CECS392-2014 建筑结构抗倒塌设计规范

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  • 建筑结构倾倒和珊塌破坏的总称。

    progressive collapse

    由初始的局部破坏,从构件到构件扩展医疗器械标准,最终导致一部分 倒塌或整个结构倒塌。

    2.1.9结构的整体稳固性

    当发生爆炸、撞击、火灾或人为错误等偶然事件时,结构整

    结构构件不能继续承载而退出工作。构件不能继续承载可包 括变形大于限值、材料压溃或断裂、连接断裂、整体失稳等。

    fire resistanceduration

    2. 1. 12火灾荷载

    建筑内可燃物燃烧后产生的热量总和,以MJ表示。

    2.1. 13使用阶段

    serviceperiod

    建筑结构从交付使用到停止使用、设计基准期和设计使用 限三者中最长的时间段

    2. 2. 1 作用和作用效应:

    F 一拉力; 弯矩; 一竖向可变荷载标准值; R一 构件承载力设计值; Sd 荷载(作用)组合的效应设计值; V 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 均布线荷载设计值; 公 梁板跨中许可的最大竖向挠度; Aup 地震作用下建筑结构弹塑性层间位移; 应变; e 0 转角;

    2.2.4 计算系数:

    3.0.1建筑结构可在其下列三个阶段进行抗倒塌设计:建 段,使用阶段,加固、改造阶段

    3.0.1建筑结构可在其下列三个阶段进行抗倒塌设计:建造阶 段,使用阶段,加固、改造阶段。 3.0.2为避免发生偶然事件时建筑结构倒塌破坏,应采取措施防 止建筑结构遭受偶然事件或减小偶然事件对建筑结构的影响,同 时应通过抗倒塌设计,使建筑结构具有抗倒塌能力。 3.0.3防止建筑结构遭受偶然事件或减小偶然事件对建筑结构 的影响,可采取避让、道泄、隔离、控制等措施。 3.0.4建筑结构抗倒塌设计可包括概念设计、构件内力计算及构 件承载力计算、构件变形能力计算、采取抗倒塌措施、结构抗倒塌 计算、结构倒塌判别等内容,

    4建筑结构抗连续倒塌设计

    4.1.1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设置可渣泄爆炸压力的围护结构: 4降低由于爆炸可能丧失承载力的构件在结构中的重要性; 5设置隔离防护装置,将可能的移动爆炸源隔离在爆炸影响 距离以外。

    4.1.2房屋建筑外围护结构抗爆炸倒塌设计可按本规范附录A

    4.1.3建筑结构防撞击引起的连续倒塌可采取下列措施,

    1对结构及结构构件设置防撞击设施,避免其受到撞击或减 小撞击的影响; 2在可能被撞击的部位,采用抗撞击能力强的结构构件。 4.1.4发生偶然事件时,经抗连续倒塌设计的建筑结构局部破坏 或个别构件失效不应导致部分结构倒塌或整个结构倒塌。 4.1.5建筑结构抗连续倒塌设计可采用概念设计、拉结构件法 拆除构件法和局部加强法。 4.1.6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 简化应符合发生偶然事件时结构的实际工作状况。 4.1.7抗连续倒塌设计的建筑结构构件截面承载力计算时,材料 强度可按下列规定取值: 1混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度可取其标准值

    2正截面承载力计算时钢筋强度可取其屈服强度标准值的 1.25倍,受剪、受扭承载力计算时钢筋强度可取其屈服强度标准值。 3钢构件的钢材强度可取其屈服强度。 4.1.8在用建筑结构抗连续倒塌计算时,材料强度可采用实测材 料强度的标准值。

