《建筑结构抗倒塌设计规范 CECS 392:2014》

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中国工程建设协会标准

建筑结构抗倒塌设计规范


Code for anti-collapse design of building structures
CECS 392:2014

主编单位:清华大学
中国建筑科学研究院
批准单位:中国工程建设标准化协会
施行日期:2015年5月1日

中国工程建设标准化协会公告
第188号


关于发布《建筑结构抗倒塌设计规范》的公告

    根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2010年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2010]第27号)的要求,由清华大学、中国建筑科学研究院等单位编制的《建筑结构抗倒塌设计规范》,经本协会组织审查,现批准发布,编号为CECS 392:2014,自2015年5月1日起施行。

中国工程建设标准化协会
二〇一四年十二月二十九日

前言

    根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2010年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2010]第27号)的要求,制定本规程。
    经过近几十年的地震震害调查分析、科学研究、工程实践,我国已经建立了比较完整的建筑结构抗地震倒塌设计技术标准体系;近年来,建筑结构抗连续倒塌设计越来越受到工程界的重视,有关标准对建筑结构抗连续倒塌设计进行了规定,对一些高层建筑、大跨度钢屋盖建筑进行了抗连续倒塌计算。本规范以建筑结构倒塌案例、研究成果、工程实践以及国家现行标准相关规定为基础,对现行标准中尚无规定,但在工程设计中确实需要的建筑结构抗倒塌设计内容做了补充;对现行标准中建筑结构抗倒塌设计的原则规定进行了具体延伸,提高了可操作性,便于在工程设计中应用。
    本规范共分7章和9个附录,主要内容包括:总则,术语和符号,基本规定,建筑结构抗连续倒塌设计,建筑结构抗地震倒塌设计,房屋建筑抗火灾倒塌设计,房屋建筑结构建造阶段及加固、改造阶段防倒塌设计等。
    本规范由中国工程建设标准化协会归口管理,由清华大学负责具体技术内容的解释。在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,并将意见和建议寄至清华大学土木工程系(地址:北京市海淀区清华大学土木工程系,邮政编码:100084)。
    主编单位:清华大学
              中国建筑科学研究院
    参编单位:同济大学
              哈尔滨工业大学
              北京工业大学
              北京市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
              广州容柏生建筑结构设计事务所
              西南交通大学
              重庆大学
              Arup工程咨询公司
              华中科技大学
              KCPT公司
    主要起草人:钱稼茹 陈肇元 邸小坛
                (以下按姓氏笔画排列)
                王广勇 冯远 史毅 叶列平 吕大刚 刘春霖 纪晓东 李易 李云贵 李引擎 李英民 李国强 李盛勇 陈以一 陈素文 肖从真 何伟明 陆新征 易勇 林峰 苗启松 张狄龙 张微敬 岳茂光 柯长华 赵世春 赵作周 赵挺生 顾祥林 廖耘 潘鹏 潘毅
    主要审查人:王亚勇 王彦深 徐有邻 齐五辉 刘凤阁 梁兴文 朱炳寅

1 总 则


1.0.1 为在建筑结构抗倒塌设计中贯彻执行国家有关建筑工程法律法规,避免发生偶然事件时建筑结构倒塌破坏,减少人员伤亡及经济损失,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于发生撞击、爆炸、地震以及火灾等偶然事件时建筑结构的抗倒塌设计。

1.0.3 建筑结构抗倒塌设计,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

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2 术语和符号

2.1 术 语


2.1.1 偶然事件 accidental events
    在建筑结构建造阶段、使用阶段、加固/改造阶段不一定发生,而一旦发生,可能引起建筑结构严重破坏甚至倒塌的事件。

2.1.2 偶然作用 accidental action
    在设计使用年限内不一定出现,而一旦出现,其量值很大,且持续期很短的作用。

2.1.3 作用效应 effect of action
    由作用引起的结构或结构构件的反应,如内力、变形等。

2.1.4 抗力 resistance
    结构或结构构件承受作用效应的能力,如承载能力、弹塑性变形能力、耐火极限等。

2.1.5 倒塌 collapse
    建筑结构倾倒和坍塌破坏的总称。

2.1.6 倾倒 over turn
    建筑结构从某一高度或整体向一侧倒伏的破坏形式。

2.1.7 坍塌 collapse
    建筑结构局部或整体从其原有位置向下塌落的破坏形式。

2.1.8 连续倒塌 progressive collapse
    由初始的局部破坏,从构件到构件扩展,最终导致一部分结构倒塌或整个结构倒塌。

2.1.9 结构的整体稳固性 structural integrity(structural robustness)
    当发生爆炸、撞击、火灾或人为错误等偶然事件时,结构整体能保持稳固的能力。

2.1.10 失效 loss of load-carrying capacity
    结构构件不能继续承载而退出工作。构件不能继续承载可包括:变形大于限值、材料压溃或断裂、连接断裂、整体失稳等。

2.1.11 耐火极限 fire resistance duration
    建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火试验,从受到火的作用时起,到失去承载能力或完整性破坏或失去隔火作用时所经历的时间,单位为小时(h)。

2.1.12 火灾荷载 fire load
    建筑内可燃物燃烧后产生的热量总和,以MJ表示。

2.1.13 使用阶段 service period
    建筑结构从交付使用到停止使用、设计基准期和设计使用年限三者中最长的时间段。

2.2 符 号


2.2.1 作用和作用效应:
    F——拉力;
    M——弯矩;
    QVk——竖向可变荷载标准值;
    Rd——构件承载力设计值;
    Sd——荷载(作用)组合的效应设计值;
    V——剪力;
    p(t)——作用在剩余结构与被拆除构件上端的连接节点的动力荷载向量时程;
    q——均布线荷载设计值;
    △——梁板跨中许可的最大竖向挠度;
    △up——地震作用下建筑结构弹塑性层间位移;
    ε——应变;
    θ——转角;
    σ——正应力。

2.2.2 材料性能:
    E——弹性模量;
    f——常温下钢材强度设计值;
    fc——常温下混凝土轴心抗压强度;
    fcT——高温下混凝土轴心抗压强度;
    fy——常温下钢材屈服强度。

2.2.3 几何参数:
    A——截面面积;
    AF——竖向构件从属楼面面积;
    AsT——拉结钢筋的截面面积;
    L——水平构件的跨度。

2.2.4 计算系数:
    Ad——动力放大系数;
    C——结构影响系数;
    Ωs——超屈系数;
    ψq——楼面或屋面活荷载准永久值系数;
    βb,βc——分别为梁机制和悬索机制弹塑性内力修正系数;
    γ0——结构重要性系数。

2.2.5 其他:
    T——温度;
    t——时间。

3 基本规定


3.0.1 建筑结构可在其下列三个阶段进行抗倒塌设计:建造阶段,使用阶段,加固、改造阶段。

3.0.2 为避免发生偶然事件时建筑结构倒塌破坏,应采取措施防止建筑结构遭受偶然事件或减小偶然事件对建筑结构的影响,同时应通过抗倒塌设计,使建筑结构具有抗倒塌能力。

3.0.3 防止建筑结构遭受偶然事件或减小偶然事件对建筑结构的影响,可采取避让、渲泄、隔离、控制等措施。

3.0.4 建筑结构抗倒塌设计可包括概念设计、构件内力计算及构件承载力计算、构件变形能力计算、采取抗倒塌措施、结构抗倒塌计算、结构倒塌判别等内容。

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4 建筑结构抗连续倒塌设计

4.1 一般规定


4.1.1 建筑结构防爆炸引起的连续倒塌可采取下列措施:
    1 限制建筑内的可爆炸物的爆炸能量;
    2 将可爆炸物放置在建筑的可控位置;
    3 设置可渲泄爆炸压力的围护结构;
    4 降低由于爆炸可能丧失承载力的构件在结构中的重要性;
    5 设置隔离防护装置,将可能的移动爆炸源隔离在爆炸影响距离以外。

4.1.2 房屋建筑外围护结构抗爆炸倒塌设计可按本规范附录A执行。

4.1.3 建筑结构防撞击引起的连续倒塌可采取下列措施:
    1 对结构及结构构件设置防撞击设施,避免其受到撞击或减小撞击的影响;
    2 在可能被撞击的部位,采用抗撞击能力强的结构构件。

4.1.4 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部分结构倒塌或整个结构倒塌。

4.1.5 建筑结构抗连续倒塌设计可采用概念设计、拉结构件法、拆除构件法和局部加强法。

4.1.6 建筑结构抗连续倒塌计算模型的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条件等,应根据结构实际情况确定,各种近似假定和简化应符合发生偶然事件时结构的实际工作状况。

4.1.7 抗连续倒塌设计的建筑结构构件截面承载力计算时,材料强度可按下列规定取值:
    1 混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度可取其标准值。
    2 正截面承载力计算时钢筋强度可取其屈服强度标准值的1.25倍,受剪、受扭承载力计算时钢筋强度可取其屈服强度标准值。
    3 钢构件的钢材强度可取其屈服强度。

4.1.8 在用建筑结构抗连续倒塌计算时,材料强度可采用实测材料强度的标准值。

4.2 概念设计


4.2.1 建筑结构抗连续倒塌概念设计应符合下列规定:
    1 结构应具有整体稳固性;
    2 结构应具有承受偶然作用的能力和传递偶然作用的途径;
    3 结构关键受力部位应具有较多的冗余约束及备用传力途径;
    4 预期可能大变形的结构构件应具有良好的变形能力;
    5 可能遭受爆炸作用的结构构件,应具有一定的反向荷载承载能力;
    6 连接的承载力不应小于被连接构件的承载力,连接应具有允许构件大变形的能力。

