提高化工企業(yè)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的策略
　　高琛
　　天津渤海精細化工有限公司天津300300
　　摘要：　　關(guān)鍵詞：化工企業(yè)；連續(xù)倒塌能力；策略
　　結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌事故在國內(nèi)外發(fā)生已不是新鮮的事，化工企業(yè)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設計日益受到工程界的關(guān)注，防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌成為一個重要的課題�；�于偶然事件發(fā)生后導致結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌事件是一個多過程連續(xù)進行事件。防止結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌的措施可以從多方面入手。
　　一、采取控制偶然事件
　　偶然荷載的發(fā)生頻率雖然和建筑物本身沒有任何關(guān)系，但是和建筑物的用途、規(guī)模、人員居住情況、車輛是否易于到達建筑物以及所包含的單元數(shù)等因素都有關(guān)系。防止結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌的根本在于控制偶然事件的發(fā)生，也就是我們常說的“防患于未然”，即把偶然事件的發(fā)生概率降至最低，為了達到這個目標，可以通過加強國民的安全教育，讓恐怖組織無藏身之所。
　　二、防止化工企業(yè)連續(xù)倒塌的建筑措施
　　我們可以通過建筑上適當?shù)陌才�，減輕建筑發(fā)生連續(xù)倒塌的風險。防止建筑的連續(xù)倒塌仍然是建筑師當前所應當意識到的一個重要課題。建筑師防止連續(xù)倒塌事件的主要措施有：
　�。ㄒ唬┙ㄖ�平面宜規(guī)則。不規(guī)則的平面布置，在偶然作用下的耗能能力較差。因此，建筑師應當配合結(jié)構(gòu)設計盡量避免平面布置上出現(xiàn)凹角。
　�。ǘ�）建筑物應當避免在豎向作較大的變動，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的柔弱層和薄弱層，以免結(jié)構(gòu)的豎向剛度不連續(xù)，偶然事件發(fā)生時，若結(jié)構(gòu)體系中存在薄弱層，則薄弱層上的某根主要受力構(gòu)件失效時，結(jié)構(gòu)有可能遭受毀滅性的破壞。
　�。ㄈ�）對于機動車輛撞擊或汽車炸彈爆炸這類偶然事件，可通過抬高底層地面標高，使機動車輛難以抵達建筑物來避免這類偶然事件對建筑物的破壞。
　�。ㄋ模┰谥車�設置安全隔離帶。例如可以設置綠化帶、樹木、小河甚至鋼柵欄等，使機動車輛不能輕易抵達受保護的建筑物。
　�。ㄎ澹┰跐M足建筑要求的前提下，盡量減小柱距和梁的跨度，采用連續(xù)板梁結(jié)構(gòu)，提高梁的跨越能力。
　�。�六）緊急疏散的出口及樓梯間應相對分散于建筑物的各個角落，并盡可能遠離建筑物的薄弱區(qū)域和高危險區(qū)域(可以參考防火規(guī)范對疏散出口進行布置)。
　�。ㄆ撸┰诓挥绊懡ㄖ�要求的前提下，可以通過合理設置伸縮縫、沉降縫或抗震縫把建筑物劃分為若干個區(qū)，盡量將各個區(qū)根據(jù)使用性質(zhì)的不同分成不同的功能區(qū)，使得偶然事件發(fā)生時結(jié)構(gòu)有能力把倒塌限制在一個區(qū)內(nèi)，減小人員傷亡和經(jīng)濟損失。
　�。ò耍┍M量將安裝隔墻、通風系統(tǒng)、以及空調(diào)設備等配套設施的緊固件緊固，因為這些建筑物的附屬物在爆炸發(fā)生時可能變成飛行殘骸對人體造成傷害。
　　三、防止連續(xù)倒塌的結(jié)構(gòu)措施
　　（一）提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力
　　1.堅固性
　　結(jié)構(gòu)的堅固性體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)從構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)的承載力上，也是常規(guī)結(jié)構(gòu)設計中結(jié)構(gòu)抵抗一般荷載的一個重要設計指標。增強結(jié)構(gòu)的堅固性可以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的應力水平，減少結(jié)構(gòu)承受偶然荷載作用時的破壞范圍以及當局部構(gòu)件失效后增強剩余結(jié)構(gòu)的跨越能力，有效減少結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌的可能性。保證結(jié)構(gòu)的堅固性主要途徑是通過材料強度和構(gòu)件尺寸來把握。
