摘 要：随着经济的发展，各种建筑的的施工数量不断增加，桥梁、建筑等工程结构的破坏和倒塌是导致人员伤亡、财产损失的主要原因，因此建筑工程应当注重抗倒塌设计，提高建筑的抗震性能。本文通过对结构工程抗倒塌设计的研究，分析了结构倒塌的类型和特点，并且根据实际问题提出了抗倒塌的设计方法，希望能够提高建筑的抗震抗倒塌性能。
关键词：结构工程；抗倒塌设计；结构倒塌
1 引言
在地震中，很多建筑都会受到不同程度的破坏，带来一些经济损失或者人员伤亡，在建筑结构设计时就要考虑到建筑的抗震级别，通过结构优化提高建筑抗倒塌能力。建筑结构主要有砌体结构、混凝土结构、钢结构，每一个结构都有不同的特点，其中钢结构抗倒塌性最好，但是每一个结构都要以“强梁弱柱”为施工准则，并且在设计中采用拉结强度设计和拆除构件设计提高抗倒塌能力。
2 结构倒塌的类型及特点
2.1 砌体结构
砌体结构的房屋在地震中导倒塌的数量较多，这与砌体结构自身特点和设计有关。以中国汶川地震为例，在地震中砌体建筑倒塌率达到了50%～80%，这主要是由于建筑设计抗震防裂强度为7度，但是实际地震烈度远远超过了设计抗震能力，导致了结构坍塌，但是在一些地震强度没有达到设计抗震强度的地区也发生了砌体房屋大面积坍塌的情况，这就是由于建筑结构设计不合理。一些建筑在设计时没有构造柱和圈梁的设计，这就埋下了严重的安全隐患。另外还有一个原因就是建筑各结构层间具有较大的刚度差异，在刚度较小的位置容易发生断裂坍塌，但是其他层却完好。更重要的原因是砌体结构建筑在施工时的问题，一方面是材料质量不合格，卵石、砂浆等质量不达标，施工时对墙体、转角的构造不合适。
2.2 混凝土结构
混凝土结构是当前我国大部分建筑采取的建筑结构，在地震中混凝土结构的建筑也出现了很多问题，发生了大量的坍塌。坍塌的原因有很多中，其中一个主要原因就是对该地区最大地震烈度的预测不准确，在防震设计时就将建筑防震级数设置过低，导致地震发生时建筑抗震能力不足，从而发生大面积坍塌。其次，建筑的结构设计也有一定问题，在建筑设计中个层间刚度设计不合理，有些建筑底部建筑刚度能够达到抗震标准，但是中上部位置的建筑刚度较弱，地震发生后底部建筑没有任何损坏，但是却从中部发生坍塌。作为整体建筑的最大支撑，支撑柱如果出现了问题，那么建筑在地震中一定会出现问题。很多建筑在施工中没有做到“强梁弱柱”的施工准则，所以出现了大量问题。
2.3 钢结构
经过对几种建筑结构的抗震性能进行比较，特别是经过地震的考验后，钢结构在地震中的表现是最好的。在中国汶川地震后，很多钢结构建筑经过地震还可以直接使用，这一比例占到了57%，另外进行加固就可以继续使用的占到了43%，所以，钢结构建筑在地震中倒塌的只是少数，大部分都能很好的保存下来，但是还是会发生钢结构建筑的部分断裂损坏。在地震中，某些钢结构构件发生断裂，虽然大部分情况下不会引起建筑倒塌，但是如果是关键部件断裂，就会导致建筑倒塌，例如在日本阪神地震中，某个知名高层建筑的钢柱就发生了脆断，导致了整个建筑的垮塌。经过后期调查，53根钢柱被破坏，但是钢梁和支撑一共只有20根断裂，这也是没有做到“强柱弱梁”的建筑设计而导致的。
3 抗倒塌设计方法
3.1 概念设计
在建筑抗连续倒塌设计中，首先要进行的就是概念设计，概念设计是针对建筑的整体性、延性、冗余度和构造措施等方面进行建筑设计，以加强结构性能为目标。概念设計应当确保建筑的整体性，一旦出现破坏，能够确保破坏不会跨越局部不向外扩展，在应对冲击时各个部分能够在极限条件下融为一体。在设计中，第一要进行合理的结构方案和结构布置设计，对可能出现倒塌的薄弱部位进行加固，以防出现连续性倒塌。第二，增强建筑结构整体性和连续性，将各个构件的连接加强，当某建筑某一个点受到强大的力时，能够将压力分散到建筑其他位置，分散压力。第三，在墙体和支撑柱的设计中要注意对横向荷载的承受，使得墙和柱能够有一定的横向荷载。
3.2 拉结强度设计
为了加强建筑结构的抗连续倒塌能力，在设计时就要加强建筑结构的拉结强度设计，这种设计就是为了提高构件的连接性和抗拉强度，使建筑结构达到最低抗拉强度的要求，在设计中，还要保证各个构件在连接中形成的传力路径是一条直线，并且不能间断，要保持一定的连续性。拉结强度设计要求梁和楼板等构件承担一定的拉力，相称静力悬链线构件。同时，支撑柱在设计过程是一个重点项目，必须保证支撑柱能够承受一定的横向或者竖向拉力，这样才能加强整个建筑的拉结强度。拉结强度的设计比较简单，计算模式容易计算，操作难度较低，但是在实际的拉结强度设计中，必须保证方案设计的可行性，这就需要安排经验丰富的人员进行设计。
3.3 拆除构件设计
拆除构件设计一种对建筑结构中各个结构单独检测的一种方法，在这种设计中，将结构中原有的某个部件拆除，分析建筑结构在拆除构件后的重力分布，预测建筑是否会发生连续性倒塌。如果建筑由于缺少了某个部件而发生了连续性倒塌，就对其余部件进行受力分析，增强剩余部件的强度和承重能力。在进行分析的过程中，需要考虑材料结构和材料的特点。对于某些关键部件，无法从过增强剩余部件的方法保证建筑抗震性，就要要对关键部件进行加固，确保关键构件的质量。
4 结束语
建筑结构的抗倒塌设计研究是当前建筑领域的一个研究重点，建筑结构直接影响了建筑的稳定性和坚固性，决定了在地震中是否会发生坍塌。所以，在建筑结构设计中，要不断提高结构设计水平，采取符合实际要求的建筑结构，在设计过程中就提高抗震等级，防患于未然，确保建筑即使面对较强的地震也不会倒塌。
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