裴強 郭航 丁彧

摘要：結構的連續(xù)性倒塌一直是土木工程領域關注的焦點，現階段各個國家關于連續(xù)倒塌的規(guī)范在設計方法以及具體規(guī)定上均有所差異?；仡櫫丝惯B續(xù)倒塌研究的發(fā)展歷史，梳理了國內外抗連續(xù)倒塌設計規(guī)范中的不同規(guī)定，對國內外抗連續(xù)倒塌規(guī)范的設計方法進行了歸納總結，比較了各國規(guī)范安全等級劃分方式以及驗算時荷載組合的異同，并對破壞發(fā)生范圍的界定做了詳細對比，為將來形成統(tǒng)一的規(guī)范提供一定參考。

關鍵詞：建筑結構;抗連續(xù)倒塌;倒塌設計規(guī)范;荷載組合

中圖分類號：P315.922 文獻標識碼：A 文章編號：1000-0666（2022）01-0026-10doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2022.0004

0 引言

各國結構設計規(guī)范形成之初，抗連續(xù)倒塌的問題并沒有引起工程師們的足夠重視，規(guī)范存在設計步驟流程不夠完善、大多僅憑借工程實際經驗進行設計等問題。雖然超設計基準地震發(fā)生的概率極低，但是一旦發(fā)生并引起結構的連續(xù)倒塌，將造成巨大損失。國內外多起典型連續(xù)倒塌事故的發(fā)生，不僅給社會帶來了極為嚴重的影響，也給整個工程界敲響警鐘。建筑結構的抗震性能是抗震防災系統(tǒng)中首要的環(huán)節(jié)，其中抗倒塌能力是抗震性能的表現指標，其強弱對結構的穩(wěn)定性起到了決定性的作用（李奉閣，楊曉健，2016）。

近年來，工程上對建（構）筑物的安全性要求越來越高。對連續(xù)倒塌也有了明確定義：建筑物在規(guī)定的使用年限中，可能會遭受到偶然荷載作用，倘若設計過程中沒有充分考慮該作用，結構便可能出現局部邊界條件破壞從而引起內力發(fā)生變化，如果結構其它部分無法承擔因為局部破壞增加的內力則會發(fā)生連續(xù)性破壞，最終導致建筑物全部倒塌。結構的連續(xù)倒塌有兩個特點：一是局部開始的連鎖反應，二是最終破壞程度與初始破壞不成比例（Starossek，2007）。

對此，近50年來國內外工程界發(fā)行了多個抗連續(xù)倒塌相關規(guī)范。然而，各規(guī)范所使用的設計方法有所不同，安全等級劃分方式以及對應的設計要求有所差異，驗算時采用的等效靜荷載組合也存在差別。現階段我國核電廠的抗倒塌設計僅參考國家現行有關抗震規(guī)范，僅對與核安全密切相關的Ⅰ類物項額外進行極限安全地震動的抗震設計，對于此類重要結構在強震乃至超設計基準地震作用下能否保證其安全性，還有待考究。因此，總結并梳理各國抗連續(xù)倒塌研究的方法對于在實際工程中確定結構的重要性，針對不同結構提出不同的設計方法和保護方式具有重要的現實意義。本文主要從抗連續(xù)倒塌研究的發(fā)展歷史、各國不同規(guī)范中安全等級的劃分與對應設計要求的比較、驗算時等效靜荷載組合的異同以及界定的連續(xù)倒塌時的破壞范圍差異等方面對各國抗連續(xù)倒塌設計規(guī)范進行梳理歸納，為現階段國內工程以及將來全面而統(tǒng)一的規(guī)范的形成提供一定的參考。

1 抗連續(xù)倒塌研究發(fā)展簡史

在抗連續(xù)倒塌研究的發(fā)展過程中，結構抗連續(xù)倒塌研究與重大連續(xù)倒塌案例息息相關，對抗連續(xù)倒塌設計方法的建立影響重大。伴隨著這些事故的發(fā)生，各國開始深入研究，與抗連續(xù)倒塌相關的技術標準也在不斷革新?？梢哉f正是這些典型倒塌案例為結構連續(xù)倒塌研究提供了豐富的一手資料（陸新征等，2011）。