4.2.2 房屋建筑钢筋混凝土结构抗连续倒塌概念设计除应符合本规范第4.2.1条外,尚应符合下列规定:
    1 结构构件应避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固失效先于钢筋屈服;
    2 框架结构的梁柱应刚接连接;
    3 宜采用现浇混凝土楼(屋)盖;采用装配整体式楼(屋)盖或装配式楼(屋)盖时,应采取措施确保楼(屋)盖的整体性;
    4 采用无梁楼(屋)盖时,可设置柱帽、托板,加宽柱上板带暗梁的宽度,加大暗梁钢筋截面面积及加强暗梁钢筋锚固。

4.2.3 民用建筑钢结构抗连续倒塌概念设计除应符合本规范第4.2.1条外,尚应符合下列规定:
    1 框架梁柱宜刚接;
    2 应避免连接破坏先于其连接构件的破坏;
    3 应避免构件失效引起其他构件失效或整体结构失稳;
    4 非空间轻型钢结构的平面外稳定性不应低于其平面内稳定性。

4.2.4 钢框架梁与柱的刚性连接应符合下列规定:
    1 钢框架柱失效时,与该框架柱相连的框架梁应能提供跨越失效柱的连续拉结路径,梁与柱的连接应具有足够大的抵抗拉力的能力。
    2 梁与柱的连接应具有足够大的韧性,以及足够大的受扭承载力和绕弱轴的受弯承载力。
    3 梁端应具有足够大的转动能力。

4.2.5 大跨钢屋盖建筑结构抗连续倒塌概念设计除应符合本规范第4.2.1条外,尚应符合下列规定:
    1 屋盖结构应具有明确的内力重分布途径。
    2 下部支承结构应有较多的冗余度及备用传力途径。
    3 对于桁架结构:应加强桁架跨中弦杆与端跨腹杆,避免其先于其他杆件失效;应采取设置联系次桁架、采用连续檩条、檩条两端刚接等措施确保结构的整体稳固性。
    4 对于索结构:应加强拉索的强度,拉索端应可靠锚固,避免拉索及索端锚固失效,并采取下列措施确保结构的整体稳固性:
        1)张弦结构中托架或纵向连系桁架应具有足够大的刚度及承载能力;
        2)撑杆的间距不应过大;
        3)采用两端为刚接的连续檩条或两端为刚接的单跨檩条,加强水平支承体系。
    5 对于网格结构,宜适当提高与支座相连杆件及跨中弦杆的强度。

4.2.6 房屋建筑砌体结构抗连续倒塌概念设计除应符合本规范第4.2.1条外,尚应符合下列规定:
    1 应设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或采用约束砌体、配筋砌体。
    2 刚性方案砌体结构的下列部位应采用现浇楼(屋)盖和楼梯。
        1)易遭受撞击影响的墙体附近;
        2)存有可爆炸物房间的楼(屋)面板和附近的楼梯。

4.2.7 对于砌体结构易遭受撞击、爆炸的墙体,可在墙体内设置暗框架。暗框架梁可在各层楼面位置,可为钢梁或钢筋混凝土梁,梁的截面承载力设计值应大于墙体承受的上层楼面重力荷载和墙体重力荷载组合的效应设计值。暗框架柱可在墙体端部及中部,可为钢柱、钢筋混凝土柱或钢-混凝土组合柱,柱的竖向承载力设计值之和,应大于该墙体承受的上层楼面的重力荷载组合的效应设计值。

4.2.8 砌体结构墙体中增设的暗框架梁与该楼层的圈梁之间应有可靠拉结。

4.3 拉结构件法


4.3.1 建筑结构采用拉结构件法进行抗连续倒塌设计时,应包括下列内容:
    1 周边水平构件拉结[图4.3.1(a)]设计;
    2 内部水平构件拉结[图4.3.1(b)]设计;
    3 内部水平构件对周边竖向构件拉结[图4.3.1(c)]设计;
    4 竖向构件竖向拉结[图4.3.1(d)]设计;


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图4.3.1 构件拉结示意图
    5 每层均应进行拉结设计,计算构件所需的拉结力(或弯矩),根据拉结力(或弯矩)进行配筋或钢构件截面计算。

4.3.2 采用梁机制或悬索机制进行水平构件拉结设计时,应符合下列规定:
    1 角部水平构件、悬臂构件及其他不存在悬索机制的构件,应采用梁机制;
    2 钢筋混凝土水平构件按承载力配置的水平钢筋满足梁机制要求时,或水平钢构件按承载力确定的截面尺寸满足梁机制要求时,可不按悬索机制进行拉结设计;
    3 钢筋混凝土水平构件或水平钢构件不满足本条第2款要求时,应分别按悬索机制和梁机制计算拉结力或弯矩,可取所需配筋较小值配置水平钢筋或所需较小截面尺寸确定水平钢构件截面。


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图4.3.2 水平构件拉结设计的梁机制和悬索机制

q-作用在水平构件上按准永久组合的均布线荷载设计值;FT-水平构件的拉结力;Mb-水平构件的端弯矩;Li、Lj-水平构件的跨度


4.3.3 采用梁机制(图4.3.3)进行水平构件拉结设计时,梁端截面的受弯承载力应满足下列公式要求:

    式中:M——梁端截面的受弯承载力;
          Mbi——按梁机制计算得到的第i梁的梁端弯矩;
          q——作用在水平构件上按准永久组合的均布线荷载设计值;
          Li——第i根梁的跨度;
          βb——梁机制弹塑性内力修正系数,钢筋混凝土构件和钢构件可分别按本规范第4.3.7条和第4.3.11条的规定取值。


图4.3.3 梁机制梁端弯矩计算模型
4.3.4 采用悬索机制进行水平构件拉结设计时,所需拉结力应按下列规定确定:
    1 可采用图4.3.4所示计算简图计算所需的拉结力。


图4.3.4 悬索机制拉结力计算简图
    2 所需的拉结力可按下列公式计算:

    式中:FT1、FT2、FT3、FT4——水平构件的拉结力;
          q——作用在水平构件上按准永久组合的均布线荷载设计值;
          L1、L2、L3、L4——水平构件的跨度;
          △——梁板跨中许可的最大竖向挠度,取内力重分布区域最短向梁板跨度的1/5;
          βc——悬索机制弹塑性拉结力修正系数,钢筋混凝土构件和钢构件可分别按本规范第4.3.7条和第4.3.11条的规定取值。

    3 当水平构件上作用较大的集中力时,应进行专门分析确定拉结力。
    4 悬索机制周边水平构件所需的拉结力,不应小于同方向相邻内部水平构件所需的拉结力。

4.3.5 内部水平构件对周边竖向构件的拉结设计,应符合下列规定:
    1 角柱应在两个方向拉结,其他位置的周边竖向构件应在一个方向拉结[图4.3.1(c)];
    2 所需的拉结力应取下列两者的较大值:按本规范第4.3.4条计算所需拉结力的2.0倍,本层楼面永久荷载标准值与可变荷载准永久值之和在该竖向构件产生的轴压力的3%(钢筋混凝土构件)或1%(钢构件)。

4.3.6 每一根竖向结构构件应从基础到结构顶部进行竖向拉结设计,竖向拉结力可按下式计算(图4.3.6):

    式中:FT,i——第i层竖向构件的竖向拉结力;
          GVk,i-1——第i—1层竖向永久荷载标准值;
          ψq——可变荷载的准永久值系数;
          QVk,i-1——第i—1层竖向可变荷载标准值;
          AF,i-1——该竖向构件第i—1层从属楼面面积。


图4.3.6 竖向拉结设计示意图
4.3.7 采用拉结构件法进行房屋建筑钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计时,结构构件的弹塑性内力修正系数可按下列规定取值:
    1 当按梁机制计算时,位于中部的钢筋混凝土梁的βb可取0.67,其他部位钢筋混凝土梁的βb可取1.0;
    2 当按悬索机制计算时,钢筋混凝土梁的βc可取1.34。

4.3.8 采用拉结构件法设计时,贯通中柱的钢筋混凝土梁的拉结钢筋应符合下列要求:
    1 拉结钢筋的截面面积应满足下式要求:

    式中:AsT——拉结钢筋的截面面积;
          FT——拉结力,可按本规范第4.3.4条的规定计算;
          fyk——拉结钢筋屈服强度标准值。

    2 采用现浇钢筋混凝土楼(屋)盖时,梁及梁两侧楼板有效宽度范围内贯通的水平钢筋可作为拉结钢筋(图4.3.8),楼板有效宽度可按本规范第4.3.9条的规定确定。
    3 配置的拉结钢筋不应少于本规范第4.3.10条规定的拉结钢筋的构造要求。


图4.3.8 钢筋混凝土梁拉结钢筋布置示意图
4.3.9 配置拉结钢筋的楼板有效宽度可按表4.3.9所列情况中的最小值取用。

表4.3.9 楼板有效宽度
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    注:1 表中b为梁的腹板厚度;
        2 肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时,可不考虑表中情况3的规定;
        3 加腋的T形、I形和倒L形截面,当受压区加腋的高度hh不小于h′f且加腋的长度bh不大于3hh时,其翼缘计算宽度可按表中情况3的规定分别增加2bh(T形、I形截面)和bh(倒L形截面);
        4 独立梁受压区的翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生裂缝时,其计算宽度应取腹板宽度b。

4.3.10 抗连续倒塌设计的房屋建筑钢筋混凝土结构,其拉结钢筋的构造措施应符合下列规定:
    1 周边梁应配置不少于4根连续贯通的拉结钢筋,其截面面积不应小于1/6支座负弯矩钢筋面积和1/4跨中正弯矩钢筋面积的较大者;其他梁应配置不少于4根连续贯通的拉结钢筋,其截面面积不应小于1/10支座负弯矩钢筋面积和1/6跨中正弯矩钢筋面积的较大者。
    2 梁内连续贯通中柱的拉结钢筋应置于梁截面角部,箍筋弯钩不应小于135°。
    3 梁内连续贯通中柱的拉结钢筋应锚固于端部竖向构件内,其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于受拉钢筋基本锚固长度的规定。
    4 楼板内宜适当配置贯通的拉结钢筋。

