标准发布链接:
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前言
由清华大学、中国建筑科学研究院有限公司牵头修订的中国工程建设协会标准《建筑结构抗倒塌设计标准》,经协会混凝土结构专业委员会组织审查后,批准发布,编号为T/CECS 392-2021,自2022年3月1日起施行。原《建筑结构抗倒塌设计规范》CECS392:2014同时废止。
修订背景
建筑结构在极端灾害荷载作用下的整体倒塌和连续倒塌会造成严重的生命和财产损失。本世纪以来,地震、燃气爆炸、火灾、撞击、人为建造和使用失误、恐怖袭击等引起的建筑倒塌事故不断发生并引起了严重后果,如2008年汶川地震大量建筑倒塌、2001年石家庄炸弹爆炸倒塌事故(108人死亡、38人受伤)、2003年衡阳火灾倒塌事故(20人死亡、11人受伤)、2015年温岭超载倒塌事故(14人死亡、33人受伤)、2016年萍乡改造施工倒塌事故(6人死亡、1人受伤)、2020年泉州违规改造倒塌事故(29人死亡、50人受伤)等。随着经济社会的不断发展,社会财富和人口不断聚集,建筑倒塌的后果越来越严重,如何科学可靠、经济合理地进行抗倒塌设计已成为建筑结构安全领域亟待解决的关键技术问题。
倒塌是结构系统和构件的极端力学行为,涉及灾害荷载的不确定性、材料的强非线性、构件的超大变形、结构系统的内力重分布等,远远超过了常规设计方法的考虑范围。常规设计标准较少涉及极端灾害及结构的倒塌极端力学行为。为解决上述问题、服务工程实践,在各界前辈和专家的共同努力下,2014年编制完成了我国首部《建筑结构抗倒塌设计规范》CECS392:2014。该标准从2015年颁布实施以来得到了广泛关注,在规范应用过程中也收到了很多热心建议。同期,领域内也开展了大量的科学研究和工程实践,相关成果不断总结积累。在科学研究方面,开展了极罕遇地震(巨震)、连续倒塌、火灾和爆炸等场景下的结构抗倒塌机理和基本设计理论研究。在工程实践方面,我国已在若干重大工程项目中开展了抗倒塌专项设计实践。这些工作为建立科学、有效、经济、合理的建筑结构抗倒塌设计方法奠定了基础。
02
编制单位
根据中国工程建设标准化协会建标协字[2018]015号文《关于印发<2018年第一批协会标准制定、修订计划>的通知》下达的要求,清华大学和中国建筑科学研究院有限公司主持修订编制《建筑结构抗倒塌设计标准》,参加编制的单位有(按拼音顺序排列):
奥雅纳工程咨询有限公司
北京工业大学
北京市建筑设计研究院有限公司
重庆大学
东南大学
广州容柏生建筑结构设计事务所
桂林理工大学
哈尔滨工业大学
合肥工业大学
河海大学
湖南大学
华东建筑设计研究院有限公司
华通设计顾问工程有限公司
兰州理工大学
上海交通大学
天津大学
同济大学
西安建筑科技大学
西南交通大学
烟台大学
中国地震局工程力学研究所
中国建筑设计研究院有限公司
中国建筑西南设计研究院有限公司
中冶建筑研究总院有限公司。
03
主要修订内容
(1)建筑结构抗连续倒塌设计
该章节修订幅度较大:在一般规定部分,将建筑结构抗连续倒塌设计的总体目标定为: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整个结构倒塌或与起因不相称的一部分结构倒塌;明确可采用概念设计、拉结构件法、拆除构件法、局部加强法进行建筑结构抗连续倒塌设计,并依据抗连续倒塌设计的两类性能目标差异和结构是否规则,明确了不同设计计算方法的适用性,将设计方法和各类结构要求分列,更有利于工程应用。
在概念设计部分,宏观上规定了建筑结构抗连续倒塌概念设计的内容,分别对钢筋混凝土结构、钢结构、空间结构、砌体结构、装配式结构,规定了比较具体的概念设计的要求。
在拉结构件法部分,对建筑结构周边水平构件拉结设计、内部水平构件拉结设计、内部水平构件对周边竖向构件拉结设计、竖向构件的竖向拉结设计作了具体规定。
在拆除构件法部分,明确拆除构件法设计的流程以及被拆除的构件,拆除构件法抗连续倒塌计算的三种方法,以及抗连续倒塌的接受准则。
抗连续倒塌计算的接受准则
此外,还补充了混凝土结构和钢结构的设计规定,填充墙和楼板对倒塌抗力计算的贡献、抗倒塌结构构造措施;新增了组合结构、空间结构的设计建议。
(2)建筑结构抗地震倒塌设计
完善了地震作用的确定,建筑结构抗地震倒塌分析主要计算方法,计算模型及计算参数确定方法,以及建筑结构在地震作用下不发生倒塌、发生倒塌的判别准则,抗地震倒塌接受准则。
完善了钢筋混凝土结构、砌体结构抗地震倒塌措施。
建筑结构在地震作用下发生倒塌判别准则
(3)建筑结构抗火灾倒塌设计
该章节根据相关国家规范的修订进行了调整,明确了需要进行建筑结构抗火灾倒塌设计的建筑结构类型,完善了抗火灾倒塌设计目标,抗火灾倒塌计算方法,抗火灾倒塌计算的参数确定方法,以及提高抗火灾倒塌能力的措施。
(4)建筑结构抗爆炸倒塌设计
为新增章节,明确了建筑结构抗爆炸倒塌设计目标、抗爆设防类别、概念设计和构造措施,抗爆炸倒塌设计方法。
(5)附录A构件模型和性能点
为新增附录,新版标准修订中收集整理了大量的文献和试验数据,建议了混凝土和钢筋的滞回材料本构模型、考虑约束效应的混凝土材料本构模型和失稳效应的钢构件材料本构模型。归纳了各类结构构件的计算模型和失效准则,包括钢筋混凝土梁、柱、剪力墙和连梁,以及钢构件、节点和支撑。
通过对材料本构模型的选取、构件性能点的取值和计算,以及构件损伤等级的评定进行系统整理和规定,提升了本标准的实用性。
(6)附录B钢筋混凝土结构压拱效应计算
为新增附录,钢筋混凝土框架梁在小变形下可以通过压拱机制提供额外的倒塌抗力,新版标准在附录B中提供了钢筋混凝土结构压拱效应对水平构件承载力提升的计算方法。
(7)附录C弹塑性时程分析推荐地震动
为新增附录,以匹配规范设计谱为主要依据,对场地条件、原始记录加速度峰值、速度峰值进行限定,按照分周期段匹配的原则,推荐了弹塑性时程分析地震动选取的实际强震记录库(将每类场地和每个特征周期对应的设计谱,分成三个匹配周期段,筛选出七组记录匹配各个周期段,七组记录中包含5组PEER强震记录和2组我国的强震记录,每类场地三个特征周期共9组记录,匹配周期段分别为:0.1s~1.0s、1.0s~3.0s、3.0s~6.0s)。
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