1968年5月6日英國Ronan Point公寓（22層裝配式結構）因18層轉角處某間房屋煤氣泄露發(fā)生爆炸，沖擊力破壞了鄰近的外墻墻板和樓板，致使整棟大樓發(fā)生連續(xù)倒塌。后續(xù)調查發(fā)現，當時煤氣爆炸的沖擊荷載并不是很大，但是卻引發(fā)了嚴重的后果。究其原因，主要是因為大樓在進行結構設計時并未全面考慮偶然荷載的作用，而預制裝配體系的整體性較差，18層轉角處發(fā)生爆炸后鄰近構件發(fā)生破壞，整個體系未能形成新的荷載傳遞路徑，導致建筑物的邊角處發(fā)生連續(xù)倒塌。學者們開始意識到初始發(fā)生在局部的破壞有可能導致整個結構大范圍破壞。這次事件的發(fā)生引起了國內外工程界的廣泛關注與重視，促進了連續(xù)倒塌相關理論研究的開展，并推動了相關規(guī)范的修改編纂（李全旺，張望喜，2020）。英國研究人員開始重視結構連續(xù)倒塌的問題，并對現有規(guī)范做了相應的修正，1970年在建筑規(guī)程中最早出臺了抗連續(xù)倒塌的相關規(guī)定（MCGUIRE，1974）;1972年出版的美國國家標準學會（ANSI）A58.1標準中也加入了連續(xù)倒塌控制的相關規(guī)定;《美國混凝土結構設計規(guī)范》（簡稱ACI規(guī)范）（ACI 318M-89，1989）指出，結構應具有一定的整體性來提高抗連續(xù)倒塌的能力;歐洲的設計規(guī)范也緊隨其后進行了調整。

1995年，美國Alfred P.Murrah 聯邦政府大樓（鋼筋混凝土結構）發(fā)生爆炸倒塌事故。恐怖分子在距大廈4.75 m處引爆炸藥，底層柱子首先被炸斷，接著上面的轉換梁發(fā)生斷裂導致轉換梁上的柱子失效，最終這棟9層大樓在豎直方向發(fā)生連續(xù)倒塌。這次事故致使100多人死亡，800多人受傷，造成了巨大的經濟損失以及社會恐慌。因此美國在建筑規(guī)范中完善了有關抗連續(xù)倒塌的相關條文，并于1999年實行了ATFP標準（DoD暫行標準），2000年又在《結構抗連續(xù)倒塌備用荷載路徑法分析及設計指南》中推出防連續(xù)倒塌標準。

2001年“9·11”事件發(fā)生前，美國世貿中心雙塔大廈是世界上最高的建筑，屬于筒中筒的結構體系。設計師在結構設計時已經考慮了強風以及飛機撞擊等偶然荷載。但是恐怖襲擊的飛機發(fā)生燃燒時，結構主要受力的鋼構件過熱發(fā)生軟化，致使結構頂部承載力不足，最終引起整個大樓體系發(fā)生連續(xù)倒塌。這次事故再次給工程界一個警示，使得美國對現行設計標準進行了一定優(yōu)化，美國公共事務管理局編制的《聯邦政府辦公樓以及大型現代建筑連續(xù)倒塌分析和設計指南》（GSA 2003）和美國國防部編制的《建筑抗連續(xù)倒塌設計》（DoD.UFC 4-023-03，2005）對結構抗連續(xù)性倒塌的設計方法及具體過程作了較詳細的介紹。

我國也多次發(fā)生類似的連續(xù)倒塌事故。1990年遼寧盤錦發(fā)生的天然氣爆炸事故導致5層磚混房屋發(fā)生連續(xù)倒塌;2001年河北石家莊棉紡織廠宿舍發(fā)生局部爆炸最終導致整個樓房坍塌;2012年浙江寧波一棟6層公寓由于長期被雨水浸泡，結構的承重柱局部承載力降低，引起整體的連續(xù)倒塌。與國外相比，我國在抗連續(xù)倒塌規(guī)范以及體系方面雖然建立得晚一些，但一直處于不斷完善與發(fā)展中，針對連續(xù)倒塌問題進行分析研究，取得了大量的研究成果。《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB 50153—2008）、《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）等規(guī)范中均提出對結構抗連續(xù)倒塌設計的要求，并于2021年頒布了針對抗連續(xù)倒塌的最新設計規(guī)范《建筑結構抗倒塌設計標準》（CECS 392：2020），規(guī)定了具體的設計方法及措施。

2 規(guī)范中設計方法的發(fā)展及對比

上述規(guī)范主要是從結構與構件兩個層次進行研究，結構層次主要考慮的是結構體系在連續(xù)倒塌過程中是否具備足夠的整體冗余度和魯棒性，以避免可能出現的連續(xù)失效機制;構件層次則主要考慮各類節(jié)點及梁柱構件在連續(xù)倒塌過程中的內力發(fā)展變化及破壞模式等（潘珠峰等，2020）。

