拉结进行设计防止发生这类破坏。4.3.7 采用拉结构件法进行钢筋混凝土建筑结构抗连续倒塌设计时，结构构件的弹塑性内力修正系数可按下列规定取值：1 梁机制时，位于中部的钢筋混凝土梁的 b 可取 0.67，其他部位钢筋混凝土梁的b 可取 1.0；2 悬索机制时， c 可取 1.34。【说明】内力修正系数考虑了结构的塑性变形耗能对抗连续倒塌的贡献。对于中部的钢筋混凝土梁，可适当降低内力需求，取为 0.67。其他部位（如悬挑构件）因为超静定次数较少，取为 1.0。4.3.8 采用拉
37、结构件法设计时，贯通中柱的钢筋混凝土梁的拉结钢筋应符合下列要求：1 拉结钢筋的截面面积应按下式计算： stkTs/fFA(4.3.8)式中： AsT拉结钢筋的截面面积；FT拉结力，可按本规程第 4.3.3 条、第 4.3.5 条或第 4.3.11 条的规定计算；fstk拉结钢筋极限抗拉强度标准值。2 采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖时，梁及梁两侧楼板有效宽度范围内贯通的水平钢筋可作为拉结钢筋（图 4.3.8） ，楼板有效宽度可按本规程第 4.3.9 条的规定确定。3 配置的拉结钢筋不应少于本规程第 4.3.10 条规定的拉结钢筋的构造要求。有效楼板宽度 有效楼板宽度 有效楼板宽度20(a) 梁两侧
38、有楼板 (b) 梁一侧有楼板图 4.3.8 钢筋混凝土梁拉结钢筋布置示意图【说明】根据承载力要求配置的纵筋、符合本规程第 4.3.10 条规定的贯通和锚固要求时，可作为拉结钢筋。当根据承载力要求配置的纵筋的截面面积不足时，应增配纵筋，使其满足拉结钢筋截面面积的要求。4.3.9 配置拉结钢筋的楼板有效宽度可取表 4.3.9 的规定三种（或两种）情况的最小值。表 4.3.9 楼板有效宽度T 形、I 形截面 倒 L 形截面情况 肋形梁（板）独立梁 肋形梁（板）1 按计算跨度 l0 考虑 l0/3 l0/3 l0/62 按梁（肋）净距 sn 考虑 b +sn b +sn/23 按翼缘高度 考虑fh f
39、12hb f5h注：1 表中 b 为梁的腹板厚度；2 肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时，可不考虑表中情况 3 的规定； 3 加腋的 T 形、I 形和倒 L 形截面，当受压区加腋的高度 不小于 且加腋的长度 不hfhb大于 3 时，其翼缘计算宽度可按表中情况 3 的规定分别增加 2 (T 形、I 形截面) 和h hb(倒 L 形截面 )；b4 独立梁受压区的翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生裂缝时，其计算宽度应取腹板宽度 b。【说明】本条规定与现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010-2010 的规定一致。4.3.10 抗连续倒塌设计的房屋建筑钢筋混凝土结构，其拉结钢筋的构
40、造措施应符合下列规定：1 周边梁应配置不少于 4 根连续贯通的拉结纵向钢筋，其截面面积不应小于 1/6 支座负弯矩纵筋面积和 1/4 跨中正弯矩纵筋面积的较大者；其它梁应配置不少于 4 根连续贯通的拉结纵筋，其截面面积不应小于 1/10 支座负弯矩纵筋面积和 1/6 跨中正弯矩纵筋面积的较大者。2 梁内连续贯通中柱的拉结纵筋应置于梁截面角部，箍筋弯钩不应小于 135 度。3 梁内连续贯通中柱的拉结纵筋应锚固于端部竖向构件内，其锚固长度应满足现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010 关于受拉钢筋基本锚固长度的规定。214 楼板内宜适当配置贯通的拉结钢筋。【说明】：本条规定参考了国外相关规范及
41、我国工程实际应用的构造规定。4.3.11 采用拉结构件法进行民用建筑钢结构抗连续倒塌设计时，构件弹塑性内力修正系数可按下列规定取值：1 梁机制时，刚性连接的钢框架梁的 b 可取 0.67，半刚性连接和铰接连接的钢框架梁的 b 可取 1.0。2 悬索机制时， c 可取 1.34。【说明】修正系数 b 及 c 的取值原因同本规程第 4.3.7 条。4.3.12 采用拉结构件法设计时，钢框架梁的拉弯强度应符合下式要求：(4.3.12)ysnx2nT8fWqLAF式中： FT按本规程第 4.3.3 条确定的钢框架梁所需的拉结力；An钢框架梁有效截面面积；q钢框架梁上均布线荷载标准值；L钢框架梁的跨度；
42、 Wnx钢框架梁绕强轴弯曲的净截面模量；x钢框架梁与绕强轴弯曲的截面模量相应的截面塑性发展系数；fy钢材屈服强度；s超屈系数，可取 1.2； 构件弹塑性内力修正系数，可按本规程第 4.3.11 条的规定取值。【说明】对于框架梁，当竖向支承的框架柱失效后，主要依靠形成的悬链线机制抵抗竖向荷载（角部梁的悬链线成直角） 。此时，梁内拉力与弯矩并存，按拉弯构件校核强度；且梁内以拉力为主，故无需校核拉弯稳定性。若不考虑转角处的正弯矩贡献，内部的梁及边梁（不包括角部的梁）的需求弯矩数值按两端铰接、跨度为 L 的斜梁确定，M=AqL2/8。角部梁按悬臂梁确定 M=AqL2/8。考虑到角部梁的承载能力不应低于