    1结构应具有整体稳固性; 2 结构应具有承受偶然作用的能力和传递偶然作用的途径; 3 结构关键受力部位应具有较多的几余药束及备用传力途径; 4 预期可能大变形的结构构件应具有良好的变形能力; 5可能遭受爆炸作用的结构构件,应具有一定的反向荷载承 载能力; 6连接的承载力不应小于被连接构件的承载力,连接应具有 充许构件大变形的能力。 4.2.2房屋建筑钢筋混凝土结构抗连续倒塌概念设计除应符合 本规范第4.2.1条外,尚应符合下列规定: 1结构构件应避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土压溃先于 钢筋屈服、钢筋锚固失效先于钢筋屈服: 2框架结构的梁柱应刚接连接; 3宜采用现浇混凝土楼(屋)盖:采用装配整体式楼(屋)盖或 装配式楼(屋)盖时,应采取措施确保楼(屋)盖的整体性; 4采用无梁楼(屋)盖时,可设置柱帽、托板,加宽柱上板带暗 梁的宽度,加天暗梁钢筋截面面积及加强暗梁钢筋锚固。

    4.2.3民用建筑钢结构抗连续倒概念设计除应符合本规范第

    3应避免构件失效引起其他构件失效或整体结构失稳: 4非空间轻型钢结构的平面外稳定性不应低于其平面内稳 定性。 4.2.4钢框架梁与柱的刚性连接应符合下列规定: 1钢框架柱失效时,与该框架柱相连的框架梁应能提供跨越 失效柱的连续拉结路径,梁与柱的连接应具有足够大的抵抗拉力 的能力。 2梁与柱的连接应具有足够大的韧性,以及足够大的受扭承 载力和绕弱轴的受弯承载力。 3梁端应具有足够大的转动能力。 4.2.5大跨钢屋盖建筑结构抗连续倒塌概念设计除应符合本规 范第4.2.1条外,尚应符合下列规定: 1屋盖结构应具有明确的内力重分布途径。 2下部支承结构应有较多的完余度及备用传力途径。 3对于桁架结构:应加强桁架跨中弦杆与端跨腹杆,避免其 先于其他杆件失效;应采取设置联系次桁架、采用连续標条、標条 两端刚接等措施确保结构的整体稳固性。 4对于索结构:应加强拉索的强度,拉索端应可靠锚固,避免 拉索及索端锚固失效,并采取下列措施确保结构的整体稳固性: 1)张弦结构中托架或纵向连系桁架应具有足够大的刚度 及承载能力; 2)撑杆的间距不应过大: 3)采用两端为刚接的连续標条或两端为刚接的单跨標条 加强水平支承体系。 5对于网格结构,宜适当提高与支座相连杆件及跨中弦杆的 强度。

    3应避免构件失效引起其他构件失效或整体结构失稳: 4非空间轻型钢结构的平面外稳定性不应低手其平面 定性

    4.2.4钢框架梁与柱的刚性连接应符合下列规定

    4.2.5大跨钢屋盖建筑结构抗连续倒塌概念设计除应符合

    4.2.8砌体结构墙体中增设的暗框架梁与该楼层的圈梁之间应

    4.2.8砌体结构墙体中增设的暗框架梁与该楼层的圈梁 有可靠拉结。

    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 下列内容: 周边水平构件拉结[图4.3.1(a)设计; 2 内部水平构件拉结[图4.3.1(b)设计; 3 内部水平构件对周边竖向构件拉结[图4.3.1(c)7设计; 竖向构件竖向拉结[图4.3.1(d)设计;

    a)周边水平构件拉结

    (b)内部水平构件拉结

    【)内部水平构件对周边竖向构件拉结 (d)坚向检

    图4.3.1构件拉结示意图

    5每层均应进行拉结设计,计算构件所需的拉结力(或弯短

    5每层均应进行拉结设计,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。 4.3.2采用梁机制或悬索机制进行水平构件拉结设计时,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 应米用染机制; 2钢筋混凝土水平构件按承载力配置的水平钢筋满足梁机 制要求时,或水平钢构件按承载力确定的截面尺寸满足梁机制要 求时,可不按悬索机制进行拉结设计; 3钢筋混凝土水平构件或水平钢构件不满足本条第2款要 求时,应分别按悬索机制和染机制计算拉结力或弯矩,可取所需配 筋较小值配置水平钢筋或所需较小截面尺寸确定水平钢构件截 面。

    (a)梁机制(连续水平构件)