2.1 英國相關規(guī)范

2.1.1 英國《建筑規(guī)范》

1976年英國首次在《建筑規(guī)范》中做了基本規(guī)定：在遭遇偶然荷載時結構不應出現大規(guī)模且范圍與初始破壞不成比例的倒塌。2010年英國修改了原本的規(guī)范條令，并編寫了新的規(guī)范——The Building Regulations 2010-Approved Document A：Structure（2013）。英國政府根據《建筑法》將此條例制定為法律條令，這是英國建筑行業(yè)的第一個關卡，規(guī)定了英國政府在建設工程管理方面的職責，以及可適當放寬執(zhí)行條件的情況等有關規(guī)定，此文件具有比較普遍的約束性和使用范圍。Approved Document A（結構部分）規(guī)范給出的3種設計方法為拉接強度設計法、構件跨越能力設計法和關鍵構件設計法。

英國在規(guī)范出臺以后的40多年中，一系列建筑物遭受突發(fā)事件時結構物表現出的抗倒塌性能足以體現出該部準則的有效性。

2.1.2 英國《混凝土規(guī)范》（簡稱BS 8110規(guī)范）

英國在《混凝土規(guī)范》（Structural Use of Concrete，BS 8110-1：1997）中最先提出了拉結構件法，并對該方法做了詳細規(guī)定。該規(guī)范將結構在極限狀態(tài)下發(fā)生破壞時結構模式假定為“懸鏈線模式”（圖1），即發(fā)生大變形時，由于豎向構件失效無法承擔原有承載力，所以框架梁所需承擔的力由梁內縱筋產生的軸向力在豎直方向的分力來承擔，從而有效防止了該層構件發(fā)生破壞掉落。規(guī)范還給出了不同拉結類型所對應的拉結強度及拉結位置。同時也規(guī)定了保證結構抗連續(xù)倒塌的設計流程，提出魯棒性的概念，用于衡量建筑物的抗連續(xù)倒塌能力的強弱。該規(guī)范介紹了提高結構性能的5個設計方法：①拉結強度設計法;②關鍵構件設計法以及拆除構件設計法;③檢驗結構的整體性的方法;④進行結構水平拉結設計;⑤設置防護措施。

其中方法①和②是在英國《建筑規(guī)范》基礎上對構造和設計更為詳細的規(guī)定，其余是此規(guī)范區(qū)別于英國《建筑規(guī)范》的附加內容。該規(guī)范對建筑結構的內部做了規(guī)定，主要通過提高結構本身承擔荷載的能力、加強構件的延性及構件與構件相互的拉接來增強建筑結構的抗連續(xù)倒塌性能。

2.2 歐洲Eurocode 1/2規(guī)范

1991年歐洲出臺Eurocode 1：Actions on Structures-part1.7：General Actions-Accidental Actions（EN 1991-1-7），此規(guī)范從意外和人為因素兩個方面定義了偶然荷載，并規(guī)定在遭遇偶然荷載時，結構必須具有足夠的抵抗能力。規(guī)范對拉結構件法也做了詳細規(guī)定，在計算公式以及模型上基本沿用了英國BS 8110規(guī)范的方法，僅在荷載取值上有略微不同。針對具體意外事件，規(guī)范提出3種方式進行設計：①從源頭控制，減少偶然事件發(fā)生的概率;②采取有效措施，在偶然事件發(fā)生時盡可能減小結構的破壞;③提高結構的穩(wěn)定性，在偶然事件發(fā)生時增強結構的抵御能力。規(guī)范還對撞擊和爆炸等偶然事件作用做了詳細的規(guī)定。

1998年歐洲針對Eurocode 1規(guī)范（EN 1991-1-7）做了修改與補充，出版了新版規(guī)范Eurocode 2：Design of Concrete Structures European Standard（EN 1998-3：2005），該版規(guī)范主要對前一版中的拉結構件法做了補充說明，提出了結構構造的具體內容如受拉鋼筋錨入長度等。該規(guī)范從兩個方面對結構抗連續(xù)倒塌進行設計：①考慮意外荷載的具體作用;②僅研究結構自身的抗連續(xù)倒塌性能。該規(guī)范主要是通過設計要求來減少由于突發(fā)事件導致建筑物損傷的概率。

2.3 美國相關規(guī)范

2.3.1 美國混凝土協會《美國混凝土結構設計規(guī)范》（簡稱ACI 318規(guī)范）

美國混凝土協會在1989年編訂的ACI 318規(guī)范中就有關于結構整體性的規(guī)定，并在此后的30多年里不斷地更新修正。2002年出版的ACI 318規(guī)范（ACI 318M-02）僅提供了一定的措施用以改善結構延性從而提高建筑物整體性，沒有給出具體的設計方法。該規(guī)范指出：為提高結構的整體性，構件的設計應滿足結構構件之間的拉接要求。2008年修訂的ACI規(guī)范（ACI 318M-08）第7.13條說明中指出“應增強結構的冗余度和延性，當任意關鍵構件受到破壞或是承受非正常荷載時，都能將其造成的破壞控制在一定范圍內?！睘閷⒔Y構更好地拉結，規(guī)范對鋼筋的細部構造進行了基本規(guī)定。2011版規(guī)范（ACI 318M-11）對舊版規(guī)范進行了補充說明，針對概念設計法進行了詳細介紹。