4.3.11 采用拉结构件法进行民用建筑钢结构抗连续倒塌设计时,构件弹塑性内力修正系数可按下列规定取值:
    1 按梁机制计算时,刚性连接的钢框架梁的βb可取0.67,半刚性连接和铰接连接的钢框架梁的βb可取1.0。
    2 按悬索机制计算时,钢框架梁的βc可取1.34。

4.3.12 采用拉结构件法设计时,钢框架梁的拉弯强度应满足下式要求:

    式中:FT——按本规范第4.3.4条确定的钢框架梁所需的拉结力,角部梁取FT为0;
          An——钢框架梁有效截面面积;
          Ad1——不考虑非线性影响的动力放大系数,取2.0;
          βb——梁机制构件弹塑性内力修正系数,可按本规范第4.3.11条的规定取值;
          q——钢框架梁上均布线荷载设计值;
          L——钢框架梁的跨度;
          γx——钢框架梁与绕强轴弯曲的截面模量相应的截面塑性发展系数;
          Wnx——钢框架梁绕强轴弯曲的净截面模量;
          Ωs——超屈系数,可取1.2;
          fy——钢材屈服强度。

4.3.13 钢框架柱竖向拉结设计时,其轴心受拉强度应满足下式要求:

    式中:FT——按本规范第4.3.6条确定的钢框架柱所需的竖向拉结力;
          An——钢框架柱有效截面面积;
          Ωs——超屈系数,可取1.2。

4.4 拆除构件法


4.4.1 采用拆除构件法进行建筑结构抗连续倒塌设计时,应逐个拆除被选择的构件,对拆除构件后的剩余结构进行抗连续倒塌计算,由剩余结构构件的内力或剩余结构水平构件的塑性转角,按本规范第4.4.16条或第4.4.17条的规定判别结构是否满足抗连续倒塌设计要求,调整不满足本规范第4.4.16条或第4.4.17条规定的结构构件,并重新进行抗连续倒塌计算。

4.4.2 房屋建筑可选择下列构件作为被拆除构件:
    1 角柱、周边靠近边长中间的柱、内部柱;被拆除柱所在的楼层可为:底层以及柱截面尺寸改变的楼层;
    2 拉结构件法判别竖向拉结力不满足要求的竖向构件;
    3 不符合耐火极限要求的构件;
    4 工程经验判断有可能直接遭受偶然事件袭击的构件,以及拆除后可能导致剩余结构不安全的构件。

4.4.3 大跨钢屋盖建筑结构可选择下列构件作为被拆除构件:
    1 下部支承结构的角柱及中间柱;
    2 支座附近的杆件;
    3 屋盖结构中的拉索,如:单向张弦结构的中间榀索,双向张弦结构的边索;弦支穹顶靠近支座的环向索与径向索;索穹顶靠近支座的环向索与斜索;
    4 工程经验判断需要拆除的其他结构构件。

4.4.4 拆除构件后的剩余结构可采用下列三种方法之一进行抗连续倒塌计算:线性静力方法、非线性静力方法和非线性动力方法。

4.4.5 采用线性静力方法、非线性静力方法以及非线性动力方法进行结构抗连续倒塌计算时,剩余结构荷载组合的效应设计值可按下式确定:

    式中:Sd——剩余结构荷载组合的效应设计值;
          SV——剩余结构重力荷载组合的效应设计值,可分别按本规范第4.4.6条和第4.4.8条的规定计算;
          SL——剩余结构水平荷载的效应设计值,可按本规范第4.4.9条的规定计算。

4.4.6 采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗连续倒塌计算时,剩余结构重力荷载组合的效应设计值可按下列规定确定:

    式中:SV1——与被拆除柱的柱列相连的跨,且在被拆除柱所在层以上层的楼面重力荷载组合的效应设计值;
          SV2——与被拆除柱的柱列相连的跨,且在被拆除柱所在层以下层的楼面重力荷载组合的效应设计值;
          SV3——与被拆除柱的柱列不相连各跨楼面重力荷载组合的效应设计值;
          SGk——楼面永久荷载标准值的效应;
          SQk——楼面活荷载标准值的效应;
          SSk——雪荷载标准值的效应;
          ψq——楼面活荷载准永久值系数,可取0.5;
          γS——雪荷载分项系数,轻型钢结构的屋盖可取1.0,其他结构的屋盖可取0.2;
          Ad——动力放大系数,可按本规范第4.4.7条的规定采用。

4.4.7 采用线性静力方法及非线性静力方法进行结构抗连续倒塌计算时,动力放大系数可按下列规定采用:
    1 采用线性静力方法计算时,可取2.0;
    2 采用非线性静力方法计算时,钢结构可取1.35,钢筋混凝土框架结构可取1.22,剪力墙结构可取2.0,框架-剪力墙结构可取1.75。

4.4.8 采用非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,剩余结构重力荷载组合的效应设计值可按下列公式计算:

    式中:SVS——未拆除构件的原结构重力荷载的效应设计值;
          SVD——拆除构件时剩余结构动力荷载向量的效应设计值,动力荷载向量可按本规范第4.4.11条的规定计算。

4.4.9 采用线性静力方法、非线性静力方法或非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,水平荷载的效应设计值可按下式确定:

    式中:SL——水平荷载的效应设计值;
          SLk——水平荷载的效应标准值,水平荷载按本规范第4.4.10条的规定采用;
          ψL——水平荷载组合值系数,取0.2。

4.4.10 建筑结构抗连续倒塌计算时,作用在建筑结构上的水平荷载标准值可取风荷载标准值。

4.4.11 采用非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,剩余结构作用的动力荷载向量时程可按下列规定确定:
    1 作用点为剩余结构与被拆除构件上端的连接节点;
    2 作用方向与原结构重力荷载产生的被拆除构件上端内力设计值向量的方向相反;
    3 荷载向量时程(图4.4.11)可按下式确定:

    式中:p(t)——作用在剩余结构与被拆除构件上端的连接节点的动力荷载向量时程;
          pg——原结构重力荷载产生的被拆除构件上端结构整体坐标下的内力向量;
          t——时间;
          t1——被拆除构件的失效时间,即动力荷载向量由0增至pg的时间,不大于0.1T1,T1为剩余结构的基本周期;
          t2——动力荷载向量时程作用时间,可通过试算确定。


图4.4.11 动力荷载向量时程
4.4.12 采用线性静力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,结构计算模型及结构计算应符合下列规定:
    1 采用三维计算模型;
    2 采用线弹性材料;
    3 计入P-△效应;
    4 在拆除构件的剩余结构上一次静力施加楼面重力荷载以及水平荷载,进行结构的力学计算。

4.4.13 采用非线性静力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,结构计算模型及结构计算应符合下列规定:
    1 采用三维计算模型;
    2 建立考虑材料非线性的构件力-变形关系骨架线;
    3 计入P-△效应;
    4 在拆除构件的剩余结构上分步施加楼面重力荷载以及水平荷载进行结构的力学计算,荷载由0至最终值的加载步不应少于10步。

4.4.14 采用非线性动力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,结构计算模型及结构计算应符合下列规定:
    1 采用三维计算模型;
    2 建立考虑材料非线性的构件力-变形关系骨架线;
    3 计入P-△效应;
    4 采用剩余结构的Rayleigh阻尼;
    5 时程分析的积分步长不宜大于0.005s。

4.4.15 大跨钢屋盖建筑结构抗连续倒塌的结构计算模型及计算除应符合本章第4.4.12条~第4.4.14条的规定外,尚应符合下列规定:
    1 结构计算模型应包括钢屋盖结构和下部支承结构;
    2 张弦梁结构、弦支穹顶结构等索结构宜采用非线性动力方法进行抗连续倒塌计算,且应计入大变形。

4.4.16 采用线性静力方法进行建筑结构抗连续倒塌计算时,剩余结构构件的承载力满足下式规定时,应认为该建筑结构符合抗连续倒塌设计要求:

    式中:Sd——剩余结构构件组合的内力设计值,可按本规范第4.4.5条的规定计算;
          Rd——剩余结构构件的承载力设计值,应按国家现行有关标准计算,其中材料强度应按本规范第4.1.7条的规定取值。

4.4.17 房屋建筑采用非线性静力方法或非线性动力方法进行结构抗连续倒塌计算时,剩余结构水平构件的塑性转角满足下式规定时,应认为该建筑结构符合抗连续倒塌设计要求:

    式中:[θp,e]——剩余结构水平构件的塑性转角限值,可按本规范第4.4.18条的规定采用;
          θp,e——剩余结构水平构件组合的塑性转角设计值,可按本规范第4.4.13条或第4.4.14条的规定计算。

4.4.18 剩余结构水平构件的塑性转角限值[θp,e]可按下列规定采用:
    1 抗震设计的钢筋混凝土梁为0.04;
    2 与钢柱刚接的钢梁:
    梁翼缘未采取削弱或加强措施的钢梁为0.0213—0.00012h;
    梁翼缘骨形削弱的钢梁为0.0375—0.00008h;
    梁翼缘加盖板或加腋加强的钢梁为0.0668—0.00014h。
    注:h——钢梁截面高度(cm)。

4.5 局部加强法


4.5.1 对于需要特别加强的结构构件,可在其表面施加均布侧向荷载,进行该构件的承载力设计

.

5 建筑结构抗地震倒塌设计

5.1 一般规定


5.1.1 建筑结构防地震倒塌可采用下列设计原则:
    1 避开发震主断裂带;
    2 避开地质灾害影响区域;
    3 采取有效的隔震措施;
    4 采用消能减震装置;
    5 减小结构自重及非结构构件的重量。

5.1.2 抗震设防的建筑结构应按国家现行有关标准进行抗震设计,必要时,还可按本章进行抗地震倒塌设计。

5.1.3 抗震设防的建筑结构在地震作用下其结构构件应有合理的屈服次序。

5.1.4 非结构构件的布置及其与主体结构之间的连接构造,不应影响地震作用下主体结构预期的屈服耗能机制。

5.2 抗地震倒塌计算


5.2.1 建筑结构抗地震倒塌计算,可根据建筑结构的实际情况,采用弹塑性时程分析法,或本规程附录B规定的静力弹塑性分析法,或附录C规定的保有耐力法,或附录D规定的等效线性化分析方法,或附录E规定的基于增量动力分析方法的倒塌易损性分析法。

5.2.2 建筑结构抗地震倒塌计算时,除保有耐力法可采用二维计算模型外,其他方法应采用三维计算模型,可沿结构平面的两个主轴方向分别进行抗地震倒塌计算。计算模型应符合结构的实际受力状态,构件的材料、尺寸、配筋等应与结构实际情况一致。必要时,宜包括结构的地下部分、基础和地基。

5.2.3 采用静力弹塑性分析法、弹塑性时程分析法及倒塌易损性分析法进行房屋建筑抗地震倒塌计算时,不应采用刚性楼板假定,必要时可采用弹塑性楼板假定。

5.2.4 计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。可变荷载的组合值系数应按下列规定采用:
    1 雪荷载取0.5;
    2 屋面积灰荷载取0.5;
    3 楼面活荷载按实际情况计算时取1.0,按等效均布荷载计算时藏书库及档案库取0.8,其他民用建筑取0.5。

5.2.5 建筑结构抗地震倒塌计算时,结构材料强度取值宜符合下列规定:
    1 混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度取标准值;
    2 钢筋取屈服强度标准值;
    3 钢材取屈服强度。

5.2.6 建筑结构抗地震倒塌计算采用弹塑性时程分析法和倒塌易损性分析法时,除隔震结构和消能减震结构外,结构阻尼比可取为5%;采用静力弹塑性分析法时,可根据结构构件可能的屈服程度,确定结构的阻尼比。

5.2.7 结构构件的弹塑性力学模型可采用基于材料的模型或基于构件的模型,并应符合下列规定:
    1 基于材料的模型应采用材料应力-应变(σ-ε)本构模型,弹塑性时程分析时应采用反复荷载作用下的材料应力-应变(σ-ε)滞回本构模型,混凝土材料的本构模型宜有下降段;
    2 基于构件的模型应采用构件的力-变形模型,包括弯矩-曲率(M-φ)模型、弯矩-转角(M-θ)模型、剪力-转角(V-θ)模型、剪力-位移(V-△)模型、轴力-位移(N-△)模型等,弹塑性时程分析时应采用反复荷载作用下的构件力-变形滞回模型;
    3 对于圆钢管混凝土以外的约束混凝土,以及圆钢管混凝土柱以外的约束混凝土结构构件,其弹塑性力学模型应考虑约束对混凝土受压变形的影响;
    4 对于圆钢管混凝土及圆钢管混凝土柱,其弹塑性力学模型应考虑钢管约束对混凝土轴心抗压强度和受压变形的影响;
    5 对于钢结构,宜考虑节点域剪切变形影响;
    6 预期不屈服的结构构件可采用线弹性模型;
    7 构件弹塑性力学模型的初始受力状态应为结构重力荷载代表值作用下的状态,竖向构件及轴力影响不可忽略的水平构件应考虑轴力的影响。

5.2.8 压弯破坏的钢筋混凝土结构构件,其弯矩-转角(M-θ)模型的骨架线可采用图5.2.8所示的四折线,骨架线的有关参数可按下列规定确定:


图5.2.8 压弯破坏的钢筋混凝土结构构件的弯矩-转角(M-θ)模型骨架线
    1 峰值点C的弯矩Mp为构件的正截面受压承载力,可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定计算,计算时,材料强度按本规范第5.2.5条的规定采用;
    2 名义屈服点B的弯矩My可取为0.8Mp
    3 性能点CP(即极限点D)的弯矩Mu可取为0.85Mp
    4 失效点E的弯矩Mr可取为0.75Mp
    5 B、C、CP、E点的转角θy、θp、θu和θr可由试验确定,或由经过试验验证的计算确定,或参考国内、外有关标准的规定确定;
    6 性能点IO、LS的转角θIO、θLS可分别取为:

5.2.9 建筑结构抗地震倒塌计算应计入几何非线性影响,包括P-△效应和大变形的影响。

5.3 地震作用


5.3.1 一般建筑结构抗地震倒塌计算时,应考虑罕遇地震动的影响;涉及地震应急救援保障措施的建筑结构抗地震倒塌计算时,尚宜考虑极罕遇地震动的影响。罕遇地震动的水平地震影响系数最大值和时程分析所用地震加速度时程的最大值,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定取值;极罕遇地震动的水平地震影响系数最大值和时程分析所用地震加速度时程的最大值,应按建筑结构所在地相应于年超越概率10-4的地震动确定。

5.3.2 采用弹塑性时程分析法进行建筑结构抗地震倒塌计算时,地震加速度时程应符合下列规定:
    1 应选用不少于3组符合建筑场地类别和设计地震分组的地震加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3。
    2 所选用的地震加速度时程曲线的平均地震影响系数曲线与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
    3 地震加速度时程曲线应为完整的地震动过程,其有效持时不应少于结构一阶周期的5倍。
    4 必要时应考虑近场效应或符合场地特征的最不利地震动记录。

5.3.3 采用倒塌易损性分析法进行建筑结构抗地震倒塌计算时,应选用不少于20组符合建筑场地类别和设计地震分组的实际地震加速度时程记录,其峰值加速度不应小于0.1g,峰值速度不应小于12.5cm/s,同一地震事件中选用的地震记录数不宜超过2组。

5.3.4 采用弹塑性时程分析法或倒塌易损性分析法进行建筑结构抗地震倒塌计算时,当结构一阶周期大于5s时,罕遇地震动的速度最大值尚宜符合表5.3.4的规定,极罕遇地震动的速度最大值可按建筑结构所在地相应于年超越概率10-4的地震动确定。

表5.3.4 罕遇地震动的速度最大值(cm/s)

  设防烈度  

6度

7度

8度

9度

0.10g

0.15g

0.20g

0.30g

12.5

22.0

31.0

40.0

51.0

62.0


5.3.5 采用弹塑性时程分析法或倒塌易损性分析法进行抗地震倒塌计算时,宜采用双向水平地震动输入,必要时可采用三向地震动输入。采用三向地震动输入时,三个方向的加速度时程应为同一强震记录。

5.4 地震倒塌判别


5.4.1 采用静力弹塑性分析法或弹塑性时程分析法进行建筑结构抗地震倒塌计算时,地震作用下结构的弹塑性层间位移满足下式时,应认为其在地震作用下不发生倒塌:

    式中:△up——地震作用下建筑结构弹塑性层间位移;
             [θp]——地震作用下结构不发生倒塌的弹塑性层间位移角限值,可按表5.4.1采用;对于钢筋混凝土框架结构,当柱的轴压比小于0.40时可提高10%,当柱全高的箍筋比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定的柱箍筋加密区最小体积配箍率大30%时可提高20%,但累计不超过25%;
          h——楼层高度。

表5.4.1 地震作用下结构不发生倒塌的弹塑性层间位移角限值

  结构类型  


层间位移角限制

钢筋混凝土结构

框架

1/50

框架-剪力墙,板柱-剪力墙,框架-核心筒

1/100

剪力墙,筒中筒

1/120

多、高层钢结构

1/50

    注:组合结构和混合结构可参照钢筋混凝土结构的规定执行。


5.4.2 采用静力弹塑性分析法和弹塑性时程分析法进行建筑结构抗地震倒塌计算,出现下列情况之一时,可认为其在地震作用下发生倒塌:
    1 结构弹塑性层间位移角大于本规范第5.4.1条规定的地震作用下结构不发生倒塌的弹塑性层间位移角限值。
    2 对于房屋建筑钢筋混凝土结构,关键构件的损坏等级为6级,或同一层部分普通竖向构件的损坏等级为6级。压弯破坏的钢筋混凝土构件的损坏等级可按本规程第5.4.4条的规定确定。
    3 对于房屋建筑钢结构,同一层部分框架柱失稳。
    4 采用弹塑性时程分析法计算时,地震动输入结束后,在重力荷载代表值作用下,结构顶点水平位移呈增大趋势或结构顶点水平位移时程曲线呈发散趋势。

5.4.3 采用基于增量动力分析方法的倒塌易损性分析法进行抗地震倒塌计算时,结构的倒塌概率不大于表5.4.3规定的可接受最大地震倒塌概率时,可认为其在地震作用下不发生倒塌,否则,可认为其在地震作用下发生倒塌。

表5.4.3 结构可接受最大地震倒塌概率(%)

地震影响

丙类建筑

乙类建筑

罕遇地震

5

1

极罕遇地震

10

5

注:倒塌概率可按本规程附录E的方法计算。


5.4.4 压弯破坏的钢筋混凝土结构构件的损坏等级可根据抗地震倒塌计算得到的钢筋和混凝土的应变按表5.4.4-1确定,或可根据抗地震倒塌计算得到的构件最大转角按表5.4.4-2和图5.4.4确定。
    注:1 ε1为主拉应变;
        2 ε3为主压应变;
        3 εp和εcu分别为约束混凝土单轴受压峰值应变和极限应变,应采用合适的约束混凝土应力-应变模型确定其峰值压应变和极限压应变;
        4 εy为钢筋的屈服应变。

表5.4.4-2 压弯破坏的钢筋混凝土结构构件基于转角的地震损坏等级判别标准

注:1 θ为地震作用下压弯破坏的钢筋混凝土结构构件的最大转角;

            2 θy、θIO、θp、θLS和θu分别为压弯破坏的钢筋混凝土结构构件的名义屈服转角、性能点IO的转角、峰值点的转角、性能点LS的转角和性能点CP(即极限点)的转角,可按本规程第5.2.8条的规定确定。


图5.4.4 压弯破坏的钢筋混凝土结构构件地震损坏等级与其转角的关系

5.5 钢筋混凝土结构抗地震倒塌措施


5.5.1 除底层、裙房顶面的上一主楼楼层、设备层及加强层的上一楼层、顶层、出屋面小建筑出屋面的第一层外,楼层的侧向刚度不宜小于相邻下一层侧向刚度较多,楼层层间受剪承载力不宜小于相邻下一层层间受剪承载力较多。

5.5.2 框架结构的楼梯构件与主体结构之间宜采取分离措施。如不采取分离措施,应采取措施加强楼梯间结构构件。

5.5.3 对于抗震等级为二、三、四级的框架结构底层柱,其纵向钢筋的最小总配筋率宜较现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定值增大0.1%,其箍筋加密区的最小配箍特征值宜较现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定值增大0.02。

5.5.4 钢筋混凝土框架结构的两个主轴方向可设置少量钢筋混凝土剪力墙或少量钢支撑,成为少墙框架结构或少支撑框架结构,剪力墙或钢支撑平面内宜对称布置,沿高度宜均匀布置,不应造成结构平面不规则和竖向不规则。

5.5.5 设置少量剪力墙或少量普通钢支撑的钢筋混凝土框架结构,其框架构件截面组合的内力设计值,宜分别取无剪力墙和有剪力墙、无支撑和有支撑的内力设计值包络值;当采用防屈曲钢支撑时,框架构件截面组合的内力设计值可按有支撑的结构确定。

5.5.6 少墙框架结构应符合下列规定:
    1 在规定的水平力作用下,结构底截面剪力墙所承担的地震倾覆力矩不宜大于结构总地震倾覆力矩的50%且不宜小于结构总地震倾覆力矩的30%;
    2 可结合楼、电梯间或管井设置剪力墙;
    3 可与柱相连接,成为柱的翼墙;
    4 遭受多遇地震动影响时,框架和剪力墙应为弹性;遭受罕遇地震动影响时,剪力墙应先于框架梁、柱屈服。

5.5.7 少墙框架结构的剪力墙宜符合下列规定:
    1 剪力墙的截面厚度不宜大于180mm;
    2 剪力墙的截面长度不宜大于1200mm,当截面较长时,可设置竖缝形成带竖缝墙;
    3 根据组合的内力设计值配置剪力墙的竖向钢筋和横向钢筋;当组合的剪力设计值大于现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定的剪压比限值对应的剪力设计值时,可按GB 50011规定的剪压比限值对应的剪力设计值配置横向钢筋;
    4 剪力墙两端设置构造边缘构件,构造边缘构件沿墙肢的长度可为200mm,配置4根直径不小于14mm的竖向钢筋以及直径不小于8mm、间距不大于150mm的箍筋。

5.5.8 设置少量钢支撑的钢筋混凝土框架结构宜符合下列规定:
    1 宜采用交叉钢支撑、人字钢支撑、V字钢支撑或防屈曲钢支撑;
    2 普通钢支撑宜为圆形截面或正方形截面杆件,杆件宽厚比或径厚比分别不宜大于12 4379612_e775c20ede2243ac8a150b2a222413fb.jpg 或17×(235/fy);
    3 支撑斜杆与水平线夹角宜为30°~55°,柱间距较大时,支撑两端宜设置钢柱,钢柱截面面积不宜小于支撑杆件截面面积的3倍;
    4 钢筋混凝土框架结构设置钢支撑后,其楼层弹性侧向刚度增量不宜大于40%;
    5 在规定的水平力作用下,结构底截面钢支撑框架所承担的地震倾覆力矩不宜大于结构总地震倾覆力矩的50%且不宜小于结构总地震倾覆力矩的30%;
    6 遭受多遇地震动影响时,框架和支撑应为弹性;遭受罕遇地震动影响时,支撑斜杆应先于框架梁、柱屈服。

5.6 砌体结构抗地震倒塌措施


5.6.1 砌体房屋建筑楼层承重墙体的面积宜符合下列规定:
    1 横墙承重体系的每层横墙截面积、纵墙承重体系的每层纵墙截面积,与该层及以上各楼层建筑面积之和的比值,7、8、9度时分别不宜低于1.2%、1.7%、2.0%,另一个方向层墙体的截面积比值不宜低于1.2%、1.7%、2.0%的40%;
    2 纵横墙混合承重体系的每层纵墙和横墙截面积之和与该层及以上各楼层建筑面积之和的比值,7、8、9度时分别不宜低于1.2%、1.7%、2.0%。

5.6.2 多层砌体房屋抗震横墙的间距不宜大于表5.6.2规定的抗震横墙最大间距。

表5.6.2 多层砌体房屋抗震横墙最大间距(m)

房屋层数

最大间距

3

13

4

11

5

9.5

6

8


5.6.3 层抗震能力系数不应小于1.5。层抗震能力系数可按下式计算:


    式中:γ——层抗震能力系数;

          VdE——层间全部横向或纵向墙体抗震受剪承载力之和,每片墙体的抗震受剪承载力可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定计算;

          V——层剪力设计值。


5.6.4 多层砖砌体房屋应根据层抗震能力系数按表5.6.4的规定设置钢筋混凝土构造柱。


表5.6.4 多层砖砌体房屋构造柱设置要求
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5.6.5 多层砖砌体房屋应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定设置圈梁。


5.6.6 多层砖砌体房屋的楼(屋)盖宜采用现浇或装配整体式钢筋混凝土楼(屋)面板。


5.6.7 窗间墙宽度宜大于窗下墙高度,且不宜小于1.2m。


.

6 房屋建筑抗火灾倒塌设计

6.1 一般规定


6.1.1 重要性高的建筑结构、火灾风险大的建筑结构和人员密集的公共建筑结构应进行抗火灾倒塌设计。

6.1.2 按本章进行抗火灾倒塌设计的房屋建筑,应满足现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016及其他现行国家标准规定的防火要求。房屋建筑抗火灾倒塌设计的目标为:在局部火灾作用下,结构不致发生整体倒塌。

6.1.3 房屋建筑抗火灾倒塌可采用下列三种方法进行计算与判别。重要性为二级的房屋建筑可采用方法1、方法2或方法3,重要性为一级的房屋建筑应采用方法3。
    1 简化构件法;
    2 不考虑火灾作用过程的拆除构件法,简称拆除构件法;
    3 考虑火灾作用过程的受火全过程分析法,简称受火全过程分析法。

6.1.4 建筑结构防火灾引起的连续倒塌可采取下列措施:
    1 限制建筑物内的火灾荷载;
    2 设置火灾自动报警和自动喷水灭火系统设施;
    3 根据火灾作用设计相关构件的耐火极限,并根据国家现行有关标准的要求取其较大值;
    4 根据火灾作用设计相关构件及连接的承载力。

6.2 抗火灾倒塌计算参数


6.2.1 房屋建筑抗火灾倒塌计算和判别应根据所采用的方法确定下列参数:
    1 火灾温度场;
    2 火灾持续时间;
    3 火灾作用范围;
    4 构件截面温度分布;
    5 构件的荷载效应。

6.2.2 房屋建筑的火灾温度场,可根据火灾作用和火灾发生区域大小及通风情况,通过计算确定,也可采用其他火场分析方法计算得到。火灾升温曲线可按本节第6.2.6条的规定确定。

6.2.3 房屋建筑的火灾持续时间可按下列方法确定:
    1 采用简化构件法或拆除构件法时,可依据火灾荷载及燃烧速率,结合火灾标准升温曲线分析确定;对于重要性为二级的房屋建筑,标准升温曲线的火灾作用时间可按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014表5.1.2规定的柱和墙的耐火极限取值。
    2 采用受火全过程分析法时,火灾升温曲线可采用标准升温曲线,也可根据火灾荷载可燃物的分布、燃烧速率、火灾蔓延的途径经分析确定。对于重要性为一级的房屋建筑,标准升温曲线的火灾作用时间可按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014表5.1.2规定的柱和墙的耐火极限的1.5倍取值。

6.2.4 房屋建筑的火灾作用范围可按下列方法确定:
    1 采用拆除构件法时,可根据房屋建筑的重要性和复杂性选择一个或几个房间同时遭受火灾作用。当火灾作用范围包含周边柱或周边承重墙时,火灾作用范围不宜超过本楼层面积的15%和70㎡的较小值;当火灾作用范围只包含内部柱或内部承重墙时,火灾作用范围不宜超过本楼层面积的30%和140㎡的较小值。
    2 当火灾作用范围超过本条第1款规定的范围时,应采用受火全过程分析法进行抗火灾倒塌计算与判别。

6.2.5 构件截面温度分布可按下列方法确定:
    1 可根据各区域的火灾温度-时间关系和构件几何参数、材料特性,按本规程附录F的规定计算;
    2 可采用传热计算得到。

6.2.6 房屋建筑的火灾升温曲线应采用下列方法确定:
    1 根据房屋建筑的使用功能,可按本规范附录G选择火灾升温曲线。
    2 受火全过程分析法可采用本规范附录G规定的标准升温曲线,也可采用参数火或其他火场模拟结果,并应考虑由于火灾后构件降温可能引起的结构倒塌。对于特殊房屋建筑,应进行火灾作用调查,根据实际的火灾作用大小和分布确定建筑火场温度。

