B.2 设计原则
B.2.1 如同结构抗震设计中结构选址要避开不利地段一样,避免偶然事件的发生或减轻偶然作用的影响是保证结构整体稳固性最简单、最经济和最有效的方法。例如,对于有泥石流或可能会发生滑坡的地区,结构的建造要避开不稳定山坡或堆积物一定距离;对存放危险品的地方,要根据相关规定将结构建造在安全距离之外。如果不能完全避开危险源或避开距离不符合要求,要采取避免偶然荷载直接作用于结构及减轻结构连续倒塌的措施。例如,对可能发生泥石流或滑坡的山坡设置障碍物或进行加固处理,对可能遭受撞击的结构采取防护措施等。
B.2.2 概念设计是不进行详细计算,而通过定性分析和判断选择受力明确、荷载传递路径清晰的结构形式及采取抗连续倒塌的措施,需要针对结构所处环境、可能遭受的偶然作用、结构用途和结构形式等从多方面考虑。如果结构概念设计得当,将会收到事半功倍的效果;如果结构设计方案存在缺陷,即使构件的承载力再高也难以保证结构整体具有较高的稳固性,经济上也不一定合理,效果更是事倍功半。如同先天有缺陷的儿童,不管花多少钱,后天的治疗也难以达到正常儿童的健康水平。
B.2.3 使结构具有较高的冗余度是结构设计的基本原则,对于偶然荷载作用下结构的抗连续倒塌设计更是如此。与一般永久荷载和可变荷载作用下的情况(即持久设计状况和短暂设计状况)不同,由于偶然作用量值很大,作用时间短,当偶然事件发生时,结构完全不发生损坏往往是不现实的,即使设计上能够做到也是不经济的,特别是偶然事件的发生一般属于小概率事件,按完全抵抗偶然作用进行设计是没有必要的,所以合理的设计原则是允许结构在一定范围内发生程度上不会引起连续倒塌的破坏。一方面可接受的局部破坏使偶然作用的能量得到释放,另一方面,结构的其他部分得到保护,经过对破坏的局部区域进行修复,使结构整体恢复到初始状态或接近初始状态。关键是结构局部破坏后能够保持整体稳定,不致因发生局部破坏而发生整体倒塌,在这种情况下,保证结构局部破坏后的荷载具有可靠的替代传递路径非常重要,即需要考虑局部破坏区域的荷载如何传递到未破坏的区域,以及未破坏的区域能否承担重分布后的荷载。
B.2.4 对结构材料和结构构件及连接的变形性能提出了要求。偶然作用的特点是虽然量值很大,但持续时间非常短,这样只要结构、结构构件及连接具有良好的变形能力和延性,能够通过改变荷载传递路径实现局部破坏部分承担的荷载向剩余结构转移,从而使整体结构度过短暂的偶然作用时期而不倒塌。
B.2.5 关键构件是对保持结构整体稳固性起支撑作用的构件,如果这些构件发生破坏,结构整体性就不能得到保证,如结构的柱、转换梁、墙等;非关键构件是对保持结构整体稳定性起作用不大的构件,如一般的梁等。设计中需关注关键构件抵抗偶然作用的能力并对关键构件进行保护。
B.2.6 关键构件能够承受规定的偶然作用并采取了防护措施就意味着结构基本满足了整体稳固性要求。因为偶然作用的随机性很大,超过设计规定值的可能性依然存在,超过保护措施提供的保护能力的可能性也很大,在这种情况下还要考虑关键构件失效后的局部破坏问题,控制局部破坏的程度和范围,避免结构发生连续倒塌。