2.3.2 美國公共事務管理局《結構抗連續(xù)倒塌備用荷載路徑法分析及設計指南》（簡稱GSA指南）

2000年美國出版了第一部主要針對建筑物抗連續(xù)倒塌設計的指南，也是第一部抗連續(xù)倒塌設計標準。2003年出版的GSA指南（GSA 2003）里提供了一個判斷建筑物可否免于進行抗連續(xù)倒塌分析的分析流程。該流程考慮了建筑物的用途、使用年限、結構材料、結構構造等多方面的因素，如果判定建筑的倒塌風險為“低”，則可免除進一步的分析，否則將采用拆除構件法對結構的抗連續(xù)倒塌能力進行評估（梁益等，2007）。

2013年出版的GSA指南（GSA 2013）較之前版本有了較大的變化，強調了拆除構件法的概念，并對操作流程和分析方法進行詳細說明。指南詳細介紹了線彈性分析及非線性分析方法使用范圍，并給出不同破壞準則的判別方法。通過是否考慮動力效應將分析方法劃分為靜力分析與動力分析。

2016年出版的GSA指南（GSA 2016）又進行了更新，在2013版的基礎上刪除了關于拉結強度法的相關內容，并刪除了不同材料增強局部抗力法的內容，對整體內容進行了調整，還給出一些提高新建結構抗連續(xù)倒塌能力的概念性措施，在附錄中給出了初始設計的基本流程。

2.3.3 美國國防部《建筑抗連續(xù)倒塌設計》（簡稱DoD規(guī)范）

1999年美國國防部發(fā)布了《建筑抗連續(xù)倒塌設計》的暫行ATFP標準。該規(guī)范設立的目標是提高國防設施的安全性，盡可能減少由于突發(fā)事件造成設施發(fā)生連續(xù)倒塌事故，是一部抗連續(xù)倒塌設計專業(yè)規(guī)范。2001年經過修正與補充，發(fā)布了DoD關于防止連續(xù)倒塌的ITC標準。

2005版DoD規(guī)范（DoD.UFC 4-023-03，2005）沿用了英國BS 8110規(guī)范有關拉結構件法的設計方法，對拆除構件法也進行了詳細介紹，提出了具體設計方法。此規(guī)范比GSA指南在連續(xù)倒塌的設計方面的要求更為嚴格，對已建建筑物均需要進行風險評估和抗倒塌能力分析，而對新建的建筑物還要額外考慮抗連續(xù)倒塌設計。

2009版DoD規(guī)范（DoD.UFC 4-023-03，2009）對2005版規(guī)范進行了全面更新，包括全稱的變化。該規(guī)范新增了如鋼梁柱連接及考慮結構的慣性效應、非線性和材料因素的情況;對線性靜力、非線性靜力以及動力分析提出更完善明確的要求;對拆除構件法的要求更加細化;根據具體的結構類型、功能以及位置等提出不同的設計方法。

2010版DoD規(guī)范（DoD.UFC 4-023-03，2010）在2009版基礎上額外采用了拉結強度法，并在拉結強度的要求部分對英國規(guī)范做了一定的修正。此版中對拆除構件法的規(guī)定大部分遵從GSA指南的相關要求，但一些部分的要求更加嚴格。

2013版DoD規(guī)范（DoD.UFC 4-023-03，2013）內容比2010版更加豐富，包括鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構以及冷彎薄壁型鋼結構相關的抗連續(xù)倒塌設計。規(guī)范采用了新的拉結強度法（圖2），認為在發(fā)生大變形時樓板能夠發(fā)揮薄膜或懸鏈線作用，提供水平拉結力，局部破壞區(qū)域的豎向荷載通過樓板的作用傳遞至結構完好區(qū)域，從而避免結構發(fā)生連續(xù)倒塌。規(guī)范針對結構的外部墻邊柱以及轉角柱采用增強局部抗力法來強化設計，限制了水平拉結的分布位置，并具體要求了拉結的連續(xù)性以及如何進行錨固、搭接。

2016年，美國DoD規(guī)范又一次進行了更新，增加了“入住率”這一風險類別，并增加了對屈服設計的相關建議，形成了最新標準（DoD.UFC 4-023-03，2016）。DoD規(guī)范是目前美國已出版的標準中最新、最全面的設計標準。

2.3.4 美國土木工程學會《美國建筑荷載規(guī)范》（簡稱ASCE/SEI 7標準）

美國土木工程學會在《美國建筑荷載規(guī)范》（ASCE/SEI 7-05）中對連續(xù)倒塌概念做了定義：結構在使用階段因意外事件致使結構發(fā)生局部破壞，最終造成結構發(fā)生整體性垮塌或與初始破壞不相符的過大破壞。2010年版ASCE/SEI 7規(guī)范（ASCE/SEI 7-10）在1.4節(jié)指出對于許多大型場館，或者用以保護公共安全及失效時會對經濟產生重大影響類型的建筑，應額外采取有效措施限制倒塌的發(fā)生。2016年版ASCE/SEI 7規(guī)范（ASCE/SEI 7-16）在注釋中包含有關于減小連續(xù)倒塌存在風險的論述，但沒有提供具體分析以及實施辦法，僅提出了設計建議。

2.4 加拿大《國家建筑規(guī)范》（簡稱NBCC規(guī)范）

1975年加拿大頒布首部建筑規(guī)范NBCC規(guī)范（Canada-NBCC.NRCC 56190），該規(guī)范從建筑結構的強度和完整性入手，規(guī)定結構應具備足夠的強度和完整性防止意外荷載，避免發(fā)生連續(xù)倒塌。1977年加拿大參考英國相關規(guī)范對該規(guī)范進行了修訂，規(guī)定在建筑結構設計階段就要考慮到偶然荷載作用的情況，降低發(fā)生連續(xù)倒塌的概率。1995年加拿大再次對該規(guī)范進行修訂，規(guī)定結構構件的設計應有足夠的能力防止局部倒塌的擴散，可以抵抗偶然荷載。

2.5 日本《高冗余度鋼結構倒塌控制設計指南》

《高冗余度鋼結構倒塌控制設計指南》主要利用概念設計法，提出了評估多高層及大跨空間鋼結構冗余度的詳細措施和加強結構冗余度的方法，主要有2種方法提高冗余度：①當發(fā)生倒塌時結構能夠提供一個承載能力較強且安全的逃生區(qū)域，②盡可能多地設置豎向構件以承受豎向荷載，當其中一部分構件失效后結構會進行荷載的重分布，阻止連續(xù)倒塌發(fā)生（日本鋼結構協會，美國高層建筑和城市住宅理事會，2007）。該指南對于連續(xù)倒塌的評估提出3種評價方法：柱軸壓比分析法、簡單分析法和詳細分析法，同時做了二維和三維模型的對比分析。

2.6 中國相關規(guī)范

2.6.1 《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB 50153—2008）

此規(guī)范在3.1節(jié)中提出了防御連續(xù)倒塌的基本要求：當發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶然事件時，結構能保持必需的整體穩(wěn)固性，不出現與起因不相稱的破壞后果，并指出應采取有效的措施避免結構的連續(xù)倒塌。

2.6.2 《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）

此規(guī)范有關于“抗連續(xù)倒塌設計原則”的規(guī)定。在3.6節(jié)中提出對混凝土結構進行“為避免偶然作用而加強結構關鍵部分的冗余度”的概念設計，并對重要結構提出了包括拉結構件設計法、局部加強設計法和拆除構件設計法在內的抗連續(xù)倒塌設計方法，但規(guī)范僅進行了簡單介紹，并沒有給出具體的操作方法。

2.6.3 《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）

此規(guī)程參考美國《建筑抗連續(xù)倒塌設計》（DoD.UFC 4-023-03，2005），詳細規(guī)定了概念設計法、拆除構件法（彈性靜力分析方法）和關鍵構件法的適用范圍及具體流程，并給出荷載組合效應設計值計算方法。

2.6.4 《建筑結構抗倒塌設計標準》（CECS 392：2020）

我國針對抗連續(xù)倒塌制訂的首部規(guī)范為《建筑結構抗倒塌設計規(guī)范》（CECS 392：2014）。該規(guī)范包括建筑結構倒塌案例、最新研究、實際操作、現行國家有關規(guī)定以及工程實際中可能會出現但現行國家標準缺少的建筑結構抗倒塌設計具體內容。在房屋建筑抵御連續(xù)倒塌、地震、火災以及建造時加固、改造現有結構時防倒塌等方面提出了具體設計方法及措施。其發(fā)行拓展了原有規(guī)定，對建筑結構抗倒塌設計規(guī)定了具體的設計方法，但此方法仍具有一定的局限性（李奉閣等，2017），很多研究并不夠深入，于是專家學者對該規(guī)范做了進一步修改。

2020年將規(guī)范更名為《建筑結構抗倒塌設計標準》（CECS 392：2020），這是我國迄今為止最新、最全面的抗連續(xù)倒塌規(guī)范標準。在內容上對2014版進行了完善和更新，2014版只考慮構件失效后整體結構后續(xù)破壞過程，沒有具體考慮構件失效的原因，在2020年版中除了考慮“災害無關型”問題外，還考慮了“災害相關型”連續(xù)倒塌問題。在第三章“基本規(guī)定”中將影響建筑結構整體穩(wěn)固性的偶然作用類型進行劃分，并進一步明確在具體設計中如何選取合適的方法進行分析計算。第四章“建筑結構抗連續(xù)倒塌設計”中新增了性能目標和設計方法適用范圍的說明，在概念設計部分中增加了高風險區(qū)域鋼筋混凝土結構以及高層裝配整體式混凝土構造措施相關內容，并提出在采用非線性靜力及動力方法進行抗倒塌計算時，如何采用剩余結構的變形及破壞參數作為倒塌判定準則。第五章更明確了抗地震倒塌設計的使用范圍，增加了極罕遇地震的情況，同時對抗地震倒塌計算方法進行了詳細梳理。第六章對“房屋建筑抗火災倒塌設計”的設計方法進行了修改，刪除了簡化構件法，提出在升溫與降溫時要對節(jié)點承載力進行計算。在原有章節(jié)基礎上新增了第七章“建筑結構抗爆炸連續(xù)倒塌設計”。

2.6.5 《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB 50068—2018）

此規(guī)范要求在突發(fā)事件發(fā)生后的一定設計年限內，結構可以保持整體穩(wěn)定性。偶然情況下結構局部發(fā)生破壞，剩余部分應當有一定的可靠度，以確保在一定時間內不會發(fā)生連續(xù)倒塌。

2.7 小結

各國規(guī)范對抗連續(xù)倒塌的設計重點有所不同，英國及歐洲規(guī)范在進行抗連續(xù)倒塌設計時偏重于使用關鍵構件法和拉結構件法;美國規(guī)范針對拆除構件法在原有的基礎上進行了進一步研究，給出抗連續(xù)倒塌設計時具體的研究方法和基本流程;加拿大規(guī)范要求建筑結構應具有一定的強度和完整性，從而抵御連續(xù)倒塌的發(fā)生;日本規(guī)范重點對大跨鋼結構提出抗連續(xù)倒塌設計要求。相比于其它國家的規(guī)范，我國首部針對結構抗連續(xù)倒塌編寫的規(guī)范《建筑結構抗倒塌設計規(guī)范》（CECS 392：2014）給出了關于結構抗連續(xù)倒塌設計最詳盡的規(guī)定。

3 規(guī)范中安全等級劃分與對應設計要求對比

考慮到經濟等因素，大部分規(guī)范按使用類別和結構特點將建筑物劃分為不同安全等級，采用分級的方式對建筑采用相應的設計方法進行設計建造。由于各規(guī)范的設計方法及對應的設計目標不同，所以在安全等級的劃分及設計要求方面的規(guī)定也有差異，下面就相關規(guī)范中安全等級劃分與對應的設計要求進行比較。

3.1 英國《建筑規(guī)范》、英國BS 8110規(guī)范、歐洲Eurocode1規(guī)范

《建筑規(guī)范》結構部分（Approved Document A）第五章規(guī)定了如何降低建筑物因偶然作用造成連續(xù)倒塌的風險，將建筑物安全等級按使用功能和容納率分為1級、2a級、2b級和3級，并詳細區(qū)劃了每個等級的建筑類型。

對應不同安全等級規(guī)定了不同的設計方法：① 1級建筑僅按照批準文件中規(guī)定的規(guī)則進行設計和建造即可;② 2a級建筑，應額外提供有效的水平拉結;③ 2b級建筑，除了要滿足以上設計外，還要提供有效的豎向拉結。提出采用“拆除構件法”檢驗在拆除不同的構件后建筑的垮塌區(qū)域面積，并確定結構“關鍵構件”，有針對性設計與加強;④ 3級建筑應對結構及其組成部分進行詳細設計，考慮所有可預見的危險，并對建筑物進行系統(tǒng)風險評估。

英國BS 8110規(guī)范及歐洲Eurocode1規(guī)范在安全等級的劃分上與《建筑規(guī)范》一致，僅在個別建筑物的面積以及容納人數的劃分上有細微差別。

3.2 美國國防部《建筑抗連續(xù)倒塌設計》（DoD.UFC 4-023-03）

該規(guī)范與英國BS 8110規(guī)范相似，將建筑分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 等4個安全等級，并對不同等級做出具體設計要求：①Ⅰ級建筑正常設計即可;②Ⅱ級建筑可以進行拉結設計，增強首層角柱和邊柱，或選取“關鍵構件”進行設計，當構件在豎直方向比較薄弱時需采用拆除構件法進行分析;③Ⅲ級建筑除了要對拉結強度進行設計并使用拆除構件法分析，還要將底層外圍所有柱、墻選取為關鍵構件進行設計;④Ⅳ級建筑在Ⅲ級建筑的基礎上，還需對底部兩層所有外圍柱、墻進行關鍵構件設計。此規(guī)范僅給出了不同安全等級所對應的設計方法，但未給出每個安全等級的結構具體類型。

3.3 中國《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB 50068—2018）

該規(guī)范建議根據結構一旦發(fā)生破壞對人類、社會、經濟和環(huán)境產生影響的嚴重性，分別采用一級、二級、三級的安全等級進行設計，對應的破壞后果分別為很嚴重、嚴重和不嚴重。

該規(guī)范僅是通過結構破壞后果嚴重程度簡單劃分了結構的安全等級，并沒有詳細列出建筑類別以及使用類型。規(guī)范在“注釋”中指出，不管是哪一安全等級的結構，均要依據結構整體穩(wěn)固性設計原則對結構整體穩(wěn)固性進行概念設計以及構造處理，不同安全等級所對應的處理方法有一定差別：①三級結構只進行概念設計和構造處理即可;②二級結構除概念設計以及必要的構造處理以外，還額外采用線性靜力方法進行計算;③一級結構對結構整體的穩(wěn)固性要求較高，除進行概念設計和構造處理以外還要進行復雜程度不低于線性靜力方法的計算，并在適當時候采用非線性靜力或動力方法進行計算。

3.4 中國《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）

該規(guī)范將建筑按抗震等級分為特一、一、二、三、四級，并指出，安全等級為一級及以上的高層建筑結構需進行概念設計，必要時可以采用拆除構件法進行設計。

3.5 中國《建筑結構抗倒塌設計標準》（CECS 392：2020）

該規(guī)范在第7章“建筑結構抗爆炸連續(xù)倒塌設計”中，采用與《民用建筑防爆設計標準》（T/CECS 736—2020）相同的建筑重要性等級確定方法，將建筑按抗爆設防類別分為甲、乙、丙、丁等4類。甲類建筑為對社會影響重大，一旦發(fā)生爆炸危害嚴重或功能不可中斷的建筑;乙類建筑為對社會影響較大、爆炸危害性較嚴重或爆炸后功能需快速恢復的建筑;丁類建筑為對社會影響可忽略不計，一旦發(fā)生爆炸不會構成危害的建筑;丙類建筑為除了前3類建筑以外的建筑。在設計爆炸威脅時，僅允許甲類建筑發(fā)生輕微破壞，不影響其正常使用;乙類建筑的主要構件僅可發(fā)生輕微破壞，次要構件以及非結構構件允許發(fā)生中等程度破壞，建筑經過修復后可很快繼續(xù)使用;丙類建筑的主要結構構件允許發(fā)生中等程度的破壞，次要構件和非結構構件允許發(fā)生嚴重破壞，結構破壞后經過大修可以繼續(xù)使用;丁類建筑則允許發(fā)生不可修復的破壞。本條規(guī)定與《民用建筑防爆設計規(guī)范》基本一致。

4 各規(guī)范驗算時等效靜荷載組合及界定破壞范圍對比

建筑物在遭受超設計基準荷載時不可避免會發(fā)生一定的破壞，在進行結構的抗連續(xù)倒塌計算時，各規(guī)范所采用的方法以及等效荷載的取值均有所不同，表1列出不同規(guī)范中的荷載取值公式以及對偶然荷載的取值。

各國學者在編寫規(guī)范時會在結構設計階段提出指導，盡可能使倒塌破壞的程度在可控范圍內，如果超出這個可控范圍則判斷結構發(fā)生了連續(xù)倒塌。各規(guī)范對連續(xù)倒塌破壞范圍的界定有一定區(qū)別，見表2。

5 結論

國內外不同規(guī)范有關抗連續(xù)倒塌設計方法在適用范圍、規(guī)定嚴格程度、設計復雜程度均有不同。本文對連續(xù)倒塌的研究歷史進行簡要梳理，并在現有的規(guī)范基礎上進行歸納總結，對各國規(guī)范的異同點與適用范圍進行了詳細對比，希望對未來統(tǒng)一規(guī)范的形成提供參考依據，并幫助設計以及建筑人員充分認識這些不同點，進而采取恰當的方式來應對實際工程中的需要，為我國今后的結構設計提供一定的參考。

參考文獻：

李奉閣，李愛偉，賈宏玉.2017.鋼屋架體系連續(xù)倒塌性能研究[J].山東農業(yè)大學學報（自然科學版），48（6）：837-843.

李奉閣，楊曉健.2016.新舊抗震規(guī)范下不同延性框架結構倒塌性能的研究[J].山東農業(yè)大學學報（自然科學版），47（6）：889-893.

李全旺，張望喜.2020.裝配式混凝土結構抗強震與防連續(xù)倒塌[M].南京：東南大學出版社.

梁益，陸新征，繆志偉.2007.結構的連續(xù)倒塌：規(guī)范介紹和比較[C]//中國力學學會爆炸力學專業(yè)委員會，中國土木工程學會防護工程分會，中國巖石力學與工程學會巖石動力學專業(yè)委員會.第六屆全國工程結構安全防護學術會議論文集.

陸新征，李易，葉列平.2011.混凝土結構防連續(xù)倒塌理論與設計方法研究[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

潘珠峰，楊健，王斐亮，等.2020.典型連接節(jié)點對鋼框架抗連續(xù)倒塌性能影響研究進展[J].建筑結構，50（24）：11-18.

日本鋼結構協會，美國高層建筑和城市住宅理事會.2007.高冗余度鋼結構倒塌控制設計指南[M].陳以一，趙憲忠，譯.上海：同濟大學出版社.

CECS 392：2014，建筑結構抗倒塌設計規(guī)范[S].

CECS 392：2020，建筑結構抗倒塌設計標準[S].

GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范（2015年版）[S].

GB 50068—2018，建筑結構可靠度統(tǒng)一設計標準[S].

GB 50153—2008，工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準[S].

JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（2010年版）[S].

T/CECS 736—2020，民用建筑防爆設計標準[S].

ACI 318M-02，Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary[S].2002.

ACI 318M-08，Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary[S].2008.

ACI 318M-11，Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary[S].2011.

ACI 318M-89，Building Code Requirements for Reinforced Concrete and Commentary[S].1989.

ANSI A58.1-1982.American standard building code requirements for minimum design loads in buildings and other structures[S].

ASCE/SEI 41-13，Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings[S].2013.

ASCE/SEI 7-05，Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures[S].2005.

ASCE/SEI 7-10，Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures[S].2010.

ASCE/SEI 7-16，Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures[S].2016.

BS 5950-1：2000，Structural Use of Steelwork in Building.Code of Practice for Design.Rolled and Welded Sections[S].2001.

BS 8110-1：1997，Structural Use of Concrete：Part 1：Code of Practice for Design and Construction[S].1997.

BS 8110-1：2005，Structural Use of Concrete：Part 2：Code of Practice for Special Circumstances.[S].2005.

Canada-NBCC.NRCC 56190，National Building Code of Canada：Canadian Commission on Building and Fire Codes[S].2015.

DoD.UFC 4-023-03，Design of Buildings to Resist Progressive Collapse[S].2005.

DoD.UFC 4-023-03，Design of Buildings to Resist Progressive Collapse[S].2009.

DoD.UFC 4-023-03，Design of Buildings to Resist Progressive Collapse[S].2010.

DoD.UFC 4-023-03，Design of Buildings to Resist Progressive Collapse[S].2013.

DoD.UFC 4-023-03，Design of Buildings to Resist Progressive Collapse[S].2016.

EN 1991-1-7，Eurocode 1：Actions on Structures-Part1.7：General Actions-Accidental Actions[S].

EN 1998-3：2005，Eurocode 2：Design of Concrete Structures.European Standard[S].

GSA 2003，Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Projects[S].

GSA 2013，Alternate Path Analysis & Design Guidelines for Progressive Collapse Resistance[S].

GSA 2016，Alternate Path Analysis & Design Guidelines for Progressive Collapse Resistance[S].

MCGUIRE.1974.Prevention of Progressive Collapse[C].Proceeding of the Regional Conference on Tall Buildings.Bangkok：Asian Institute of Technology.

Starossek U.2007.Typology of Progressive Collapse[J].Engineering Structures，29：2302-2307.

The Building Regulations 2010-Approved Document A：Structure[S].2013.

Research and Comparison of Domestic and Foreign Design Codesfor the Resistance to Progressive Collapse

PEI Qiang，GUO Hang，DING Yu

（School ofEngineering and Architecture，Dalian University，Dalian 116622，Liaoning，China）

Abstract

The structural progressive collapse has always been the focus of attention in the field of civil engineering.There are lots of differences in the design methods and specific provisions of the codes for progressive collapse designation in their own countries at current state.This paper reviews the development history of progressive collapse resistance，sorts out the different provisions of codes for progressive collapse resistance design and summarizes the design methods of progressive collapse resistance codes at home and abroad.A comparative study on the similarities and differences of safety classification methods and load combinations in national codes，and a detailed comparison of the definition of the range of failure is conducted.The results can provide a reference for the preparation of unified codes for progressive collapse resistance design in the future.

Keywords：building structure;progressive collapse resistance;code for collapse design;load combination