淺談建筑物倒塌的主要原因與防止連續倒塌的對策

周紅欽（中科合成油工程股份有限公司，北京　101407）

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淺談建筑物倒塌的主要原因與防止連續倒塌的對策

周紅欽
（中科合成油工程股份有限公司，北京101407）

摘要：建筑結構體系在偶然荷載作用下會發生局部的破壞，所以整體結構受力會發生大的變化，為了避免連續倒塌現象的出現，需對建筑物進行合理的布局以及內部設計的深化。本文介紹了建筑物倒塌的內因和外因，同時提出了相應的解決對策，以防止偶然荷載作用下連續倒塌情況的出現。

關鍵詞：建筑物倒塌；連續倒塌；對策

現代建筑物中有很多抗震設計，但這樣的設計不能完全替代結構的抗倒塌設計。所以要提升結構的二次防御能力，主要是在偶然事件發生主要承重構件失效的情況下，結構運用自身內部的構造調整其內力、減緩破壞過程、避免連續倒塌的現象出現。

一、建筑物倒塌之主因

（一）建筑物自身因素

建筑物自身因素導致連續倒塌，主要是建筑物本身存在的一些問題，大多問題如下。在設計上安全系數沒有達到規定標準，設計先天失誤；施工時沒有按照圖紙施工，施工的過程不科學合理；材料選擇上有不合理的情況存在。

（二）外部環境因素

人為的改造建筑物，當建筑物交工以后，住戶和單位在裝修的時候，拆除承重墻以及承重構件，以拓展空間和更加美觀，這對建筑物的安全性產生了重要影響。另外，有建筑使用者建筑防火知識缺乏，在沒有審核和咨詢清楚的情況下，違背建筑物的極限耐火規律，改變建筑的使用功能，把一些符合國家要求的建筑物變成達不到新的使用功能要求的建筑物，從而形成安全隱患。

二、防止建筑物連續性倒塌的對策分析

（一）選擇防倒塌設計

為了防止建筑物倒塌帶來的風險，不同的防倒塌設計方案被提出。因為建筑物的整體質量、承擔的功能和建筑物內部的承載人數不一致，建筑物在倒塌后出現的損失和影響也有差異，針對不同的建筑物抗倒塌的策略也有所不同，根據危險情況和產生的后果分類，主要有兩類防止倒塌的設計方法。第一類間接設計法，加強結構中重要構件的強度、連續性和延性，預防連續性倒塌，以及詳細的局部抗力設計法，主要是詳細地設計重要構件，能夠承受假定的荷載力量，起到了防止倒塌的目的。第二類直接設計法，改變荷載路徑設計法，主要應用于重要承載被破壞的情況，根據自身結構的冗余度對荷載的傳遞路徑進行改變，避免連續倒塌。所以在開展建筑設計的時候，不同的建筑物，根據其特點分析潛在的危險程度，采用不同的設計方案，防止建筑物的倒塌情況出現。

（二）節點設計

偶然事件的發生有著不可預料以及難以量化的特性，一般情況下都是通過概念設計并輔以計算分析完善結構體系，增加結構冗余度，有效地提高二次防御的能力。實踐證明，節點設計是防止連續倒塌很重要一環，合適的節點設計能更好的保證構件能有更好的塑性變形，從而保證整個結構體系的變形能力。所以要想提升建筑物結構體系的防御能力，就要重視節點設計。例如，建筑物的主體結構材料是鋼材，這時候節點設計就變得尤為重要，節點設計中的的延性和連續性會直接影響結構體的塑性變形能力，從而對偶然沖擊荷載作用下結構體系的安全產生影響。

（三）靈活利用梁的懸鏈線作用

當對結構進行二次防御能力分析的時候，首先要預想到會因為偶然荷載的出現會發生局部破壞現象，如果失效的是主梁的支撐，在沒有連續繼發性破壞的前提下，梁柱的節點足夠強，主梁就會在這個時候發揮其懸鏈線作用，繼續承受來自樓板本身的自重以及部分荷載。在砼結構，一般習慣把通長的鋼筋設置在梁底，保障其建筑物的穩固性，運用拉索發揮梁的懸鏈作用；對鋼結構，一般都是加強梁柱的節點，即使是柱子失去作用，只要節點能夠保持通暢，梁的懸鏈作用還能夠照常發揮。

（四）選用超靜定結構

超靜定結構體系的運用能夠有效地提升結構二次防御能力。在偶然事件中發生結構破壞的情況下，超靜定結構體系能夠提供有效的二級荷載路徑，就是可以讓其他的幸存結構短期內保障整體建筑結構的穩定性。另外，在超靜定框架結構體系的設計中，構件的很多位置都能形成塑性鉸，為備用荷載路徑的運用提升了可能性。

（五）選用延性好的主材

當偶然荷載作用在建筑物上的情況下，塑性狀態下只是承載力不再增加，但變形能力是有的，而且對耗能很重要，延性較好的建筑材料能有更好的塑性變形能力，因為處在塑性狀態下承載力不能增加，所以能夠承受重力并有利于結構的內力重分配，為營救和逃生的爭取時間。

（六）結構上避免出現薄弱層

在偶然事件突發的時候，如果在結構體中有薄弱層，恰好薄弱層的主受力構件失效，這就會帶來毀滅性的破壞，在這個薄弱層下面的結構體和人員以及財物都不會幸免。一般建筑師都是習慣運用抽柱的方法在底層設置一個大的空間，這種設計要取消幾根柱子，被抽掉柱的上層都要運用跨度非常大的轉換梁，當遭遇到爆炸和車輛撞擊的時候，這樣的結構就非常危險，容易出現連續性、大面積倒塌的情況，引起不可估量的后果。

（七）設計特殊的樓板

在偶然沖擊荷載或者地震作用下，建筑物在結構變形較大處，或者在樓層薄弱處，存在著復雜的變形和多次反復的變形，應力會在該區域出現反復變化甚至正負應力區域互換的情況，要對該區域樓板進行雙層雙向配筋，使樓板有能力承受荷載的應力反向情況，如果沒有進行雙層雙向配筋，則樓板應力如發生改變，應力反向作用于樓板，該區域樓板將喪失承載能力，產生后果。在設計高層建筑角部的樓板時，不僅要對其進行加厚處理，而且常采用雙層雙向配筋，這是因為高層建筑發生變形時，其角部變形大，應力較為復雜，而采取以上措施將保證板在復雜應力下不失去或能較晚失去承載能力，提高結構的抗災能力。此外，在框筒結構設計時，也常常會對中間筒體及其周邊相連的地方進行加厚處理，并多采用加厚的雙層雙向配筋樓板，也是因為在地震作用下，該區域變形以及應力的復雜性。

結語

建筑物設計的時候應考慮遭遇偶然荷載發生的沖擊現象，在設計時候加入適當的措施，避免單根構件的失效出現的大范圍倒塌。本文分析了偶然荷載作用下，建筑物連續倒塌的原因，并提出了相應的措施，以供專業人員參考。

參考文獻

[1]孟令國，雷洋.淺談鋼筋混凝土建筑抗連續倒塌策略[J].科技創新導報，2010 （19）：3-5.

中圖分類號：TU998

文獻標識碼：A