收稿日期：20130930
基金项目：国家自然科学基金项目（51078037）
作者简介：刘伯权（1956），男，甘肃定西人，教授，博士研究生导师，工学博士，Email：bqliu@chd.edu.cn。
摘要：总结了罕遇地震作用下结构倒塌破坏的研究现状，重点分析了建筑物倒塌破坏的系统性和不确定性，对比了不同的倒塌破坏准则和倒塌破坏分析方法，给出了建筑物倒塌的临界状态定义。研究结果表明：现有的倒塌破坏准则无法准确定义结构的倒塌破坏；时程分析法更为精确，且较少地引入了地震动随机性影响，更适于结构倒塌研究；建议的倒塌破坏区间能够更好地反映倒塌破坏特性；塑性变形集中是框架倒塌的主要原因，应重视柱端塑性铰发育导致的结构整体性能退化；相关研究成果可为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供理论基础。
关键词：钢筋混凝土框架结构；地震；倒塌破坏；不确定性；系统性；子结构；破坏准则；时程分析
中图分类号：TU375.4文献标志码：A
Present Research Status and Countermeasure Analysis of Earthquake
Collapse Damage of RC Frame StructuresLIU Boquan， FU Guo
（School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710061， Shaanxi， China）Abstract： The present research status of structural collapse damage under rare earthquake was summarized， and the systematicness and uncertainty of structural collapse damage were emphatically analyzed. Meanwhile， the contrastive researches on the different failure criteria and analysis methods were made， and the precise definition of the critical state on structural collapse damage was given. The research results show that the existing failure criteria cannot be used to define the collapse of reinforced concrete （RC） structure precisely. Time history analysis method is more accurate and more suitable for collapse research owing to the introduction of a small amount of ground motion randomness. The recommended interval of collapse damage can better reflect the characteristics of collapse damage. The concentration of plastic deformation is the principal factor affecting the structural frame collapse， the overall structure performance degradation caused by the development of plastic hinge in the column ends should be noted. The relevant research results can provide a theoretical basis for quantitative research on the collapse damage of building structure.
Key words： RC frame structure； earthquake； collapse damage； uncertainty； systematiceness； substructure； failure criterion； time history analysis
0引言
建筑物的倒塌是造成人员伤亡最直接和最主要的原因，受倒塌破坏的复杂性以及经济发展水平和抗震理论研究水平限制，抗倒塌研究开展还很不充分，对结构的倒塌破坏机理、倒塌破坏准则和倒塌破坏临界状态定义等均需要进一步深入研究。抗地震倒塌设计作为结构抗震设计的最基本设防目标，应采取更为完善的设计方法以最大限度保障建筑物内的人员安全，避免结构倒塌引发人员伤亡。
近年来的数次震害调查表明，即使严格按照规范进行抗震设计的建筑物也可能发生严重的倒塌破坏[12]，按抗震规范要求仅进行薄弱层的弹塑性变形验算和采取一定的构造措施并不能完全保证建筑物“大震不倒”，这引发了广大地震工作者对抗震设计特别是抗地震倒塌设计的思考。“大震不倒”抗震设防目标未实现的根本原因在于缺乏对结构倒塌破坏机理的深入研究和准确合理的倒塌破坏临界状态定义以及真实准确对应于倒塌的评价指标，倒塌破坏准则的相关研究开展还很不充分。随着中国经济发展水平和抗震理论研究水平的快速提升，各种抗震设计软件逐步成熟且计算机硬件性能大幅提升，现阶段具备了开展更为严谨、复杂且深入的地震倒塌分析基本条件。