简介（作者编辑）：贵阳201大厦抗连续倒塌分析.pdf
摘要（系统识别）：
第42卷第7期
建筑结构
Vol.42 No.7
2012年7月
Building Structure
Jul.2012
贵阳201大厦抗连续倒塌分析
林超伟2，王兴法2，
许波2，李开伦2雷
熊
亮2
(1法国欧博建筑与城市规划设计公司，深圳518053；
2深圳市博艺建筑工程设计有限公司，深圳518053)
[摘要]以贵阳201大厦为例，采用MIDAS软件对其子结构的敏感构件进行线弹性拆杆分析，采取控制截面边缘
最大应力的简化判定准则，考察杆件1~4共4种单杆失效工况下结构抗连续倒塌能力。对杆件1,2均失效后的子
结构进行静力非线性分析，验证框架作为子结构第二道防线的可行性。研究结果表明，在不同敏感构件失效情况
下，子结构整体具有多种传力路径，能实现内力重分布，有较高的冗余度：子结构框架能作为第二道防线，结构整体
具有较高的抵抗连续倒塌能力。
[关键词]连续倒塌：研究方法：评估方法：敏感构件
中图分类号：TU973.13,TU351
文献标识码：A文章编号：1002848X(2012)07-0032-04
Research on resistance to progressive collapse of Guiyang 201 Building
Lin Chaowei,Wang Xingfa2,Xu Bo,Li Kailun'2,Lei Ting Xiong Liang
(1 AUBE Conception Design Architecture Co.,Ltd.,Shenzhen 518053,China;
2 Shenzhen Boyi Construction Engineering Design Co.,Ltd.,Shenzhen 518053,China)
Abstract:Taking Guiyang 201 Building as an example,MIDAS software was adopted to analyze sensitive components
through linear static alternate path method.Through the simplified rule of taking control of the section on the edge of the
greatest stress,resistance to progressive collapse was studied when frame 1~4 remove respectively.A static non-inear
analysis was carried out on sub-structure when frame 1 ~2 remove simultaneously in order to verify the feasibility of the
framework as the second defensive line.Results show that the sub-structure can achieve internal weight redistribution
through different load paths and has a high degree of redundancy when the different sensitive components fall.The overall
structure has a good resistance to progressive collapse
Keywords:progressive collapse;research method;evaluation method;sensitive components
1拆除构件静力分析法
失效柱相连的梁端弯矩，从图中可知工程设计中动
1.1动力放大系数A取值
力放大系数A取2是合适的。
结构连续倒塌的设计方法目前有间接设计法和
22
直接设计法两种。间接设计法的缺点就是难以准确
2.0
评估结构抗连续倒塌的有效性。直接设计法根
1.8
据设计方法分类有拉结强度设计法和拆除构件法
1.6
▲首层中柱失效
(简称“拆杆法”)。
■首层角柱失效
中间层中柱失效
拆除构件分析法有静力分析法和动力分析法，
+中间层角柱失效
其中采用静力法时需考虑结构倒塌过程的动力效应
影响。不同规范对考虑动力放大系数A影响范围
图14种失效情况下动力/静力的内力放大系数
略有不同，例如GSA2003对所有楼层及所有跨取
荷载动力放大系数A=2:UFC402303仅对直接
1.2评估指标回
与被拆除构件相连的构件考虑动力放大系数，取A
评估指标DCR=Qun/QcE,式中Qun为线弹性
=2,其余构件A=1。工程设计中与被拆构件相连
分析后单元或节点的内力，Q:为单元或节点的极
的楼板其影响范围不易明确，出于简化目的，所有楼
限承载力，材料强度取标准值，对不同位置构件
层及所有跨的荷载动力放大系数A均取同一个值。
DCR对应数值做适当调整，具体取值可参考GSA
以某8层平面框架为例，研究A的取值，分首层中
2003☒。
柱、角柱和中间层中柱、角柱4种情况，根据结构动
静力设计法通过动力放大系数A和评估指标
力和静力计算结果，如图1所示，图中横坐标1,2和
作者简介：林超伟，硕士，一级注册结构工程师，Email:wei65125036@
3分别表示柱内力、同失效柱相连的梁远端弯矩、同
163.com。
第42卷第7期
林超伟，等.贵阳201大厦抗连续倒塌分析
33
DCR近似考虑了线弹性静力计算和非线性动力计
算之间的差异，在实际设计时直接简化为A=1.0,
即拆除杆件的荷载仍然取为恒载+0.25活载，简化
评估指标SDCR取为DCR值的一半，如表1所示，以
此为标准进行评估。其设计计算流程：1)建立整体
有限元模型，模拟结构初始静力状态，即结构在没有
主结构（实线）
受到破坏时的状态；2)在初始静力状态分析的基础
子结构
上，假定某根或多根敏感构件完全失去作用，即在受
图3
主结构及四个子结构平面投影分布图
力模型中移除该敏感构件，分析结构整体的动力反
应；3)分析阶段结束后，根据评估指标判断是否有
2.1子结构选取及建模
构件破坏，若有破坏，则对破坏构件采取移除或设置
用于抗连续倒塌分析的子结构选取主要基于：
铰的方法，继续计算，直到所有杆件评估指标均小于
1)结构受力特征上，子结构主要承受竖向荷载，子
指标限值。
结构段1,2受力相似：2)悬挂桁架在子结构楼层分
布从层4~7变化，位于桁架之上的受力框架以支
简化方法同GSA2003回比较
表1
撑为主，位于桁架之下的受力框架以吊挂为主，其平
方法
GSA 2003
简化方法
面也分成I,Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ区，其中I区悬挂6层、支撑
静力分析荷载
2×(恒载+0.25活载)
恒载+0.25活载
动力放大系数
2层。承受竖向荷载最为不利层数为层6，故取子结
影响范围
所有楼层及所有跨
所有楼层及所有跨
构段1或子结构段2的I区，即桁架位于子结构顶
可接受水准
规则结构DCR≤2.0
规则结构SDCR≤1.0
部时的子结构作为分析模型。
(钢筋混凝土结构)
不规则结构DCR≤1.5
不规则结构SDCR≤0.75
图4为采用MIDAS软件建立的子结构段1的I
可接受水准
梁DCR
2(1.5)
梁SDCR
1(0.75)
(钢结构受力构件)
柱DCR
1.25(0.94)
柱SDCR0.625(0.47)
区三维模型，梁柱采用杆单元，楼板采用等刚度弹性
注：括号内表示不规则结构对应的限值
楼板模拟，模型中边界简化为底部钢管柱固定约束，
2
工程概况
其他各层仅角部钢管柱设置固定约束，选取图4中
贵阳201大厦（观光综合
的三个吊杆各1根及外围钢框架中柱、角柱作为敏
楼)为全钢结构，地上43层，地
感构件，如图5的杆件1~4，采用拆杆法分析敏感
下2层，建筑总高度为201m,
杆件失效后子结构整体抗连续倒塌能力。
结构大屋面高度为156m,高宽
子结构段
杆件2
杆件1
杆件2
比为6.7。地下室部分采用钢
筋混凝土框架-剪力墙结构和
子结构段2
钢结构支撑组合体系，塔楼采
用支撑筒悬挂体系。主结构为
12根钢管混凝土柱、钢梁和偏
心支撑构成的支撑筒。结构沿
子结构段
高度共设3道悬挂桁架，下面2
道均悬挂8层子结构框架，最
上面一道悬挂3层子结构，立
图4模型三维图
图5假定敏感杆件1~4三维示意
面上悬挂楼层呈螺旋上升，如
2.2不同受力构件评估标准
图2所示。图3为主结构及四个
00
子结构平面投影分布图。
对子结构不同受力特征构件采用不同破坏判定
图2沿高度分布
标准：钢梁和受压钢柱参考表1简化方法中的规则
参考文5]推荐的方法：
的3个子结构段
对关键构件—
结构取值；前期分析结果表明，吊柱、受拉支撑主要
核心筒12根
承受轴拉力，直接参考钢梁的SDCR值。对于钢结
柱，采用钢管混凝土柱以加强安全储备，提高抗火能
构，常规设计均采用应力设计法，将表1中的评判指
力，防止其在偶然荷载下失效；对于敏感构件通过拆
标换算成应力控制法，如表2所示，表中W。为截面
杆法来评估其敏感性，并评估其失效后发生连续倒
的塑性模量，W为截面模量，∫，为钢材强度标准值
塌的可能性。
(钢材采用Q345级，f取为345MPa),M,N分别为