工程結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞及性能提升技術(shù)研究現(xiàn)狀

黃 華，劉笑笑，黃 敏，郭夢(mèng)雪

(1. 西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710021; 2. 長安大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710061)

0 引 言

結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性倒塌是指在偶然荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生系統(tǒng)失效的問題，由于局部破壞，使得失效范圍不斷向周圍擴(kuò)展，最終導(dǎo)致大范圍坍塌。因此與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的是，連續(xù)性倒塌問題關(guān)注的是在個(gè)別構(gòu)件或局部小范圍結(jié)構(gòu)破壞失效或損傷的情況下，結(jié)構(gòu)仍保持其變形的能力。

連續(xù)倒塌問題的研究始于1968年倫敦Ronan Point公寓倒塌事件，之后美國、加拿大以及西歐部分國家的規(guī)范中就出現(xiàn)了專門的條款致力于減少這類事故的發(fā)生。2001年，美國“9·11”事件將連續(xù)倒塌問題的研究推向高潮，使得結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌問題真正成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。

一旦建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性倒塌，將會(huì)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也帶來社會(huì)恐慌，因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌研究以防止各種誘因下的連續(xù)性倒塌破壞，成為建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)的最后一道防線?；诖?，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的抗連續(xù)性倒塌機(jī)理、措施、設(shè)計(jì)方法與評(píng)估方法等都進(jìn)行了深入廣泛的研究。如何科學(xué)可靠、經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)已成為建筑結(jié)構(gòu)安全領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，而且各國關(guān)于結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌方面的研究不斷深化和擴(kuò)展，并將相關(guān)內(nèi)容寫入規(guī)范。此外，中國當(dāng)前城鄉(xiāng)既有建筑約560億m2，不論是抗震建筑還是非抗震建筑，其中相當(dāng)一部分需要進(jìn)行抗連續(xù)倒塌加固，因此提升結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的方法研究顯得非常迫切和必要。

本文總結(jié)了鋼筋混凝土(RC)框架結(jié)構(gòu)典型的各種機(jī)制，對(duì)近10年各國研究者對(duì)于不同形式工程結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌破壞試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析方面的研究以及目前關(guān)于抗連續(xù)倒塌加固的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)評(píng)述，以便后續(xù)進(jìn)行深入研究。

1 連續(xù)性倒塌抗力機(jī)制

圖1 力分解示意[8]Fig.1 Diagram of Force Decomposition[8]

對(duì)于考慮板作用的結(jié)構(gòu)，許多研究人員[9-11]通過試驗(yàn)證實(shí)板的存在可以顯著增加鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力。Qian等[11]通過試驗(yàn)鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，確定了樓板中壓膜效應(yīng)和拉膜效應(yīng)的發(fā)展。板產(chǎn)生拉壓膜效應(yīng)作為抵抗機(jī)制，可以抵抗柱移除期間放大的豎向荷載。然而，在支撐柱附近，板也通過分擔(dān)負(fù)彎矩區(qū)的張力，導(dǎo)致梁板截面的極限抗彎強(qiáng)度增加。

對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)，頂層梁無論在大變形還是小變形情況下其軸力均為壓力，底層梁在大變形情況下為拉力，而中間層梁軸力可能為壓力，也可能為拉力。因此，在各層梁中形成新的力偶矩，與梁端彎矩共同抵抗荷載。空腹效應(yīng)只存在于空間框架結(jié)構(gòu)，常規(guī)的單層子結(jié)構(gòu)模型無法反映空腹效應(yīng)，現(xiàn)有研究相對(duì)較少。Sasani等[12]認(rèn)為空腹效應(yīng)的出現(xiàn)顯著增加了結(jié)構(gòu)對(duì)連續(xù)倒塌的抵抗能力。Sagiroglu等[13]對(duì)某七層鋼筋混凝土框架進(jìn)行連續(xù)倒塌研究，指出空腹效應(yīng)的特性是豎向構(gòu)件對(duì)各層內(nèi)力的重分配。Salah等[14]建議在梁柱節(jié)點(diǎn)處使用特殊的橫向鋼筋，以最大程度地利用空腹機(jī)制。

2 不同結(jié)構(gòu)體系的連續(xù)倒塌性能

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)

2.1.1 框架結(jié)構(gòu)

目前已有大量試驗(yàn)對(duì)各種類型的結(jié)構(gòu)如梁柱和梁板組件、平面框架結(jié)構(gòu)和空間框架等進(jìn)行了拆柱工況下的倒塌機(jī)理研究?，F(xiàn)有研究中連續(xù)倒塌試驗(yàn)方法主要有2種：第1種類型為準(zhǔn)靜態(tài)加載，通過釋放中間柱的支撐并增加中間柱的撓度，直到完全破壞；第2種類型為動(dòng)態(tài)載荷，是通過堆積(混凝土或砂子)模擬重力荷載進(jìn)行的，最后通過瞬時(shí)移除柱來模擬動(dòng)態(tài)荷載效應(yīng)。

Su等[6]和Yu等[2]討論了梁的跨高比、縱筋配筋率和加載速率等因素對(duì)壓拱承載力的影響，結(jié)果表明，壓拱機(jī)制有利于跨高比小和配筋率低的梁，懸鏈線機(jī)制有利于跨高比大和配筋率高的梁，并提出了鋼筋混凝土梁-柱子結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)發(fā)生的位移準(zhǔn)則，即當(dāng)失效柱處的位移達(dá)到梁總跨長的10%時(shí)，梁就發(fā)生懸鏈線效應(yīng)。Lim等[15]通過擬靜力試驗(yàn)方法研究了水平約束程度和轉(zhuǎn)動(dòng)能力對(duì)壓拱效應(yīng)的影響。Yu等[16]研究了邊界約束條件對(duì)梁板子結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的影響，結(jié)果表明，相對(duì)于橫向約束，轉(zhuǎn)動(dòng)約束對(duì)梁板子結(jié)構(gòu)的影響更加明顯。

Qian等[17]對(duì)3個(gè)1/4比例的鋼筋混凝土梁板框架試件進(jìn)行了動(dòng)力試驗(yàn)，以研究梁板結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的能力，結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)荷載會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷，從而顯著降低梁的初始剛度、壓拱效應(yīng)以及板的壓膜作用。Pham等[18]通過擬靜力試驗(yàn)對(duì)2/5比例的鋼筋混凝土框架進(jìn)行了角柱拆除下的連續(xù)倒塌試驗(yàn)，以研究均布荷載的抗力機(jī)制與Lim等[19]研究的集中荷載之間的差異。結(jié)果表明，這2種加載方法在破壞模式、裂紋模式、垂直偏轉(zhuǎn)和屈服線的形成方面有所不同，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和均布荷載更能真實(shí)模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞。

Qian等[11]對(duì)6個(gè)1/4比例的試件(縱梁試件、三維縱梁和橫梁試件以及帶板的三維試件)進(jìn)行了單調(diào)加載試驗(yàn)研究，以探討抗連續(xù)倒塌的機(jī)理。結(jié)果表明，有板和無板的試件分別使鋼筋混凝土框架梁的作用增加了100%和246.2%。此外，Ren等[10]和Lu等[9]也開展了梁-板子結(jié)構(gòu)在中柱失效和邊柱失效工況下的連續(xù)倒塌試驗(yàn)，試驗(yàn)考慮了梁高、樓板厚度、梁和樓板中配筋、抗震等級(jí)等因素的影響，討論了梁-板共同作用下的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌機(jī)制。

填充墻作為框架結(jié)構(gòu)的一部分，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中并未給予設(shè)計(jì)考慮，因此研究填充墻對(duì)于框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌性能的影響具有重要意義。Shan等[20]、Qian等[21]開展了一批純框架與框架填充墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌試驗(yàn)，分析了帶填充墻框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理，并據(jù)此提出了理論計(jì)算模型和承載力計(jì)算公式。圖2為Shan等[20]進(jìn)行的填充墻RC框架連續(xù)倒塌試驗(yàn)。圖3為建立的計(jì)算模型示意圖，其中實(shí)線代表荷載傳遞路徑，虛線代表失效路徑。

圖2 帶填充墻RC框架連續(xù)倒塌試驗(yàn)[20]Fig.2 Progressive Collapse Test of RC Frame with Infill Walls[20]

圖3 填充墻框架荷載傳遞路徑[20]Fig.3 Alternative Load Paths for Frame with Infill Walls[20]

大量學(xué)者通過增加縱向鋼筋配筋率和沿梁使用連續(xù)鋼筋來提高梁的抗彎能力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力[22-25]。通過增加橫向鋼筋來提高抗剪強(qiáng)度，可以提高試件的位移延性和承載能力[23,25]。因此，壓拱效應(yīng)和懸鏈線效應(yīng)的改善在很大程度上取決于縱向鋼筋比例和接縫細(xì)節(jié)[26]。采用抗震設(shè)計(jì)鋼筋混凝土框架是提高抗連續(xù)倒塌能力的重要方法[27-29]。Ma等[30]和Lin等[31-32]提出一種新的構(gòu)造形式，減小連接區(qū)域局部損傷，在滿足抗震設(shè)計(jì)要求的同時(shí)能夠提高抗連續(xù)倒塌能力，并通過研究表明對(duì)于多重危害狀況需一種綜合的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)不同設(shè)計(jì)規(guī)范單獨(dú)考慮不良荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)整體性能的提升并不理想。

目前已有大量針對(duì)RC框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞機(jī)理的試驗(yàn)研究，但并沒有形成合理的倒塌性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、臨界破壞狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)以及倒塌荷載在關(guān)聯(lián)構(gòu)件之間的分配機(jī)制，更沒有提出廣泛接受的倒塌破壞準(zhǔn)則和與中國傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相融合的抗倒塌設(shè)計(jì)方法，且主要是對(duì)新建結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究，而對(duì)于經(jīng)歷數(shù)十年腐蝕、碳化、凍融循環(huán)的既有工程結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能的衰退對(duì)其倒塌性能的影響研究尚未展開。國際抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求是強(qiáng)柱弱梁原則，但對(duì)于抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)并不適用，因此有必要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)以滿足抗連續(xù)倒塌要求，并對(duì)多重偶然荷載下的破壞模式進(jìn)行進(jìn)一步研究?，F(xiàn)在已出現(xiàn)多種性能更好的新材料，但對(duì)于新材料的倒塌破壞機(jī)理是否與常規(guī)混凝土相同仍未有系統(tǒng)研究。目前的研究主要是不同單一影響因素對(duì)倒塌性能的影響，并未對(duì)各影響因素進(jìn)行量化研究和相關(guān)性研究，在保證經(jīng)濟(jì)和安全的條件下各影響因素的平衡并未給出標(biāo)準(zhǔn)，因此這一研究方向?qū)χ笇?dǎo)抗倒塌設(shè)計(jì)具有重要意義。

2.1.2 板柱結(jié)構(gòu)

與框架結(jié)構(gòu)相比，板柱結(jié)構(gòu)主要由板和柱兩類構(gòu)件組成，由于RC板柱結(jié)構(gòu)未受到梁傳遞并重新分配荷載而冗余度較小，當(dāng)承重柱在偶然荷載作用下失效時(shí)剩余結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌破壞的風(fēng)險(xiǎn)更高，部分學(xué)者對(duì)此也展開了研究。

Mirzaei[33]對(duì)24塊混凝土板進(jìn)行試驗(yàn)，并建立了能夠預(yù)測(cè)無抗剪鋼筋的板柱節(jié)點(diǎn)沖切后性能的力學(xué)模型，試驗(yàn)證明，設(shè)置穿過柱且錨固良好的板底鋼筋是提高板柱結(jié)構(gòu)魯棒性的一種可行的措施。楊濤等[34]通過試驗(yàn)證明配置板底斜向構(gòu)造鋼筋可以作為提高RC板柱結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域抗連續(xù)倒塌性能的一種有效構(gòu)造措施。Qian等[35-36]、楊濤等[37]、Liu等[38]對(duì)RC板柱子結(jié)構(gòu)開展了靜力倒塌試驗(yàn)，研究表明：無托板的試件在節(jié)點(diǎn)處發(fā)生了沖切破壞，而帶托板的試件并未發(fā)生沖切破壞；板中配筋率、平板厚度和混凝土強(qiáng)度對(duì)試件連續(xù)倒塌性能有顯著的影響。Hawkins等[39]、Keyvani等[40]提出內(nèi)部板柱節(jié)點(diǎn)由于沖切破壞最有可能觸發(fā)板柱結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。易偉建等[41-42]對(duì)RC板柱子結(jié)構(gòu)開展了靜力倒塌試驗(yàn)和分析，研究表明：樓面荷載主要通過板的撓曲和薄膜作用傳遞；底層中柱節(jié)點(diǎn)沖切失效最容易引起其他節(jié)點(diǎn)的連續(xù)性破壞與倒塌。Ma等[43]研究表明屈服線理論適用于計(jì)算2種角柱拆除方案下的板抗彎承載力。

Liu等[44-45]提出了鋼筋混凝土板柱結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析模型，板柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域與剩余的板獨(dú)立，兩者通過連接梁?jiǎn)卧B接。Xue等[46]提出了一種彈簧連接模型代表板柱區(qū)域的結(jié)構(gòu)性能，但由于在大變形階段出現(xiàn)差異，需要對(duì)彈簧連接建模精度進(jìn)行優(yōu)化，除了定義彈簧剛度外，還須考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，見圖4。

圖4 彈簧連接單元[46]Fig.4 Spring Connection Unit[46]

2.2 組合結(jié)構(gòu)

近年來，由于組合結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于其連續(xù)倒塌性能的研究受到了大量研究者的關(guān)注，王俊杰等[47]通過靜力加載試驗(yàn)研究了剛性連接節(jié)點(diǎn)組合梁-方鋼管柱在中柱失效時(shí)的破壞模式和防連續(xù)倒塌性能，結(jié)果表明，相比閉口型鋼板，開口型壓型鋼板試件鋼梁上翼緣屈曲使得節(jié)點(diǎn)區(qū)域形成明顯的塑性鉸，有效延緩了下翼緣的開裂，能夠在抗彎階段消耗更多能量，但其容易發(fā)生壓型鋼板與混凝土的分離，不能保證組合梁的組合性能。楊濤等[48]的試驗(yàn)結(jié)果表明：采用栓釘抗剪連接件的組合框架梁具有較大的加速度響應(yīng)和動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)；梁中采用開孔板連接件的框架子結(jié)構(gòu)具有較好的整體剛度，其受倒塌荷載動(dòng)力沖擊作用的影響相對(duì)較小。Yang等[49]開展了組合結(jié)構(gòu)樓板-梁子結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌相關(guān)試驗(yàn)，包括剪力連接件抗剪、連接角鋼抗拉、鋼梁翼緣受壓、組合樓板-梁子結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)，研究了組合結(jié)構(gòu)在中柱失效工況下的連續(xù)倒塌行為，結(jié)果表明，組合結(jié)構(gòu)中剪力連接件的布置顯著影響結(jié)構(gòu)剪切剛度和強(qiáng)度，連接角鋼的破壞始于螺栓孔處，梁上螺栓連接板的破壞降低了結(jié)構(gòu)的延性，鋼梁受壓區(qū)出現(xiàn)局部屈曲，降低了結(jié)構(gòu)承載力。文獻(xiàn)[50]～[55]研究了梁柱連接性能、組合梁構(gòu)造形式、邊界約束條件、鋼梁翼緣厚度和鋼管含鋼率、腹板開孔、軸壓比等對(duì)組合結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響。

王文達(dá)等[56]基于ABAQUS開發(fā)了非線性梁-柱纖維模型(圖5)，并將其用于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在中柱、邊柱、角柱失效工況下的連續(xù)倒塌模擬。Yang等[49]提出模擬組合結(jié)構(gòu)樓板的簡(jiǎn)化數(shù)值模型，對(duì)剪力連接件、雙連接角鋼節(jié)點(diǎn)、梁柱端部連接等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并將對(duì)應(yīng)連接方式在數(shù)值模型中用彈簧進(jìn)行模擬，利用試驗(yàn)結(jié)果對(duì)彈簧的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。Guo等[57]的數(shù)值模擬研究表明，抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)對(duì)螺栓的斷裂應(yīng)變要求比常規(guī)設(shè)計(jì)更高，增加螺栓的直徑或螺栓的斷裂應(yīng)變可以提高半剛性組合框架的抗連續(xù)倒塌能力；提出了一種新的角鋼加固措施，可以改善半剛性組合框架在過渡和懸鏈線階段的性能。

圖5 局部坐標(biāo)系下鋼管混凝土柱截面[56]Fig.5 Column Section of CFST Under Local Coordinate[56]

在理論分析方面，部分研究者對(duì)組合結(jié)構(gòu)做了大量工作，高山等[58]根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的組合框架在關(guān)鍵柱失效后仍具有較高的承載力，常規(guī)壓桿模型并不能準(zhǔn)確反映組合梁中的壓拱效應(yīng)[圖6(a)]，因此提出一種新的“桁架彈簧”壓拱模型[圖6(b)]，并推導(dǎo)了豎向位移-荷載及豎向位移-水平位移相關(guān)計(jì)算式。圖6中P為豎向荷載，d為水平位移，Δ為豎向位移，Kδ和Kd為相應(yīng)位置簡(jiǎn)化彈簧的剛度。宋戈等[59]運(yùn)用能量法分析抗連續(xù)倒塌各階段的受力特征，得到了抗力曲線各階段的表達(dá)式。Fu等[60]提出了一個(gè)計(jì)算鋼框架-組合板體系在內(nèi)部柱失效工況下的抗連續(xù)倒塌能力的力學(xué)模型。Xuan等[61]建立了鋼管混凝土柱鋼梁組合結(jié)構(gòu)在中柱失效工況下的抗力-變形計(jì)算模型。

圖6 壓拱效應(yīng)簡(jiǎn)化模型[58]Fig.6 Simplified Model of Arch Action[58]

Tian等[62]提出了一種可更換的耗能部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的快速修復(fù)，該方法滿足抗震和連續(xù)性倒塌彈性要求，可以為未來組合框架抵抗多重危險(xiǎn)彈性設(shè)計(jì)提供參考。Lu等[63]提出了一種具有更好的地震恢復(fù)力和抗連續(xù)倒塌性能的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。Li等[64]提出了一種量化多層組合框架結(jié)構(gòu)在邊柱失效工況下的分析方法，研究結(jié)果表明，對(duì)于邊中柱，在不考慮空腹效應(yīng)的情況下，基于單層結(jié)構(gòu)獲得的連續(xù)倒塌抗力對(duì)于多層結(jié)構(gòu)而言是保守但合理的，但對(duì)于邊角柱而言，這一結(jié)論是過于保守的。

2.3 裝配式結(jié)構(gòu)

連續(xù)性倒塌的抗力機(jī)制與結(jié)構(gòu)的完整性和延性密切相關(guān)，而預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)完整性不足，因此對(duì)其連續(xù)倒塌性能的研究有重要意義。目前，已有眾多學(xué)者開展了裝配式結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌試驗(yàn)。

裝配式結(jié)構(gòu)連接方式分為2種：干式連接和濕式連接。不同的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌性能影響較大。Kang等[65]的預(yù)制裝配式鋼筋混凝土梁柱子結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌試驗(yàn)表明，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和配筋率是影響壓拱效應(yīng)和懸鏈線效應(yīng)、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗力的重要因素。Nimse等[66]、安毅等[67-68]和Zhou等[69-70]開展了不同干式連接和濕式連接方式的裝配式混凝土梁柱子結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌試驗(yàn)研究，并與現(xiàn)澆混凝土試件進(jìn)行了對(duì)比分析。何慶峰等[71]的試驗(yàn)研究表明，鍵槽連接節(jié)點(diǎn)梁柱結(jié)構(gòu)在滿足常規(guī)抗震荷載要求下，變形過程中能較好地形成梁機(jī)制、壓拱機(jī)制以及懸索機(jī)制，是裝配式結(jié)構(gòu)可采取的一種較好的抗倒塌節(jié)點(diǎn)形式。前述的試驗(yàn)研究均是靜載試驗(yàn)，Zhou等[72]對(duì)預(yù)制混凝土梁柱子結(jié)構(gòu)在移除中柱情況下進(jìn)行連續(xù)性倒塌動(dòng)載試驗(yàn)，結(jié)果表明：在動(dòng)荷載作用下，預(yù)制試件和RC試件均產(chǎn)生了壓拱作用，但懸鏈線作用僅在RC試件中產(chǎn)生。

張望喜等[73]對(duì)空間框架、平面框架和懸臂子結(jié)構(gòu)3個(gè)整體式預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)加載試驗(yàn)，結(jié)果表明：在壓拱作用的峰值點(diǎn)之前，空間框架子結(jié)構(gòu)可以由平面框架子結(jié)構(gòu)和懸臂子結(jié)構(gòu)疊加。由于空間框架平面外橫梁的存在，壓拱作用相比平面框架增加了11.65%；空間框架結(jié)構(gòu)懸鏈線的極限承載力與疊加相比較降低了39.04%；空間框架中平面外橫梁的存在可能對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利。

Feng等[74-76]探討了建模方式、后澆混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑和強(qiáng)度、底部鋼筋錨固長度、節(jié)點(diǎn)連接方式、鋼筋嵌入長度、梁截面尺寸及配筋率等因素對(duì)裝配式RC框架子結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響，指出水平約束對(duì)預(yù)應(yīng)力框架子結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能影響較大，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)了不同埋深鋼筋的應(yīng)力-滑移關(guān)系。Qian等[77-78]的試驗(yàn)研究表明：由于預(yù)制板的不連續(xù)性，在大變形階段極限承載力主要由梁的懸鏈線作用提供；預(yù)制板沿短跨布置的抗倒塌性能優(yōu)于沿長跨布置。Li等[79]研究了預(yù)應(yīng)力預(yù)制結(jié)構(gòu)的倒塌機(jī)理，并對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線截面面積對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響進(jìn)行了研究。

Wang等[80]研究了填充墻對(duì)預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌性能的影響，結(jié)果表明填充墻顯著增加了彎曲階段和懸鏈線階段的承載能力。張景博等[81]考慮了填充墻不對(duì)稱分布下的中柱偏移，引入不對(duì)稱系數(shù)，建立基于填充墻等效壓桿的力學(xué)模型。在考慮填充墻情況下，預(yù)制框架在懸鏈線峰值荷載時(shí)的位移增大，現(xiàn)有規(guī)范中建議的中柱位移為跨度的0.2倍，適用于無填充墻預(yù)制框架，對(duì)于帶填充墻的預(yù)制框架則偏于保守。

在采用試驗(yàn)方法開展研究的同時(shí)，部分學(xué)者還采用數(shù)值分析方法對(duì)框架結(jié)構(gòu)的倒塌性能進(jìn)行了研究。El-Desoqi等[82]采用數(shù)值模擬的方法研究了有板和無板2種預(yù)制混凝土框架在不同位置柱移除工況下，預(yù)制梁跨度對(duì)整體結(jié)構(gòu)倒塌性能的影響。Tohidi等[83]采用ABAQUS有限元軟件對(duì)裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌分析，驗(yàn)證了拉結(jié)強(qiáng)度法在裝配式樓板抗連續(xù)倒塌中的適用性。周云等[84]通過數(shù)值模擬方法得出，通過增大螺桿直徑或采用高強(qiáng)螺桿等方式可增強(qiáng)插銷桿的抗剪強(qiáng)度，從而有效提高裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)二次抗倒塌能力。

3 抗力計(jì)算模型

3.1 梁-柱子結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算模型

Nav等[85]為了預(yù)測(cè)鋼筋混凝土框架在拆除柱情況下的抗力和一般性能，在9個(gè)基本假定條件基礎(chǔ)上建立了一個(gè)簡(jiǎn)化的理論模型，該模型定義了拆除柱上方節(jié)點(diǎn)在受力全階段荷載-位移(P-y)關(guān)系，見圖7。

圖7 RC梁柱子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化抗力計(jì)算模型[85]Fig.7 Simplified Resistance Calculation Model of RC Beam-column Substructure[85]

A點(diǎn)時(shí)縱向鋼筋首次屈服，通過應(yīng)變協(xié)調(diào)和力矩平衡推導(dǎo)了中間節(jié)點(diǎn)承載力PA和豎向位移yA計(jì)算公式；B點(diǎn)時(shí)壓拱作用開始發(fā)展，根據(jù)拱變形理論推導(dǎo)了中間節(jié)點(diǎn)承載力PB和豎向位移yB計(jì)算公式；壓拱效應(yīng)隨著混凝土軸向壓縮力的減小和混凝土壓碎而逐漸降低，直到C點(diǎn)時(shí)梁發(fā)生彎曲破壞，基于塑性鉸的彎矩-曲率關(guān)系得到C點(diǎn)承載力PC和豎向位移yC計(jì)算公式；縱向鋼筋拉力的存在導(dǎo)致懸鏈線機(jī)制的形成，在D點(diǎn)時(shí)鋼筋發(fā)生斷裂，達(dá)到懸鏈線效應(yīng)的極值，根據(jù)鋼筋強(qiáng)度理論，推導(dǎo)了懸鏈線階段的承載力PD和豎向位移yD計(jì)算公式。

圖8 RC梁柱子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化抗力曲線[86]Fig.8 Simplified Resistance Curve of RC Beam-column Substructure[86]

Yu等[87]為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)壓拱作用的抗力，提出的解析模型系統(tǒng)考慮了邊界條件的影響，并提出了強(qiáng)弱邊界約束的判定準(zhǔn)則。Kang等[88]考慮相鄰柱變形的影響，對(duì)壓拱作用計(jì)算模型進(jìn)行了優(yōu)化。Alogla等[89]建立了一個(gè)考慮鋼筋斷裂和混凝土壓碎導(dǎo)致梁有效高度減少這一影響的分析模型。Nav等[90]提出了一種理論方法計(jì)算鋼筋混凝土子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)抗力，該方法考慮了動(dòng)態(tài)特性引起的高應(yīng)變率。

3.2 梁板結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算模型

Pham等[91]提出了一種分析模型，用于預(yù)測(cè)考慮板的拉膜效應(yīng)時(shí)在內(nèi)部柱拆除情況下梁板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抗力。該模型的失效準(zhǔn)則是基于梁跨中或梁柱接頭邊緣的縱筋斷裂，在該模型中，假定水平約束剛度對(duì)梁板結(jié)構(gòu)的性能沒有影響，忽略梁中的壓拱作用和板中的壓膜作用，梁板結(jié)構(gòu)抗力曲線簡(jiǎn)化為雙線性O(shè)AB曲線，如圖9所示。圖9中PS,A和dS,A分別為A點(diǎn)的荷載和位移，PS,B和dS,B分別為B點(diǎn)的荷載和位移，KOA為OA段斜率，KAB為AB段斜率。

圖9 RC梁板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化抗力曲線[91]Fig.9 Simplified Resistance Curve of RC Beam-slab Structure[91]

均布荷載情況下，形成的屈服線將板分為4個(gè)部分；在集中荷載情況下，假定板中形成的屈服線為一個(gè)橢圓，基于梁的塑性鉸能力和板的屈服線能力推導(dǎo)出了2種荷載情況下A點(diǎn)承載力計(jì)算公式。此外給出了簡(jiǎn)化曲線中OA和AB段斜率的計(jì)算方法。

目前對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的理論分析研究主要是針對(duì)梁柱子結(jié)構(gòu)，Pham等[91]提出的分析模型雖然考慮了板的作用，但忽略了梁的壓拱作用和板的壓膜作用，對(duì)框架結(jié)構(gòu)響應(yīng)過程過度簡(jiǎn)化，因此仍缺乏合理的連續(xù)倒塌抗力計(jì)算模型。

4 連續(xù)倒塌性能提升技術(shù)

整體結(jié)構(gòu)的受力系統(tǒng)在部分構(gòu)件失效后會(huì)發(fā)生2個(gè)顯著變化：首先，結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞后，原有結(jié)構(gòu)的受力模式會(huì)發(fā)生顯著變化，比如對(duì)于框架結(jié)構(gòu)而言，若關(guān)鍵柱失效后，則其支撐的框架梁端部可能由負(fù)彎矩作用變?yōu)檎龔澗?，大小可能增加了?shù)倍，且其上部柱可能由受壓變?yōu)槭芾?；其次，在新的受力體系下，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗力需求會(huì)顯著增大，這對(duì)構(gòu)件及其連接部位塑性變形和承載能力有更高的要求。2015年呂大剛等[92]采用增量動(dòng)力分析方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明：整體加固方案可以有效提高非延性鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力；采用底層加固方案會(huì)使結(jié)構(gòu)的薄弱層上移，不能提高結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，反而降低了結(jié)構(gòu)的地震倒塌安全裕度；隨著非延性鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高度的增加，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)的加固效果逐漸減弱。Qian等[93]針對(duì)在現(xiàn)有預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中板與梁的螺栓連接處延性和承載力差的問題，提出了基于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)條的加固方案，試驗(yàn)表明該方法可以有效地增強(qiáng)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的冗余度，提高抗連續(xù)倒塌性能。Huang等[94]采用高性能鋼絲網(wǎng)水泥層壓板和黏結(jié)鋼板對(duì)2層RC框架進(jìn)行加固，結(jié)果表明該方法可以有效提高結(jié)構(gòu)的初始剛度和承載力，見圖10。

圖10 RC框架破壞模式[91]Fig.10 Failure Mode of RC Frame[91]

通過對(duì)部分重要構(gòu)件、子結(jié)構(gòu)或關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，能夠增加結(jié)構(gòu)的冗余度，以保證結(jié)構(gòu)整體牢固性，提高現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力。一般可以從3個(gè)方面提高結(jié)構(gòu)整體的牢固性：①增加結(jié)構(gòu)的冗余度，包括冗余承載力和備用傳力路徑；②增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連續(xù)性和節(jié)點(diǎn)連接的連續(xù)性；③增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱部位。

4.1 增強(qiáng)抗彎性能

梁的抗彎性能在連續(xù)倒塌全過程均發(fā)揮作用，因此通過增加配筋、增大梁高、提高混凝土強(qiáng)度等方式可以增加梁的抗彎性能，從而提高抗連續(xù)倒塌性能。范云蕾等[95]進(jìn)行了三榀單層雙跨體外預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，研究表明體外預(yù)應(yīng)力混凝土框架的連續(xù)倒塌過程分為梁機(jī)制與懸鏈線機(jī)制2個(gè)階段，梁機(jī)制階段的倒塌抗力由體外預(yù)應(yīng)力筋的“懸索效應(yīng)”與框架梁的正截面抗彎承載力共同提供，為非預(yù)應(yīng)力混凝土框架的1.5倍～2.6倍。

4.2 增強(qiáng)壓拱效應(yīng)

壓拱效應(yīng)作為連續(xù)性倒塌抗力的第一道防線，可以通過加強(qiáng)邊界約束條件、增加配筋、增大梁高來增加，從而提高第一峰值承載力。馮鵬等[96]研究采用GFRP加固形式對(duì)鋼筋混凝土梁柱子結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)倒塌的影響，試驗(yàn)表明采用GFRP筋加固方式提高了構(gòu)件在壓拱階段的承載力。紡織增強(qiáng)砂漿(TRM)和近表面安裝(NSM)加固技術(shù)已作為增強(qiáng)RC構(gòu)件的彎曲和剪切加固方法，De A Vieira等[97]通過試驗(yàn)研究表明采用TRM和NSM技術(shù)加強(qiáng)抗彎和抗剪強(qiáng)度能夠顯著提高鋼筋混凝土梁在壓拱階段的承載能力。

4.3 增強(qiáng)懸鏈線效應(yīng)

懸鏈線效應(yīng)是連續(xù)性倒塌抗力的最后一道防線，因此大量學(xué)者通過結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)懸鏈線效應(yīng)，以防止發(fā)生連續(xù)性倒塌，目前研究主要包括體外預(yù)應(yīng)力加固和FRP筋加固方法。

Kim等[98]運(yùn)用非線性靜力與動(dòng)力分析方法對(duì)6層和20層的RC框架結(jié)構(gòu)的倒塌過程進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了體外預(yù)應(yīng)力筋加固方法能顯著提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌能力。2015年Kim等[99]在此基礎(chǔ)上對(duì)黏結(jié)鋼絞線、無黏結(jié)鋼絞線和螺栓錨固側(cè)板3種加固方式的梁柱子結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，無黏結(jié)鋼絞線和側(cè)板加固可以顯著提高RC結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，其中無黏結(jié)鋼絞線強(qiáng)度最高。Qian等[100]通過試驗(yàn)研究了拋物線形無黏結(jié)鋼絞線對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響。鋼絞線可以顯著增加框架的極限承載能力，同時(shí)改變框架結(jié)構(gòu)抵抗荷載的機(jī)制，不會(huì)形成壓拱效應(yīng)。此外，還證明了跨高比對(duì)鋼筋混凝土抗連續(xù)倒塌性能有顯著影響，但對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土無影響。Qiu等[101]為了驗(yàn)證在梁底部加鋼纜這一方法的抗倒塌性能，進(jìn)行了1/4尺度的梁柱組件移除內(nèi)柱模擬連續(xù)倒塌試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，與未加鋼纜的梁柱構(gòu)件相比，采用2根直徑為10 mm或14 mm鋼纜加固的梁柱構(gòu)件極限承載力提高了90%～255%。范云蕾等[95]的試驗(yàn)表明，懸鏈線機(jī)制階段的倒塌抗力由體外預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的“懸索效應(yīng)”共同提供，為非預(yù)應(yīng)力框架的3.5倍～6.1倍。體外預(yù)應(yīng)力筋的“反拱”作用將抑制框架壓拱機(jī)制的形成，并推導(dǎo)出了基于結(jié)構(gòu)變形的體外預(yù)應(yīng)力混凝土框架倒塌懸鏈線階段的抗力計(jì)算公式。

馮鵬等[96]對(duì)采用U形彎折鋼筋的梁柱子結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌試驗(yàn)，結(jié)果表明試件可以提前進(jìn)入懸鏈線階段，使懸鏈線作用得以發(fā)揮。Pan等[102]制作了1/2縮尺預(yù)制混凝土框架，梁端用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)加固，中部用混雜纖維復(fù)合材料(HFRP)錨固，試驗(yàn)表明在懸鏈線效應(yīng)初期，加強(qiáng)效果非常明顯，且錨桿并未發(fā)生剪切破壞，提出了一種預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌加固設(shè)計(jì)方法。之后對(duì)采用2種不同CFRP加固方法的梁柱子結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明在彎曲階段未產(chǎn)生作用，保持了“強(qiáng)柱弱梁”的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，但在懸鏈線階段，2種加固試件的承載能力均有顯著提高[103]。Qian等[104]對(duì)4種不同構(gòu)造鋼支撐的框架進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明鋼支撐可以顯著提高框架的第一峰值荷載和初始剛度，但在懸鏈線出現(xiàn)之前，抗拉支撐斷裂，抗壓支撐發(fā)生嚴(yán)重屈曲，因此鋼支撐對(duì)懸鏈線階段抗力未產(chǎn)生影響。

采用粘貼碳纖維加固方法可以對(duì)連續(xù)性倒塌抗力機(jī)制的提升產(chǎn)生顯著影響，而對(duì)于FRP粘貼方法也有部分學(xué)者做了研究。Orton等[105]、Feng等[106]使用CFRP和GFRP進(jìn)行加固RC梁柱結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，結(jié)果表明這種加固方法能提高結(jié)構(gòu)拉結(jié)能力，并形成懸鏈線效應(yīng)，提升抗連續(xù)倒塌能力。Jonaidi等[107]采用拉結(jié)力法計(jì)算了CFRP和GFRP加固混凝土板的受力和變形，認(rèn)為GFRP更適合用于混凝土板的抗倒塌加固，并建議了GFRP板的端部錨固方法。Galli等[108]建議了幾種FRP加固現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的粘貼方法，包括梁板縱橫向井字形粘貼、沿墻和柱全高粘貼、局部薄弱部位粘貼等，此外闡述了用于FRP加固分析的幾種方法，包括線彈性靜力分析、非線性靜力分析、非線性動(dòng)力分析等。

4.4 增強(qiáng)拉壓膜效應(yīng)

對(duì)于帶板的結(jié)構(gòu)，增加板的配筋、增加板厚、增強(qiáng)板周圍的約束條件可以有效加強(qiáng)板的拉壓膜效應(yīng)，但目前對(duì)于通過加固增強(qiáng)拉壓膜效應(yīng)的研究相對(duì)較少。Qian等[109]的試驗(yàn)表明，對(duì)板采用GFRP加固可以有效提高板的初始剛度和抗彎性能，但并未提高破壞時(shí)承載能力和變形性能，且在大位移階段GFRP與混凝土面有明顯的脫黏現(xiàn)象。

表1總結(jié)了幾種典型的加固方法對(duì)連續(xù)倒塌性能的定量影響。

表1 不同加固方法對(duì)結(jié)構(gòu)性能提升的定量影響Table 1 Quantitative Effects of Different Reinforcement Methods on Structural Performance Improvement

4.5 改變受力體系

增加支撐已被證明是一種非常有效的抗震加固或改造方案，提高結(jié)構(gòu)的橫向抗荷載能力，然而支撐的形式多樣，通過合理的支撐布置方式，實(shí)現(xiàn)失效部位內(nèi)力轉(zhuǎn)移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，充分發(fā)揮抗力機(jī)制，以提高結(jié)構(gòu)的整體性、連續(xù)性和冗余度。

2009年馬人樂等[110]通過LS-DYNA動(dòng)力非線性分析得出，水平支撐能顯著減小破壞部位的豎向位移，使同層各柱軸力分配趨于均勻化，從而提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力。Tsai[111]采用數(shù)值模擬的方法對(duì)移除柱的規(guī)則鋼框架進(jìn)行鋼斜撐加固，提出了基于性能的鋼斜支撐加固的抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)方法。張亮等[112]通過數(shù)值模擬表明，縱向和橫向布置的鋼支撐均可顯著提高結(jié)構(gòu)整體拉結(jié)力，減少破壞位置的豎向位移，避免破壞的范圍擴(kuò)大，改變了結(jié)構(gòu)梁的抗連續(xù)倒塌機(jī)制。Chen等[113]為研究水平支撐對(duì)抗連續(xù)倒塌的影響，對(duì)有水平支撐和無水平支撐的2種模型進(jìn)行了非線性動(dòng)力分析，有水平支撐的模型由于頂層水平支撐提供了拉桿，位移和轉(zhuǎn)角更小，且水平支撐能夠?qū)⒃扔梢瞥惺艿乃胶奢d轉(zhuǎn)移到相鄰柱上。喬慧云等[114]研究表明空腹效應(yīng)是豎向構(gòu)件對(duì)各層內(nèi)力重分配的結(jié)果，體現(xiàn)了框架結(jié)構(gòu)的整體受力特點(diǎn)，空腹效應(yīng)與懸鏈線效應(yīng)等抗力機(jī)制共同抵抗不平衡荷載；頂層水平支撐可以顯著減小失效點(diǎn)處位移，發(fā)揮空腹效應(yīng)作用，提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能。Yu等[115]基于OpenSees研究了支撐框架抗連續(xù)倒塌的荷載傳遞機(jī)制、支撐框架連接約束的影響以及支撐位置對(duì)連續(xù)倒塌抗力的影響。

以上關(guān)于加固的研究中主要是通過建議某種加固方法，并通過數(shù)值模擬或試驗(yàn)分析倒塌加固的效果。實(shí)際結(jié)構(gòu)形式多樣、破壞方式復(fù)雜，不同結(jié)構(gòu)體系的加固有其特殊性。就結(jié)構(gòu)工程學(xué)科來講，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是正確認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)性能的一種行之有效的方法，并且就結(jié)構(gòu)倒塌來說，空間結(jié)構(gòu)倒塌加固試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫胤从硺?gòu)件間的相互作用，更加真實(shí)地模擬結(jié)構(gòu)的倒塌狀態(tài)?，F(xiàn)有倒塌加固研究在加固結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的受力狀態(tài)、破壞機(jī)理、加固方式等方面存在較大局限性，尤其缺乏建立在空間結(jié)構(gòu)倒塌加固試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的理論研究成果。地震作用下結(jié)構(gòu)的倒塌可能伴隨著結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌，地震破壞結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件(經(jīng)常是角柱)，造成雙向懸臂梁型倒塌機(jī)制，地震工程界需要認(rèn)識(shí)到柱破壞事件的重要性，從而考慮抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)。因此，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不能替代其抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的前提下，針對(duì)已有結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌加固范圍和加固難度將大大增加。按照中國2010抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)柱端彎矩放大系數(shù)取值仍舊偏低，尤其在雙向地震作用下更為不利，破壞模式以柱鉸機(jī)制為主?，F(xiàn)澆板及其鋼筋將提高框架梁的抗彎能力，從而改變地震作用下混凝土柱的破壞模式。因此，混凝土結(jié)構(gòu)在進(jìn)行抗連續(xù)倒塌加固過程中，還必須考慮到加固對(duì)整體結(jié)構(gòu)受力性能的影響。已有的加固研究基本上是針對(duì)構(gòu)件層次，如梁、柱和節(jié)點(diǎn)展開的，較少進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)加固性能的試驗(yàn)測(cè)試和分析，對(duì)于加固結(jié)構(gòu)整體受力性能的研究是被忽視的。

5 結(jié) 語

(1)對(duì)于RC框架結(jié)構(gòu)的倒塌破壞機(jī)理，已經(jīng)做出了富有成效的理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，并且對(duì)不同影響因素也進(jìn)行了深入探討，但由于連續(xù)倒塌的復(fù)雜性，后續(xù)應(yīng)對(duì)連續(xù)倒塌的系統(tǒng)性和隨機(jī)性有充分的認(rèn)識(shí)，更全面深入地分析倒塌的影響因素，以及對(duì)多因素耦合的情況進(jìn)行相關(guān)性分析。

(2)對(duì)于板柱結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)研究相對(duì)較少，倒塌機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不充分，后續(xù)應(yīng)著重對(duì)倒塌機(jī)理的深度和廣度，以及影響因素進(jìn)行全面分析；此外還應(yīng)建立相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的連續(xù)性倒塌分析模型。

(3)對(duì)于RC框架結(jié)構(gòu)，雖然目前已經(jīng)提出了一些抗力計(jì)算模型，但仍然缺乏合理的連續(xù)倒塌分析模型。結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性倒塌，通常是由某個(gè)或某些關(guān)鍵構(gòu)件突然失效，從而引起結(jié)構(gòu)大范圍的坍塌，破壞過程伴隨著碰撞、沖擊等強(qiáng)非線性行為。后續(xù)的研究應(yīng)考慮構(gòu)件之間的相關(guān)作用和結(jié)構(gòu)抵御倒塌的系統(tǒng)特性，建立偶然作用下合理的結(jié)構(gòu)倒塌破壞分析模型。

(4)目前的抗連續(xù)倒塌性能評(píng)價(jià)指標(biāo)單一且缺乏合理性，而結(jié)構(gòu)破壞的離散性和系統(tǒng)性決定了結(jié)構(gòu)抗倒塌研究量化指標(biāo)需要考慮更多的因素，因此后續(xù)應(yīng)建立多參數(shù)、多層次量化指標(biāo)。明確梁機(jī)制、壓拱機(jī)制、懸鏈線機(jī)制、薄膜機(jī)制各破壞機(jī)制之間的界限以及倒塌荷載在關(guān)聯(lián)構(gòu)件之間的分配機(jī)制，提出廣泛接受的倒塌破壞準(zhǔn)則和與中國傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相融合的抗倒塌設(shè)計(jì)方法。

(5)當(dāng)前絕大部分研究工作均集中在新建結(jié)構(gòu)的倒塌破壞機(jī)理和設(shè)計(jì)方法層面，后續(xù)應(yīng)對(duì)已有結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行加固、加固后的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞機(jī)理、抗倒塌加固設(shè)計(jì)方法等做進(jìn)一步研究，特別是應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)有效的空間結(jié)構(gòu)倒塌加固試驗(yàn)分析，為倒塌加固設(shè)計(jì)提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

(6)工程領(lǐng)域應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌加固進(jìn)行系統(tǒng)性研究和深入思考，加固設(shè)計(jì)大多基于常規(guī)加固研究或構(gòu)件設(shè)計(jì)得出。結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌加固設(shè)計(jì)必須在原有結(jié)構(gòu)承載力和延性基礎(chǔ)上，結(jié)合連續(xù)倒塌性能進(jìn)行綜合分析，從結(jié)構(gòu)整體受力性能角度給出抗倒塌加固設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)和加固方式，進(jìn)而將抗連續(xù)倒塌加固方法應(yīng)用于工程實(shí)踐。

(7)現(xiàn)行的連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)條文是“災(zāi)害無關(guān)的”，也就是只考慮構(gòu)件突然失效后結(jié)構(gòu)的后續(xù)破壞過程，而不考慮構(gòu)件失效的原因。近年來很多研究都表明，由于撞擊、爆炸、超載、施工失誤等引起的初始破壞對(duì)后續(xù)連續(xù)倒塌過程會(huì)產(chǎn)生不可忽略的影響，有必要考慮“災(zāi)害相關(guān)型”連續(xù)倒塌問題。