    (b)悬索机制(连续水平构件)

    (c)梁机制(角部悬臂水平构件)

    图4.3.2水平构件拉结设计的梁机制和悬索机制 g一作用在水平构件上按准永久组合的均布线荷载设计值; F一水平构件的拉结力:M一水平构件的端弯矩:

    LL一水平构件的跨度

    4.3.3采用梁机制(图4.3.3)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列公式要求:

    面的受弯承载力应满足下列公式要求:

    M≥Ma (i= 1,2,3,4) Mr=BqL? (i=1,2,3,4)

    式中:M一梁端截面的受弯承载力; Mi按梁机制计算得到的第i梁的梁端弯矩; q——作用在水平构件上按准永久组合的均布线荷载设计值; L一第i根梁的跨度; β——梁机制弹塑性内力修正系数,钢筋混凝土构件和钢构 件可分别按本规范第4.3.7条和第4.3.11条的规定 取值。

    图4.3.3染机制梁端弯矩计算模型

    3.4采用悬索机制进行水平构件拉结设计时,所需拉结力应 列规定确定: 1可采用图4.3.4所示计算简图计算所需的拉结力

    4.3.4采用悬索机制进行水平构件拉结设计时,所需拉

    4.3.4采用悬索机制进行水平构件拉结设计时,所需拉结

    所需的拉结力可按下列公式计

    图4.3.4悬索机制拉结力计算简图

    式中:F、F、FT3.F 水平构件的拉结力: 作用在水平构件上按准永久组合的均 布线荷载设计值; LLL3、L 一水平构件的跨度; △一—梁板跨中许可的最大竖向挠度,取内力 重分布区域最短向梁板跨度的1/5; B 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 范第4.3.7条和第4.3.11条的规定 取值。

    当水平构件上作用较大的集中力时,应进行专门分析确定

    拉结力。 4悬索机制周边水平构件所需的拉结力,不应小于同大 邻内部水平构件所需的拉结力。

    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4.3.1(c); 2所需的拉结力应取下列两者的较大值:按本规范第4.3.4 条计算所需拉结力的2.0倍,本层楼面永久荷载标准值与可变荷 载准永久值之和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)。 4.3.6每一根竖向结构构件应从基础到结构顶部进行竖向拉结

    4.3.7采用拉结构件法进行房屋建筑钢筋混凝土结构抗

    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当按梁机制计算时,位于中部的钢筋混凝土梁的β可取 0.67,其他部位钢筋混凝土梁的β可取1.0; 2当按悬索机制计算时,钢筋混凝土梁的B.可取1.34

    AsT≥Fr/(1.25fy)

    式中:AT一拉结钢筋的截面面积; F一一拉结力,可按本规范第4.3.4条的规定计算; f一一拉结钢筋屈服强度标准值。 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 宽度可按本规范第4.3.9条的规定确定。 3配置的拉结钢筋不应少于本规范第4.3.10条规定的拉结 钢筋的构造要求。

    图4.3.8钢筋混凝土梁拉结钢筋布置示意图

    4.3.9 配置拉结钢筋的楼板有效宽度可按表4.3.9所列情 的最小值取用。

    表 4.3.9楼板有效宽度

    注,1表中6为梁的腹板厚度目

    2肋形梁在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 加胶的T形、I形和倒L形截面,当受压区加腋的高度h不小于h且加 的长度b不大于3h时,其翼缘计算宽度可按表中情况3的规定分别增加 2b(T形、I形截面)和bh(倒L形裁面); 4 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、 其计算宽磨应取腹板宽度6

    3.10抗连续倒塌设计的房屋建筑钢筋混凝土结构,其拉结

    1周边梁应配置不少于4根连续贯通的拉结钢筋,其截面面 积不应小手1/6支座负弯矩钢筋面积和1/4跨中正弯矩钢筋面积 的较天者,其他梁应配置不少于4根连续贯通的拉结钢筋,其截面 面积不应小于1/10支座负弯矩钢筋面积和1/6跨中正弯矩钢筋 面积的较大者。 2梁内连续贯通中柱的拉结钢筋应置于梁截面角部,箍筋弯 钩不应小于135°。 3梁内连续贯通中柱的拉结钢筋应锚固于端部竖向构件内, 其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于受拉钢筋基本锚固长度的规定。 4楼板内宜适当配置贯通的拉结钢筋。

    4.3.11采用拉结构件法进行民用建筑钢结构抗连续

    时,构件弹塑性内力修正系数可按下列规定取值: 1按梁机制计算时,刚性连接的钢框架梁的β可取0.67,半 刚性连接和铰接连接的钢框架梁的3.可取1.0。 2按悬索机制计算时,钢框架梁的β可取1.34。 4.3.12采用拉结构件法设计时,钢框架梁的拉弯强度应满足下 式要求:

    2按悬索机制计算时,钢框架梁的β可取1.34。 4.3.12采用拉结构件法设计时,钢框架梁的拉弯强度应满足下 武要求:

    AaBqL ≤o.f An 2y.W.x

    式中:F一按本规范第4.3.4条确定的钢框架梁所需的拉结 力,角部梁取F为0; A,一一钢框架梁有效截面面积: Aai——不考虑非线性影响的动力放大系数,取2.0; β—梁机制构件弹塑性内力修正系数,可按本规范第 4.3.11条的规定取值; q 钢框架梁上均布线荷载设计值: L一一钢框架梁的跨度; 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; 钢框架梁绕强轴弯曲的净截面模量; Q,一一超屈系数,可取1.2; 钢材屈服强度。 4.3.13 钢框架柱竖向拉结设计时,其轴心受拉强度应满足下式

    3.13钢框架柱竖向拉结设计时,其轴心受拉强度应满足下 求:

    (4. 3. 13)

    式中:F 按本规范第4.3.6条确定的钢框架柱所需的竖向拉 结力; A. 钢框架柱有效截面面积; 2. 超屈系数,可取1.2。

    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,由剩余结构构件的内力或剩余结构水平构件的塑性转角,按本 规范第4.4.16条或第4.4.17条的规定判别结构是否满足抗连续 倒设计要求,调整不满足本规范第4.4.16条或第4.4.17条规 定的结构构件,并重新进行抗连续倒塌计算。

    4.4.2房屋建筑可选择下列构件作为被拆除构件:

    1角柱、周边靠近边长中间的柱、内部柱;被拆除柱所在的楼 层可为:底层以及柱截面尺寸改变的楼层; 2拉结构件法判别竖向拉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直接遭受偶然事件袭击的构件,以及 拆除后可能导致剩余结构不安全的构件。 择下刻构性作为被拆除构性

    1角柱、周边靠近边长中间的柱,内部程:被拆除柱所在的楼 层可为:底层以及柱截面尺寸改变的楼层; 2拉结构件法判别竖向拉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直接遭受偶然事件袭击的构件,以及 拆除后可能导致剩余结构不安全的构件。 4.4.3大跨钢屋盖建筑结构可选择下列构件作为被拆除构件: 1下部支承结构的角柱及中间柱; 2支座附近的杆件; 3屋盖结构中的拉索,如:单向张弦结构的中间榻索,双向 张弦结构的边索,弦支穹项靠近支座的环向索与径向索:索穹项靠 近支座的环向索与斜索: 4工程经验判断需要拆除的其他结构构件。 4.4.4拆除构件后的剩余结构可采用下列三种方法之一进行抗 连续倒塌计算:线性静力方法、非线性静力方法和非线性动力方 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,剩余结构荷载组合的效应设计值可 按下式确

    1下部支承结构的角柱及中间柱; 2 支座附近的杆件: 3屋盖结构中的拉索,如:单向张弦结构的中间榻索,双 弦结构的边索弦支窝项靠近支座的环向索与径向索:索穹顶 支座的环向索与斜索;

    连续倒塌计算:线性静力方法、非线性静力方法和非线性动 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

    进行结构抗连续倒塌计算时,剩余结构荷载组合的效应设计值可 按下式确定:

    Sa = Sv + S.