43、相邻边梁，因此框架梁需求弯矩统一取为 M=AqL2/8。224.3.13 钢框架柱竖向拉结设计时，其轴心受拉强度应符合下式规定： (4.3.13)ysnTfAF式中： FT按本规程第 4.3.6 条确定的钢框架柱所需的竖向拉结力；An钢框架柱有效截面面积；s超屈系数，可取 1.2。【说明】 当某根框架柱失效后，其正上方的框架柱将以受拉的方式承担下层的楼面荷载，故按受拉构件校核框架柱的强度。4.4 拆除构件法4.4.1 采用拆除构件法进行建筑结构抗连续倒塌设计时，应逐个拆除被选择的构件，对拆除构件后的剩余结构进行抗连续倒塌计算分析，由分析结果进行评估，调整不满足本规程第 4.4.16 条或第 4
44、.4.17 条规定的结构构件，并重新进行抗连续倒塌计算分析。【说明】本节内容主要参考美国国防部 建筑抗连续倒塌设计2010版 (DoD : Design of Buildings to Resist Progressive Collapse, 2010 UFC 4-023-03) 的规定编写。与美国国防部建筑抗连续倒塌设计2005版（2005 UFC 4-023-03）相比，2010 UFC 4-023-03有较大的变化。4.4.2 房屋建筑可选择下列构件作为被拆除构件：1 角柱、靠近边长中间的外柱以及内部柱，被拆除柱所在的楼层可为：底层、顶层、柱截面尺寸改变的楼层； 2 拉结构件法评定竖向拉
45、结力不满足要求的竖向构件；3 不符合耐火极限要求的构件；4 工程经验判断有可能遭受偶然作用的构件，以及拆除后可能导致剩余结构不安全的构件。【说明】对于房屋建筑，一般选择框架柱作为被拆除构件，也可选择剪力墙作为被拆除构件。如图 4.4.2 所示，角柱、靠近边长中间的外柱以及内部柱可作为被拆除的柱。首层外柱即周边柱比较容易遭到撞击、爆炸等偶然作用，可作为拆除的重点构件。23角柱长边中柱内柱图 4.4.2 被拆除柱示意图4.4.3 大跨空间钢结构可选择下列构件作为被拆除构件：1 支座；2 支座附近的杆件；3 预应力空间钢结构的钢索；4 工程经验判断需要拆除的其他结构构件。【说明】本条列出了大跨空间结
46、构拆除的构件。4.4.4 拆除构件法可采用下列 3 种方法进行结构抗连续倒塌计算：线性静力分析方法，非线性静力分析方法和非线性动力分析方法。【说明】 可根据结构的规则性，在 3 种抗连续倒塌分析方法中选择合适的方法。建筑形体、构件布置比较规则的结构，可采用线性静力分析方法。4.4.5 采用线性静力方法、非线性静力方法以及非线性动力方法进行结构抗连续倒塌计算时，剩余结构组合的效应设计值可按下式确定：Sd=SV+SL (4.4.5)式中： Sd剩余结构组合的效应设计值；SV剩余结构重力荷载组合的效应设计值，可分别按本规程第 4.4.6 条和第4.4.8 条的规定计算；SL剩余结构水平荷载设计值的效
47、应，可按本规程第 4.4.9 条的规定计算。【说明】 采用线性静力方法等进行建筑抗连续倒塌计算时，建立拆除构件后的结构即剩余结构的计算模型进行结构计算，作用在剩余结构上的荷载包括重力荷载和水平荷载两类，结构的荷载效应为重力荷载效应与水平荷载效应之和。244.4.6 采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗连续倒塌计算时，剩余结构重力荷载组合的效应设计值可按下列规定确定：SV= SV1+SV2+SV3 (4.4.6-1)SV1=Ad(G SGk+Q SQk 或 S SSk) (4.4.6-2)SV2=GSGk+QSQk (4.4.6-3)SV3=GSGk+QSQk 或 SSSk (4.4.6-
48、4) 式中： SV1与被拆除柱的柱列相连的跨、且在被拆除柱所在层以上层的楼面重力荷载设计值的效应；SV2与被拆除柱的柱列相连的跨、且在被拆除柱所在层以下层的楼面重力荷载设计值的效应；SV3与被拆除柱的柱列相连跨的以外各跨楼面重力荷载设计值的效应；SGk楼面永久荷载标准值的效应；SQk楼面活荷载标准值的效应；SSk雪荷载标准值的效应；G楼面永久荷载分项系数，可取 1.2；Q楼面活荷载分项系数，可取 0.5；S雪荷载分项系数，轻型钢结构的屋盖可取 1.0，其他结构的屋盖可取0.2；Ad动力放大系数，可按本规程第 4.4.7 条的规定采用。【说明】当构件瞬间失效时，结构几何构成发生突变而振动，从而产生惯性力，同时，部分构件屈服，因此，结构连续倒塌实质上是一个结构材料进入非线性的动力过程。采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗
