提高化工企业结构抗连续倒塌能力的策略-论文发表

　　提高化工企业结构抗连续倒塌能力的策略
　　高琛
　　天津渤海精细化工有限公司天津300300
　　摘要：　　关键词：化工企业；连续倒塌能力；策略
　　结构连续倒塌事故在国内外发生已不是新鲜的事，化工企业结构抗连续倒塌设计日益受到工程界的关注，防止结构连续倒塌成为一个重要的课题。基于偶然事件发生后导致结构发生连续倒塌事件是一个多过程连续进行事件。防止结构发生连续倒塌的措施可以从多方面入手。
　　一、采取控制偶然事件
　　偶然荷载的发生频率虽然和建筑物本身没有任何关系，但是和建筑物的用途、规模、人员居住情况、车辆是否易于到达建筑物以及所包含的单元数等因素都有关系。防止结构发生连续倒塌的根本在于控制偶然事件的发生，也就是我们常说的“防患于未然”，即把偶然事件的发生概率降至最低，为了达到这个目标，可以通过加强国民的安全教育，让恐怖组织无藏身之所。
　　二、防止化工企业连续倒塌的建筑措施
　　我们可以通过建筑上适当的安排，减轻建筑发生连续倒塌的风险。防止建筑的连续倒塌仍然是建筑师当前所应当意识到的一个重要课题。建筑师防止连续倒塌事件的主要措施有：
　　（一）建筑平面宜规则。不规则的平面布置，在偶然作用下的耗能能力较差。因此，建筑师应当配合结构设计尽量避免平面布置上出现凹角。
　　（二）建筑物应当避免在竖向作较大的变动，避免出现结构上的柔弱层和薄弱层，以免结构的竖向刚度不连续，偶然事件发生时，若结构体系中存在薄弱层，则薄弱层上的某根主要受力构件失效时，结构有可能遭受毁灭性的破坏。
　　（三）对于机动车辆撞击或汽车炸弹爆炸这类偶然事件，可通过抬高底层地面标高，使机动车辆难以抵达建筑物来避免这类偶然事件对建筑物的破坏。
　　（四）在周围设置安全隔离带。例如可以设置绿化带、树木、小河甚至钢栅栏等，使机动车辆不能轻易抵达受保护的建筑物。
　　（五）在满足建筑要求的前提下，尽量减小柱距和梁的跨度，采用连续板梁结构，提高梁的跨越能力。
　　（六）紧急疏散的出口及楼梯间应相对分散于建筑物的各个角落，并尽可能远离建筑物的薄弱区域和高危险区域(可以参考防火规范对疏散出口进行布置)。
　　（七）在不影响建筑要求的前提下，可以通过合理设置伸缩缝、沉降缝或抗震缝把建筑物划分为若干个区，尽量将各个区根据使用性质的不同分成不同的功能区，使得偶然事件发生时结构有能力把倒塌限制在一个区内，减小人员伤亡和经济损失。
　　（八）尽量将安装隔墙、通风系统、以及空调设备等配套设施的紧固件紧固，因为这些建筑物的附属物在爆炸发生时可能变成飞行残骸对人体造成伤害。
　　三、防止连续倒塌的结构措施
　　（一）提高结构抗连续倒塌能力
　　1.坚固性
　　结构的坚固性体现在结构从构件到整体结构的承载力上，也是常规结构设计中结构抵抗一般荷载的一个重要设计指标。增强结构的坚固性可以提高结构构件所承受的应力水平，减少结构承受偶然荷载作用时的破坏范围以及当局部构件失效后增强剩余结构的跨越能力，有效减少结构发生连续倒塌的可能性。保证结构的坚固性主要途径是通过材料强度和构件尺寸来把握。
　　2.超静定性
　　超静定性是指超静定结构存在多余约束的程度。增加超静定性以增强结构的抗连续倒塌性能应该从整体结构布置上综合考虑：适当增加重力荷载承重构件数量，把重力荷载分散到多个承重构件上；多采用连续梁体系；限制大开间结构和转换结构的使用。合理增加多余约束可以使结构在破坏前多出现应力屈曲状态，避免应力集中的情况出现。同时在增加结构超静定性时要注意考虑传力直接、明确、有效。
　　3.连续性
　　结构抗连续倒塌设计与常规的结构设计相比提高了对安全等级的要求，对结构的整体性要求也更高。保证结构的整体性，除了结构保证有坚固性和超静定性外，结构构件与构件的连续性显得尤为重要。由于结构抗连续倒塌考虑到承重构件失效的情况，对考虑失效承重构件上的梁一梁的连接处要求有更好的连续性。
　　4.延性
　　延性使结构在达到极限承载力前具有充分地发展弹性和塑性变形的同时吸收大量能量，这种性能特别有利于结构抗爆、抗冲击性能，避免了脆性破坏，减缓了局部构件失效时的动力效应；另外，延性好的结构在多重荷载路径下具有较强的变形能力，耗能的同时达到内力重分布，充分发展材料强度，剩余结构自身可以更好地找到有效传力路径。同时钢筋混凝土结构和钢结构的延性差异较大，钢结构的延性较好。
　　（二）一般措施
　　（一）采用超静定结构体系
　　采用超静定结构体系是提高结构抗连续倒塌能力的一个基本要求。结构因偶然作用发生局部破坏的前提下，超静定结构体系通常有能力提供二级荷载路径，当关键支承构件失效后，主要结构仍能在短时间内维持整体稳定性。此外，在超静定框架结构体系中，塑性铰可以在构件的多个位置形成，这提高了结构发生局部破坏后备用荷载路径形成的可能性。
　　（二）采用延性较好的材料
　　对偶然作用下已发生局部破坏但尚未倒塌的结构进行抗连续倒塌能力分析的结果表明，结构在遭遇偶然作用时，局部构件会因受力过大而进入塑性状态。因此，应尽量选用延性好的建筑材料用于单元和节点连接，提高结构塑性变形的能力和内力重分配的能力。
　　（三）尽量采用耗能支撑
　　偶然事件对结构体系的不利影响难以预料，但无论是哪类偶然作用，都对结构有冲击作用，为减小冲击荷载对结构的影响，在条件允许的情况下，耗能支撑是较为合适的选择。
　　（四）楼板设计
　　在冲击荷载作用下，楼板的受力方向可能和正常使用条件下的受力方向不同，而且当传递楼面荷载的某根梁或柱失效时，楼板的主受力方向也可能发生变化，因此设计时应当对楼板进行特殊设计，并进行双层双向配筋，使得楼板有能力在跨度方向和受力方向改变的情况下继续承载，从而阻止楼板的坍塌，减小落于结构其它部分的残骸堆载。
　　（五）梁的悬链线作用
　　在采用备用荷载路径方法对结构进行抗连续倒塌能力分析时，首先需要假定结构因偶然作用发生局部破坏。若失效的柱是上部主梁的支承，结构不发生继发性连续破坏的前提就是梁柱的连接节点有足够的拉结力，使得主梁能充分发挥其悬链线作用，继续承受楼板的自重甚至部分活荷载。
　　参考文献：
　　[1]贾金刚，徐迎，金丰年，关于“连续性倒塌”定义的探讨，爆破，2008，1
　　[2]陈俊岭，建筑结构二次防御能力评估方法研究，同济大学博士学位论文，2004，9
　　[3]江晓峰，陈以一，建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状，土木工程学报，2008,6

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