    式中:S.—剩余结构荷载组合的效应设计值; S——剩余结构重力荷载组合的效应设计值,可分别按本规 范第4.4.6条和第4.4.8条的规定计算; SL一剩余结构水平荷载的效应设计值,可按本规范第 4.4.9条的规定计算。

    4.4.6采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗连

    Sy=Sv+ Sv2+Sv3 S=Aa(SG+,SQ或YSsk) Svz=Sk+Y,Sok Svs = Sc +V.s 或丫S

    式中:Sv 一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组合的效应设计值; 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组合的效应设计值; Sv3 与被拆除柱的柱列不相连各跨楼面重力荷载组合的 效应设计值; 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: 。 楼面活荷载准永久值系数,可取0.5; Ys 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; A.一动力放大系数,可按本规范第4.4.7条的规定采用 4.4.7采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗连续倒 易计算时,动力放天系数可按下列规定采用: 1采用线性静力方法计算时,可取2.0; 2采用非线性静力方法计算时,钢结构可取1.35,钢筋混凝

    土框架结构可取1.22,剪力墙结构可取2.0,框架剪 取 1. 75 。

    余结构重力荷载组合的效应设计值可按下列公式计算

    Sv= Svs + SvD Svs = Y.So +Y,Sok I 或sSs

    式中:Svs未拆除构件的原结构重力荷载的效应设计值; Svp—拆除构件时剩余结构动力荷载向量的效应设计值 动力荷载向量可按本规范第4.4.11条的规定计算

    4.4.9采用线性静力方法、非线性静力方法或非线性动力

    行建筑结构抗连续倒塌计算时,水平荷载的效应设计值可按下式 确定:

    式中:S一水平荷载的效应设计值; Sk水平荷载的效应标准值,水平荷载按本规范第4.4.10 条的规定采用: 亚,水平荷载组合值系数,取0.2。 4.4.10建筑结构抗连续倒塌计算时,作用在建筑结构上的水平 荷载标准值可取风荷载标准值 4.4.11采用非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时 剩余结构作用的动力荷载向量时程可按下列规定确定: 1作用点为剩余结构与被拆除构件上端的连接节点:; 2作用方向与原结构重力荷载产生的被拆除构件上端内力 设计值向量的方向相反; 3荷载向量时程(图4.4.11)可按下式确定:

    1作用点为剩余结构与被拆除构件上端的连接节点 2作用方向与原结构重力荷载产生的被拆除构件上端内力 设计值向量的方向相反: 3荷载向量时程(图4.4.11)可按下式确定:

    ostst) (t

    JPet/ti (otst) p(t) = Pe (t≤t≤t)

    式中:p()一一作用在剩余结构与被拆除构件上端的连接节点 动力荷载向量时程;

    P—原结构重力荷载产生的被拆除构件上端结构整体 坐标下的内力向量: t一时间; t—被拆除构件的失效时间,即动力荷载向量由0增至 P.的时间铁路工程施工组织设计,不大于0.1T1,T为剩余结构的基本周 期; 2—一动力荷载向量时程作用时问,可通过试算确定。

    图4.4.11动力荷载向量时程

    4.4.12采用线性静力方法进行建筑结构抗连续倒塌

    4.4.14采用非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒

    4.4.15大跨钢屋盖建筑结构抗连续倒塌的结构计算模型

    余结构构件的承载力满足下式规定时,应认为该建筑结构符合 连续倒塌设计要求:

    式中:S4 剩余结构构件组合的内力设计值,可按本规范第 4.4.5条的规定计算; R一一剩余结构构件的承载力设计值,应按国家现行有关 标准计算,其中材料强度应按本规范第4.1.7条的 规定取值。 4.4.17房屋建筑采用非线性静力方法或非线性动力方法进行结 构抗连续倒摄计管时,剩金结构水平构件的塑性转角满足下式规

    市政工程施工组织设计4.4.17房屋建筑采用非线性静力方法或非线性动力

    构抗连续倒塌计算时,剩余结构 件的塑性转角满足下式规 定时,应认为该建筑结构 最设计要求:

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