预制混凝土墙板防连续倒塌研究及评定标准

与现浇混凝土相比，使用预制混凝土墙板的板柱结构防连续倒塌性能的研究十分有限。在早期设计中，结构设计仅考虑重力荷载和风荷载，很少考虑包括由爆炸或车辆碰撞引起的异常载荷[82]。尽管这些荷载不经常发生，但对建筑物和居住者的安全构成严重威胁，因为这种异常荷载可能会造成额外的损害。连续倒塌就是这样一种概念，它被定义为仅对结构的一小部分造成损伤后引发的结构失效的连锁反应[80]。

在1968年伦敦Ronan Point公寓连续倒塌事故发生之后，设计规范中出现了连续倒塌这个概念。在这个事故中，虽然公寓楼并没有完全倒塌，但是其最终破坏与初始破坏不成比例（如图7-3所示）。E11ingwood B等人提出了倒塌度的概念，将其定义为总坍塌面积或体积与初始破坏的面积或体积之比[83]。在Ronan Point公寓楼事故中，该比率约为20。

图7-3　RonanPoint公寓楼倒塌示意图[81]

而经历了一系列异常荷载造成的连续倒塌事故后，许多国家发布了防连续倒塌设计规范。英国规范Approved Document A中认为结构的水平构件应在其支撑构件破坏后仍能够横跨两个开间而不完全失去承载力，发生坍塌的区域不应超过楼层面积的15%或100m2，且倒塌不应超过该构件的相邻跨[84]，如图7-4所示。这同样是欧洲规范中采用的判定标准[37]。

图7-4　倒塌区域示意[85]

美国国防部（DoD）认为移除结构外围竖向支撑构件时，直接位于移除构件上方楼板发生坍塌的区域不应超过楼层面积的15%或者70m2（750 ft2），且倒塌不应超过该构件的结构从属范围；移除结构内部竖向支撑构件时，直接位于移除构件上方楼板发生坍塌的区域不应超过楼层面积的30%或者140m2（1500 ft2），且倒塌不应超过该构件的相邻跨[85]。(www.xing528.com)

此外，还有一种判别准则主要针对剩余结构水平构件的塑性转角。中国规范认为抗震设计的混凝土梁转角不应超过0.04；美国总务管理局（GSA）最新的规范中也提出塑性转角需满足相应指标[86]。

采用拆除构件法分析后，需要对结构的防连续倒塌能力进行评价。对于RC和PC板式结构，各国规范主要采用破坏面积、破坏面积比和破坏范围作为评价标准，将三者中的较小值作为破坏范围限值（见表7-1）。通过将构件失效引起的破坏限制在初始失效位置的一定范围内而不发展，从而避免出现多米诺骨牌式的连续性倒塌。各国规范规定的具体破坏面积、破坏面积比限值根据各国典型建筑的面积、柱距等数据确定；破坏范围一般限制在初始失效构件直接相邻的开间内（水平方向和竖直方向）。

表7-1　各国设计规范中结构连续倒塌能力评定标准[87]

续表