6.2.7 应根据结构布置、受力特征和火灾作用、房屋建筑的重要性和复杂性,选择合适的方法计算火灾下结构构件内力。采用有限元法计算时,应考虑材料非线性及几何非线性。

6.2.8 房屋建筑火灾作用下抗倒塌计算时,荷载效应组合可按偶然设计状况的作用效应组合,采用下列两式中的较不利设计表达式:

    式中:Sd——荷载(作用)组合的效应设计值;
          SGk——永久荷载效应标准值;
          STk——火灾下结构的温度效应标准值;
          SQk——楼面或屋面活荷载效应标准值;
          Swk——风荷载效应标准值;
          γ0——结构重要性系数;对于耐火等级为一级的建筑,γ0T=1.15;对于其他建筑,γ0T=1.05;
          γG——永久荷载分项系数,一般可取γG=1.0;当永久荷载有利时,取γG=0.9;
          γT——温度作用分项系数,取γT=1.0;
          γw——风荷载分项系数,取γw=0.4;
          ψf——楼面或屋面活荷载频遇值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值;
          ψq——楼面或屋面活荷载准永久值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值。

6.2.9 计算受火构件的承载力和刚度时,可采用本规程附录H规定的高温下钢和混凝土的强度和弹性模量,以及附录J规定的火灾作用下混凝土和钢筋的应力、应变。计算火灾下构件的承载能力时,可不计热膨胀的影响。

6.2.10 受火混凝土构件的承载力和刚度,可采用本规程第6.2.9条的规定计算,也可采用下列简化方法计算:混凝土仅按截面500℃等温线以内部分计算承载力和刚度,不考虑截面500℃等温线以外部分的承载力和刚度;钢筋按高温下的材料特性取值。

6.3 简化构件法


6.3.1 符合下列条件时,房屋建筑可采用简化构件法进行抗火灾倒塌计算与判别:
    1 火灾范围为一个或几个单独的受到限制的功能空间;
    2 每个功能空间的火灾持续时间可相对准确确定;
    3 每个功能空间的建筑构件的耐火极限可相对准确确定。

6.4 拆除构件法


6.4.1 房屋建筑拆除构件法抗火灾倒塌计算与判别应符合下列规定:
    1 根据构件截面温度分布和构件内力值,对受火区域内的构件进行失效判定;
    2 应拆除达到目标抗火时间时抗力小于内力值的受火构件;
    3 对于抗力仍大于内力值的受火构件,在对剩余结构进行计算时应降低其承载力和刚度。

6.4.2 按本规范第6.4.1条的规定拆除或削弱火灾作用区域内的构件后,剩余结构构件的承载力应符合本规范第4.4.16条的规定。计算剩余结构构件的承载力时,非受火区构件材料强度可按本规范第4.1.7条的规定取值,受火区构件材料强度可按本规范附录H的规定取值。

6.4.3 对于需要提高抗火安全储备的结构构件,其耐火极限时间可比本规范第6.2.3条规定的火灾持续时间提高30%进行防火设计。

6.5 受火全过程分析法


6.5.1 采用受火全过程分析法进行房屋建筑抗火灾倒塌计算与判别时,应考虑下列因素:构件截面温度场分布,高温对材料强度和刚度的削弱,材料热膨胀,几何非线性;并宜考虑下列因素:混凝土高温瞬态热应变和热徐变,混凝土高温剥落,火灾蔓延、升降温过程中的材料本构关系,升降温过程构件内部和表面的应力差。

6.5.2 采用受火全过程分析法时,应根据火灾作用可能的最大影响范围,考虑火灾作用区域内火灾的逐步蔓延过程,选择最不利的火灾场景。

6.5.3 采用受火全过程分析法时,若结构在设定的受火时间内发生倒塌,应修改建筑结构设计或防火保护设计,重新进行受火全过程分析,直至建筑结构在设定的受火时间内不发生倒塌。

6.5.4 受火全过程分析可采用非线性静力法和非线性动力法。在受火全过程计算过程中,当从结构中拆除失效构件时,应将其承担的荷载分配到相邻构件。剩余结构的荷载计算方法可采用本规规范第4章的规定。

6.5.5 受火构件达到下列变形时,可认为其失效:
    1 受弯构件最大挠度D为L2/(400d)(mm),或者挠度超过L/30(mm)后变形速率dD/dt为L²/(9000d)(mm/min)。
    2 竖向承重构件轴向压缩量C为0.01H(mm),且轴向压缩速率dC/dt为0.003H(mm/min)。

6.6 提高抗火灾倒塌能力措施


6.6.1 对于抗火灾倒塌能力不足的房屋建筑,可采取下列两类方法提高其抗火灾倒塌能力:
    1 提高受火构件的耐火极限;
    2 提高受火构件和连接的承载力。

6.6.2 对于钢筋混凝土和砌体墙柱类等受火灾影响的构件,可采取下列措施提高其抗火灾倒塌能力:
    1 增设与构件脱离的隔火层或防火板;
    2 增设防火涂层;
    3 增大构件截面尺寸;
    4 增大构件钢筋保护层厚度。

6.6.3 对于钢柱等受火灾影响的构件,可采取下列措施提高其抗火灾倒塌能力:
    1 增设与构件脱离的隔火层或防火板;
    2 设置防火的混凝土面层;
    3 增加防火保护涂层厚度;
    4 采用钢-混凝土组合构件。

6.6.4 对于混凝土梁板等受火灾影响的构件,可采取下列措施提高其抗火灾倒塌能力:
    1 对于失效后不会造成连续倒塌的情况,可采取本规范第6.6.2条规定的措施;
    2 对于失效后造成其他构件连续破坏的情况,应采取延长其耐火极限的措施。

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7 房屋建筑结构建造阶段及加固、改造阶段防倒塌设计

7.1 一般规定


7.1.1 房屋建筑结构建造阶段及加固、改造阶段,其主体结构构件和临时设施结构构件的承载力应分别符合下列公式的规定:

    式中:Sd、Sk——荷载组合的效应设计值及标准值;
          Rd、Rk——结构构件的承载力设计值及标准值;
          γ0——结构重要性系数,建造阶段及加固、改造阶段不应小于1.0。

7.1.2 房屋建筑结构加固、改造前,应认真研究加固、改造的施工次序,避免因某一构件拆除或增加荷载引起整体结构连续倒塌。房屋建筑结构加固、改造阶段的抗连续倒塌计算,可采用本规范第4章规定的有关方法。

7.1.3 房屋建筑结构加固、改造阶段,应采取下列防倒塌措施:
    1 房屋建筑中的可燃物宜全部移出,当不能全部移出时,除应按相关规定设置临时消防设施外,尚宜按本规范第6章的规定进行抗火灾倒塌判别;
    2 房屋建筑中的可爆物应全部移出或彻底清除。

7.2 结构建造施工阶段防倒塌设计


7.2.1 房屋建筑主体结构建造施工阶段,非完整主体结构和临时设施结构的防倒塌设计应符合下列规定:
    1 对于现浇钢筋混凝土结构,应对非完整主体结构与模板支撑体系组成的施工时变结构进行防倒塌设计;
    2 对于钢结构,应对钢结构安装过程的非完整主体结构、胎模架等临时设施结构进行防倒塌设计。

7.2.2 房屋建筑主体结构建造施工阶段的模板支撑体系、胎模架等临时设施结构应为超静定结构且有比较多的冗余度,并宜与周边的永久结构刚性连接;独立临时设施结构的高度、长度与其宽度的比值均不宜大于3,否则应采取措施,设置临时刚性拉结点。

7.2.3 拆除临时设施结构应遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。

7.2.4 模板支撑体系防倾覆设计应符合下列规定:
    1 应分别对模板支撑整体结构和以梁板为边界的子结构进行防倾覆设计。
    2 模板支撑体系防倾覆设计采用的荷载应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB 50666的有关规定。
    3 模板支撑体系的防倾覆设计应包括整体抗倾覆和模板支架立杆抗倾覆,应分别符合本规范第7.2.5条和第7.2.6条的规定。
    4 模板支撑体系的支撑系统应经过设计计算,应具有足够大的承载力和稳定性。

7.2.5 模板支撑体系的整体抗倾覆应符合下列规定:

    式中:MR——抗倾覆承载力;
          Ms——整体倾覆力矩设计值;
          l1——施工活动诱导荷载作用点至模板支架立杆作用点之间的间距;
          Q1k——施工活动诱导荷载标准值;
          lw——风荷载作用点至模板支架立杆作用点之间的间距;
          Qwk——风荷载标准值;
          lG——模板及其支架自重作用点至模板支架立杆作用点之间的间距;
          Gk——模板及其支架自重标准值,取作用于模板支撑体系、胎模架等临时设施上的所有结构、设施等自重之和。

7.2.6 模板支撑体系的模板支架立杆抗倾覆应符合下列规定:

    式中:σ——模板支架立杆的正应力;
          N——模板支架立杆承担的总轴压力设计值;
          N1——竖向荷载作用下立杆的轴压力设计值;
          N2——倾覆力矩作用下模板支架立杆的轴压力设计值;
          Φ——构件稳定性系数;
          A——模板支架立杆的设计有效承载截面面积;
          [f]——模板支架立杆的材料强度设计值;
          Gk——模板及其自重标准值,取作用于模板支撑体系、胎模架等临时设施上的所有结构、设施等自重之和;
          Q2k——施工活荷载标准值;
          Ms——倾覆力矩设计值;
          lb——倾覆支点立杆至模板支架立杆中心主轴之间的距离;
          li——第i根立杆至模板支架立杆中心主轴之间的距离。