　　2.超靜定性
　　超靜定性是指超靜定結(jié)構(gòu)存在多余約束的程度。增加超靜定性以增強結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能應該從整體結(jié)構(gòu)布置上綜合考慮：適當增加重力荷載承重構(gòu)件數(shù)量，把重力荷載分散到多個承重構(gòu)件上；多采用連續(xù)梁體系；限制大開間結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的使用。合理增加多余約束可以使結(jié)構(gòu)在破壞前多出現(xiàn)應力屈曲狀態(tài)，避免應力集中的情況出現(xiàn)。同時在增加結(jié)構(gòu)超靜定性時要注意考慮傳力直接、明確、有效。
　　3.連續(xù)性
　　結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設計與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設計相比提高了對安全等級的要求，對結(jié)構(gòu)的整體性要求也更高。保證結(jié)構(gòu)的整體性，除了結(jié)構(gòu)保證有堅固性和超靜定性外，結(jié)構(gòu)構(gòu)件與構(gòu)件的連續(xù)性顯得尤為重要。由于結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌考慮到承重構(gòu)件失效的情況，對考慮失效承重構(gòu)件上的梁一梁的連接處要求有更好的連續(xù)性。
　　4.延性
　　延性使結(jié)構(gòu)在達到極限承載力前具有充分地發(fā)展彈性和塑性變形的同時吸收大量能量，這種性能特別有利于結(jié)構(gòu)抗爆、抗沖擊性能，避免了脆性破壞，減緩了局部構(gòu)件失效時的動力效應；另外，延性好的結(jié)構(gòu)在多重荷載路徑下具有較強的變形能力，耗能的同時達到內(nèi)力重分布，充分發(fā)展材料強度，剩余結(jié)構(gòu)自身可以更好地找到有效傳力路徑。同時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的延性差異較大，鋼結(jié)構(gòu)的延性較好。
　�。ǘ�）一般措施
　�。ㄒ唬┎捎贸�靜定結(jié)構(gòu)體系
　　采用超靜定結(jié)構(gòu)體系是提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的一個基本要求。結(jié)構(gòu)因偶然作用發(fā)生局部破壞的前提下，超靜定結(jié)構(gòu)體系通常有能力提供二級荷載路徑，當關(guān)鍵支承構(gòu)件失效后，主要結(jié)構(gòu)仍能在短時間內(nèi)維持整體穩(wěn)定性。此外，在超靜定框架結(jié)構(gòu)體系中，塑性鉸可以在構(gòu)件的多個位置形成，這提高了結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞后備用荷載路徑形成的可能性。
　�。ǘ�）采用延性較好的材料
　　對偶然作用下已發(fā)生局部破壞但尚未倒塌的結(jié)構(gòu)進行抗連續(xù)倒塌能力分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在遭遇偶然作用時，局部構(gòu)件會因受力過大而進入塑性狀態(tài)。因此，應盡量選用延性好的建筑材料用于單元和節(jié)點連接，提高結(jié)構(gòu)塑性變形的能力和內(nèi)力重分配的能力。
　�。ㄈ�）盡量采用耗能支撐
　　偶然事件對結(jié)構(gòu)體系的不利影響難以預料，但無論是哪類偶然作用，都對結(jié)構(gòu)有沖擊作用，為減小沖擊荷載對結(jié)構(gòu)的影響，在條件允許的情況下，耗能支撐是較為合適的選擇。
　　（四）樓板設計
　　在沖擊荷載作用下，樓板的受力方向可能和正常使用條件下的受力方向不同，而且當傳遞樓面荷載的某根梁或柱失效時，樓板的主受力方向也可能發(fā)生變化，因此設計時應當對樓板進行特殊設計，并進行雙層雙向配筋，使得樓板有能力在跨度方向和受力方向改變的情況下繼續(xù)承載，從而阻止樓板的坍塌，減小落于結(jié)構(gòu)其它部分的殘骸堆載。
　　（五）梁的懸鏈線作用
　　在采用備用荷載路徑方法對結(jié)構(gòu)進行抗連續(xù)倒塌能力分析時，首先需要假定結(jié)構(gòu)因偶然作用發(fā)生局部破壞。若失效的柱是上部主梁的支承，結(jié)構(gòu)不發(fā)生繼發(fā)性連續(xù)破壞的前提就是梁柱的連接節(jié)點有足夠的拉結(jié)力，使得主梁能充分發(fā)揮其懸鏈線作用，繼續(xù)承受樓板的自重甚至部分活荷載。
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