7.2.7 房屋建筑主体结构建造施工阶段的防坍塌设计应符合下列规定:
    1 非完整主体结构应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;
    2 非完整主体结构应避免因部分结构或结构构件的破坏导致整个结构发生坍塌;
    3 对非完整主体结构可能出现的薄弱构件,应采取有效措施予以加强;
    4 模板支撑体系以梁板为边界的子结构局部坍塌荷载的动力系数不应小于1.5。

7.2.8 房屋建筑结构建造施工阶段防坍塌设计的结构分析模型应符合下列规定:
    1 对于钢筋混凝土结构,应选择施工时变结构分析方法分析非完整结构、模板支架的最大荷载效应;
    2 对于钢结构,应选择非完整结构的最不利构形,按常用结构分析方法进行计算。

7.2.9 房屋建筑结构建造施工阶段防坍塌设计采用的荷载效应组合的设计值应按下式确定:

    式中:Sd——荷载组合的效应设计值;
          SMGk——模板及其支架自重的效应标准值,取作用于模板支撑体系、胎模架等临时设施上的所有结构、设施等自重的效应标准值之和;
          SQ2k——施工活荷载效应标准值。

7.2.10 现浇钢筋混凝土结构施工阶段时变结构分析,可采用下列假定:
    1 基础为刚性;
    2 支撑为刚性;
    3 楼板刚度相同。

7.2.11 房屋建筑建造施工阶段应采取下列防坍塌措施:
    1 现浇混凝土模板支撑体系应以立杆计算长度控制纵横向连系杆,扫地杆和立杆顶部应设置纵、横向连系杆。
    2 纵、横向连系杆应与侧向永久结构刚性拉结,并应合理设置剪刀撑体系。模板支撑内宜每隔3根~5根立杆设置垂直支撑,模板支撑立杆的下端、上端应设置水平剪刀撑,模板高支撑的中间应增设水平剪刀撑。

7.3 结构加固、改造施工阶段防倒塌设计


7.3.1 对结构体系和构件布置进行加固、改造施工时,特别是改造结构之间形式不匹配的结构体系时,应采取有效的防倒塌措施。

7.3.2 对下列类型的结构进行加固、改造时,应特别重视加固、改造施工阶段的防倒塌设计:
    1 跨度较大的屋面、楼面或构件;
    2 按平面构件设计的高度较大的结构或构件;
    3 悬挑较大的结构或构件;
    4 基础埋置较浅的高层建筑混凝土结构。

7.3.3 房屋建筑结构加固、改造施工阶段结构的安全性等级应符合下列规定:
    1 非完整永久结构的安全性等级不应低于原设计的结构安全性等级。
    2 为实施加固、改造而布设的临时结构,宜按二级安全性等级进行设计。

7.3.4 房屋建筑结构加固、改造施工阶段防倒塌设计应符合下列规定:
    1 需要拆除与加固结构构件的改造活动,应根据结构可靠性检测鉴定报告,按拆除和加固过程中引起结构几何形态、外部作用荷载变化较大的典型几何构形进行分析设计。
    2 房屋建筑改造宜遵守先加固改造、后拆除多余杆件的施工顺序。当必须先拆除构件、后加固改造时,必须考虑拆除作业活动影响,确保拆除过程和拆除后加固前的剩余结构不发生倒塌。

7.3.5 临时支撑结构的高度、长度与其宽度的比值均不应大于3,并应与周边既有结构可靠连接。

7.3.6 临时支撑结构可采用下列措施减小坍塌可能:
    1 控制可燃物的堆放,提高构件的耐火极限等,有效控制火灾作用的影响范围和程度;
    2 加强构件间连接或结构间锚固件的承载力和抵抗变形的能力。

附录A 房屋建筑外围护结构抗爆炸倒塌设计


A.0.1 经防护措施保护的房屋建筑外围护结构在遭受爆炸时,不应发生大量碎片飞溅而导致人员伤亡及重大财产损失。

A.0.2 有抗爆炸倒塌设计要求的房屋建筑外围护墙应符合下列规定:
    1 应具有抵抗爆炸动力作用的能力,防止爆炸冲击荷载传给主体结构。
    2 应配置水平和竖向通长分布钢筋。竖向分布钢筋配筋率不应小于0.05%,钢筋间距不应大于1200mm,墙端部400mm长度内应加强。水平分布钢筋配筋率不应小于0.025%,墙的顶部和底部400mm高度内均应加强;采用钢筋混凝土水平现浇带时,其间距不应大于1200mm。
    3 对既有建筑不符合上述规定的砌体墙不应用作有抗爆防护要求的外围护墙。

A.0.3 有抗爆炸倒塌设计要求的房屋建筑的外围护墙的窗户、玻璃幕墙、天窗等安装玻璃的外围护结构应符合下列规定:
    1 遭受爆炸作用时,不得发生倒塌破坏。
    2 外围护墙的窗户、玻璃幕墙、天窗等应采用夹层玻璃或中空玻璃,夹层玻璃的厚度不应小于6mm(由两块厚度为3mm的退火玻璃和最小厚度为0.75mm的PVB粘结而成),中空玻璃的内侧玻璃板应采用厚度不小于6mm的夹层玻璃。
    3 宜根据碎片伤害和整片玻璃伤害风险大小,确定是否使用缆索阻挡系统。
    4 玻璃的支撑结构应有足够的强度,支撑结构的破坏不应先于玻璃破坏,支撑结构不应发生倒塌破坏。
    5 玻璃的支撑结构或固定结构应与周围结构有可靠的连接,不得发生脱落或滑出。

A.0.4 对可能遭受爆炸作用的既有建筑的外围护墙,应采取加固措施,必要时可采用碎片阻挡膜等措施,使其具有抗爆炸倒塌能力。

A.0.5 既有玻璃幕墙可采用碎片阻挡膜进行防护,应评估玻璃碎片和整片玻璃高速脱离造成伤害的威胁程度,必要时应采用钢索网系统防止整片玻璃高速脱离。

A.0.6 外围护墙玻璃窗的改造应符合下列规定:
    1 可采用碎片阻挡膜进行防护,防护膜应能将爆炸冲击波荷载传递到玻璃框上,应避免整块玻璃沿防护膜的边缘出现断裂破坏。
    2 玻璃框、支承玻璃框的墙体应具有足够的强度抵抗压力波。

附录B 静力弹塑性分析法


B.0.1 符合下列条件的房屋建筑结构可采用静力弹塑性分析法进行抗地震倒塌计算:
    1 标准设防类建筑;
    2 高度不超过100m;
    3 结构平面有明确的两个正交的主轴;
    4 结构构件在平面内的布置基本对称、均匀,为扭转规则结构。

B.0.2 建筑结构静力弹塑性分析可按下列步骤进行:
    1 按本规范第5.2节的规定建立结构计算模型;
    2 对结构进行静力推覆分析,得到基底剪力-顶点位移关系曲线和层剪力-层间位移关系曲线,以及各基底剪力对应的材料应变、构件变形、结构塑性铰分布等;
    3 采用能力谱法或目标位移法确定结构在地震作用下的顶点位移、层间位移、材料应变、构件变形、结构塑性铰分布等;
    4 按本规范第5.4.1条及第5.4.2条的规定对结构进行抗地震倒塌判别。

B.0.3 建筑结构静力推覆分析的水平力沿建筑结构高度的分布形式,可采用计算中保持不变的分布形式,也可采用计算中变化的分布形式。

B.0.4 采用能力谱法时,地震需求谱曲线可由现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定的地震影响系数曲线变换得到。

附录C 保有耐力法


C.0.1 符合下列条件的钢筋混凝土房屋建筑结构可采用保有内力法进行抗地震倒塌计算和判别:
    1 标准设防类;
    2 高度不应超过45m或12层;
    3 水平地震作用下结构响应以第一振型为主;
    4 结构具有整体型屈服机制(图C.0.1)。


图C.0.1 整体型屈服机制示意图
C.0.2 可分别对结构两个主轴方向按本附录规定进行抗地震倒塌计算与判别。

C.0.3 结构各层的层受剪承载力应满足下式要求:

    式中:Vui——静力弹塑性分析得到的第i层的层受剪承载力,对于钢筋混凝土框架结构,为层间位移角1/50时的层受剪承载力,对于钢筋混凝土框架-剪力墙结构及剪力墙结构,分别为层间位移角1/100及1/120时的层受剪承载力;
          Vuni——罕遇地震作用下第i层的地震剪力;
          Vuei——罕遇地震作用下第i层的弹性地震层剪力,可按反应谱振型分解法或基底剪力法确定;
          C——结构影响系数,钢筋混凝土框架结构取0.35,框架-剪力墙结构取0.38,剪力墙结构取0.40;
          ξesi——结构竖向不规则和第i层楼层平面不规则对罕遇地震作用下第i层地震剪力增大系数,按本附录C.0.4条确定。

C.0.4 竖向不规则和第i层楼层平面不规则的建筑结构,其罕遇地震作用下第i层地震剪力增大系数ξesi可按下列公式确定:

    式中:ξsi——第i层结构层刚性率增大系数,按两个水平主轴方向分别计算;
          ξei——第i层结构层偏心率增大系数,按两个水平主轴方向分别计算;
          Rsi——多遇地震作用下第i层的层刚性率,按本附录C.0.5条确定;
          Rei——多遇地震作用下第i层的层偏心率,按本附录C.0.6条确定。

C.0.5 多遇地震作用下第i层结构两个水平主轴方向的层刚性率Rsi可按下式确定:

    式中:hi/δi——第i层计算方向的层间位移角的倒数;
          n——结构的层数。

C.0.6 多遇地震作用下第i层结构两个水平主轴方向的层偏心率可按式(C.0.6-1)~式(C.0.6-4)确定:


    式中:ei,x,ei,y——第i层质量中心与刚度中心的偏心距分别在结构平面的x主轴方向和y主轴方向的投影,即以质量中心为坐标原点时刚度中心的坐标;
          rei,x,rei,y——第i层的回转半径rei分别在x主轴方向和y主轴方向的投影;
          KRi——第i层绕刚心的扭转刚度;
          Kxj,Kyj——第i层第j个抗侧构件分别在x主轴方向和y主轴方向的抗侧刚度;
          Xj,Yj——第i层第j个抗侧构件的坐标。

附录D 等效线性化方法


D.1 适用范围


D.1.1 罕遇地震作用下多层钢筋混凝土结构、钢结构的弹塑性地震响应峰值及其构件的承载力需求和延性需求可采用等效线性化方法计算。

D.1.2 采用等效线性化方法计算的结构应主要由弯曲型或弯剪型构件组成。

D.2 计算方法


D.2.1 罕遇地震作用下结构响应计算的等效线性化方法可按以下步骤进行:
    1 合理选择结构的预期损坏部位,并初步估计罕遇地震作用下结构各预期损坏部位的延性系数。
    2 罕遇地震作用下预期损坏部位的延性系数μ可按下式确定:

    式中:△t——罕遇地震作用下预期损坏部位的总变形;
          △y——预期损坏部位的屈服变形。

    3 根据结构各个预期损坏部位的延性系数μ,可按本附录D.2.2第3款的方法确定相应预期损坏部位的等效刚度ke和附加等效阻尼比ζe,并可按本附录D.2.3确定整体结构各阶模态的等效阻尼比ζm,建立整体结构的等效线性化模型。
    4 采用振型分解反应谱方法计算结构的等效线性化模型的地震响应,并计算各个构件的延性系数。若计算所得延性系数与本条第1款所取预期损坏部位的延性系数相差较大时,应进行迭代计算,直至前后两次迭代计算的延性系数相近为止。
    5 可采用本规范第5.4.2条的规定,对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌判别。

D.2.2 结构的等效线性化模型应符合下列要求:
    1 结构的计算模型应与弹性分析所采用的计算模型一致,合理考虑核心区及节点域刚度、楼板和非结构构件的影响。除楼板及预期不屈服的构件可取弹性模型外,其余构件均应取等效线性化模型。
    2 钢构件的骨架线可简化为双折线形,钢筋混凝土构件的骨架线可简化为三折线形。承受较大轴力的钢筋混凝土构件的骨架线应反映轴力对构件抗弯承载力的影响。
    3 构件的等效刚度ke与附加等效阻尼比ζe可按下式计算:

    式中:ky——构件骨架线上屈服点所对应的割线刚度;
          μ——构件延性系数;
          k——修正系数。

    4 对于采用三折线形骨架线的钢筋混凝土构件,当构件变形大于开裂变形且小于屈服变形时,构件的等效刚度ke应在初始刚度(未开裂刚度)和屈服刚度ky之间线性插值,且附加等效阻尼比ζe取为零。

D.2.3 整体结构各阶模态所对应的等效阻尼比可按下式计算:

    式中:ζm——结构第m阶模态的等效阻尼比;
          ζe,i——第i单元的附加等效阻尼比;
          ES0m,i——等效线性化结构模型按第m阶振型变形时第i单元的弹性应变能;
          ζ0——结构初始阻尼比,钢筋混凝土结构可取0.05,钢结构可取0.02。

D.2.4 采用振型分解反应谱法计算时,地震影响系数曲线可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定采用,阻尼比应按本附录第D.2.3条规定的结构等效阻尼比取值。

附录E 基于增量动力分析法的倒塌易损性分析方法


E.0.1 当需要确定不同强度地震作用下结构的倒塌风险时,可采用基于增量动力分析(IDA)法的倒塌易损性分析方法进行计算。

E.0.2 基于增量动力分析法的倒塌易损性分析方法可按下述步骤进行:
    1 按本规范第5.2节的规定建立结构的弹塑性计算模型。
    2 按本规范第5.3节的规定选定一组地震动记录,计总地震动数量为Ntotal;选择合适的地震动强度指标IM[可采用PGA、PGV或Sa(T1)],对该组地震动记录归一化。
    3 对结构进行某一强度地震作用下的弹塑性时程分析,采用本规范第5.4.2条的规定进行结构地震倒塌判别。记在该强度地震作用下发生倒塌破坏的地震动数为Ncollapse,按下式计算得到该强度地震作用下结构的倒塌概率Pcollapse


    4 改变地震动强度,重复第3款,得到结构在不同强度的地震作用下的倒塌概率;以地震动强度为横坐标,以结构倒塌概率为纵坐标,用对数正态分布拟合得到地震动强度连续变化下的倒塌概率曲线,即结构倒塌易损性曲线(图E.0.2)。


图E.0.2 结构倒塌易损性曲线
    5 根据结构倒塌易损性曲线,判别结构的抗倒塌能力以及在不同强度地震作用下的倒塌风险。

附录F 构件截面温度分布


F.0.1 钢筋混凝土构件截面的火灾温度分布可按现行协会标准《火灾后建筑结构鉴定标准》CECS 252的规定确定。

F.0.2 高温下混凝土的有关物理参数可按下列规定采用:

    式中:cc——温度为T时混凝土的比热容[J/(kg·℃)]。

F.0.3 计算钢构件截面的火灾温度分布时,高温下钢材的物理参数可采用表F.0.3的数值。

表F.0.3 高温下钢材的物理参数
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附录G 火场温度


G.0.1 建筑火灾的火场温度可按下列方法确定:
    1 按现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 第1部分:通用要求》GB/T 9978.1-2008规定的标准升温曲线计算确定:

    式中:T——室内平均温度(℃);
          t——火灾作用时间(min)。


    2 按国际标准ISO 834,Fire-resistance tests element of building construction,Amendment 1,Amendment 2,1980规定的标准升降温曲线计算确定:
    升温段(t≤th):采用公式(G.0.1-1);
    降温段(t>th):

    式中:th——升降温临界时间(min);
          Th——升降温临界温度(℃)。

G.0.2 当能准确确定建筑室内有关参数时,在t时刻室内火灾的平均温度Tg可按现行协会标准《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200规定的公式迭代计算:

    式中:T′g——本次迭代前室内平均温度(℃);
          D——热释放速率系数;
          η——建筑室内的通风系数;
          α——对流、辐射换热系数之和[W/(㎡·℃)]
          cg——烟气比热容[J/(kg·℃)];
          T1——壁面内表面温度(℃)。

附录H 高温下钢和混凝土的强度和弹性模量


H.0.1 高温下普通结构钢的弹性模量可按下式计算:

    式中:Ts——温度(℃);
          ET——温度为Ts时普通结构钢的弹性模量(MPa);
          E——常温下普通结构钢的弹性模量,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017取值;
          XT——高温下普通结构钢的弹性模量折减系数。

H.0.2 高温下普通结构钢的屈服强度可按下式计算:

    式中:fyT——温度为Ts时普通结构钢的屈服强度(MPa);
          fy——常温下普通结构钢的屈服强度(MPa);
          f——常温下普通结构钢的强度设计值(MPa);
          γR——钢材的分项系数,取γR=1.1;
          ηT——高温下普通结构钢屈服强度折减系数。

H.0.3 高温下耐火钢的弹性模量和屈服强度可分别按式(H.0.1-1)和式(H.0.2-1)确定,其中,弹性模量折减系数XT和屈服强度折减系数ηT可分别按式(H.0.3-1)和式(H.0.3-2)确定:


H.0.4 高温下混凝土的轴心抗压强度、弹性模量应按下式确定:

    式中:fcT——温度为Tc时混凝土的轴心抗压强度设计值(N/mm²);
          fc——常温下混凝土的轴心抗压强度设计值(N/mm²),应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定取值;
          ηcT——高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数,按表H.0.4取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定;
          EcT——高温下混凝土的弹性模量(N/mm²);
          εc0,T——高温下混凝土应力为fcT时的应变,按表H.0.4取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定。

表H.0.4 高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数ηcT及应力为fcT时的应变εc0,T
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H.0.5 高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度和弹性模量可按本规范式(H.0.4)计算。其中,高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数ηcT应力为fcT时的应变εc0,T应按表H.0.5确定;其他温度下的值,可及采用线性插值方法确定。

表H.0.5 高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数ηcT及应力为fcT时的应变εc0,T
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附录J 火灾作用下混凝土和钢筋的应力、应变


J.0.1 火灾作用下混凝土和钢筋的总应变可分别采用下列表达式:

    式中:εc,εs——分别为火灾作用下混凝土和钢筋的总应变;
          εcσ,εsσ——分别为火灾作用下混凝土和钢筋的力学应变;
          εcth,εsth——分别为火灾作用下混凝土和钢筋的自由热膨胀应变;
          εccr,εscr——分别为火灾作用下混凝土和钢筋的热徐变;
          εctr——火灾作用下混凝土的瞬态热应变。

J.0.2 火灾作用下混凝土应力-热徐变关系可采用下列表达式:

    式中:σ——混凝土压应力;
          fTc——温度T时混凝土受压应力-应变曲线的峰值应力;
          t——时间(min);
          t0——恒定参数,120min。

J.0.3 火灾作用下混凝土应力-瞬态热应变关系可采用下列表达式:

本规范用词说明


1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
    1)表示很严格,非这样做不可的:
      正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
    2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
      正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
    3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
      正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
    4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录


    《建筑结构荷载规范》GB 50009
    《混凝土结构设计规范》GB 50010
    《建筑抗震设计规范》GB 50011
    《建筑设计防火规范》GB 50016
    《钢结构设计规范》GB 50017
    《混凝土结构工程施工规范》GB 50666
    《建筑构件耐火试验方法 第1部分:通用要求》GB/T 9978.1
    《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200:2006
    《火灾后建筑结构鉴定标准》CECS 252

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