建筑结构设计既要保证结构使用阶段的安全，还有责任向施工单位进行设计交底。施工单位在编制施工组织设计时，一定要认真检查设计施工图，了解设计意图。必要时还要进行施工阶段的结构力学分析，确保施工的结构安全。在施工阶段，设计与施工单位的技术配合与勾通是非常重要的。

这方面比较成功的例子是美国的帝国大厦。

1945年7月28日上午，一架B25飞机由于云雾撞在当时世界最高（381m）的建筑物纽约帝国大厦上，撞击位置在278m高处的79层北侧，外墙撞出5.5m×6m的孔洞，机翼剪断，飞机的二个发动机撞脱，一个横穿楼层并通过南侧外墙飞落到另一街区的建筑物屋顶上，另一个则击穿该楼层的电梯井壁，跌落在电梯井中。飞机撞击中心几乎对准中柱的轴线，但上下位置正好在刚度很大的楼板上，支承楼板的梁向后挠曲了45cm，而柱子几乎没有损坏。帝国大厦为钢结构，主体框架全部铆接，结构有很好的延性和冗余度，荷载有多种途径传递。所以结构虽然局部受损，整体性能并没有受到影响。

失败的例子有英国的罗曼（Ronan Point）公寓。伦敦Ronan Point公寓是22层的装配式钢筋混凝土板式结构体系。1968年5月16日，住在18层一单元的住户在厨房清晨点火煮水时因夜间煤气泄漏引起爆炸。爆炸压力破坏了该单元二侧的外墙板和局部楼板，上一层的墙板在失去支撑后也同时坠落，坠落的构件依次撞击下层造成连续破坏，使得22层高楼上、下同列单元全部倒塌。

我国也有由于连续倒塌引起结构失效的事故。辽宁一幢砖混结构由于一起燃气爆炸引起房屋结构连续倒塌的事故，发生在20世纪90年代初的一个冬天。建筑物平面、立面见图2-47，东侧为单层结构，包括会议室、餐厅、厨房和门厅；西部为50m长的5层砖混结构，楼层为单向预制板、横墙承重，仅在与门厅相连处为局部6层，其中有二根混凝土构造柱和楼梯间，且其中的5层楼板为现浇。建筑物按7度抗震设防，1、3层和顶层处均有圈梁。

在发生事故的前一天晚上，建筑物东侧厨房内的天然气塑料管道开裂，泄漏大量燃气并扩散。翌日凌晨发现后经包扎管道并打开厨房门窗通风，然后正常点燃使用。约1.5h后有人上班进入与厨房之间有大餐厅相隔的会议室，在会议室内划火柴抽烟，瞬即引起爆炸。爆炸造成会议室、餐厅、门厅的严重损坏，会议室的大部分预制屋面板被掀起坠落，墙体变形破裂但未倒，故未造成东侧房屋的整体塌毁。但离爆心最远处，长43m的5层砖混房屋全部倒塌，碎片堆积高度达5～6m。紧挨门厅的局部6层结构因有钢筋混凝土构造柱和现浇板仍部分残存。

这是一起典型的室内燃气爆炸，爆炸产生的是有升压过程的压力波。厨房燃气的夜间泄漏已扩散到会议室，并超过了天然气爆炸浓度的下限（约为4.5%），遇明火后引起爆燃。爆炸产生的压力波向四周扩散，门厅内也有轻微燃烧痕迹，此处发生燃烧应是会议室内的燃气在压力波推动下进入门厅所致，此前也有人在门厅内抽烟而未引起爆炸。再远处的6层走廊内已无燃烧现象，所以进入5层砖混结构室内的压力波纯粹是扩散生成的，已无爆燃作用。如同绝大多数的燃气爆炸一样，这次爆燃引起的压力波在传播过程中没有形成更为严重的冲击波。在5层楼底层房间内的有些人是在听到爆炸声响，并突然发现室内已经没有了原来关闭的门窗扇之后，才紧急从窗口跳到室外逃生的。如果是没有升压过程的冲击波，人就会在窗户破坏前被击倒，事先也听不到爆炸声。室内燃气爆炸所产生的

图2-47 某砖混缩构倒塌分析简图(www.daowen.com)

最大压力一般为25～50kPa，升压过程可长达0.1～0.3秒。根据会议室的空间及门窗泄压面积，可从不同经验公式估算会议室内的最大压力平均为11kPa左右，估计不会超过15kPa。门厅处的门窗泄压面积更大，此处压力不可能高于会议室，所以经过扩散进入五层楼底部的压力波峰值压力不大可能超过10kPa。在室内燃气爆炸中，这一压力强度是比较低的。

砖墙抵抗爆炸侧压作用的能力在很大程度上取决于墙体中的轴力。轴力愈大，抗侧压能力愈强。压力波进入五层楼底部后，首先作用在结构底层的④轴横墙上，④轴在2层以上都是没有横墙的大开间，上部再没有横墙压住。当爆炸压力向上作用于2层的楼板，只要有3kPa的压力就能抵消楼板的重力，这时的横墙恰如没有轴力作用的竖向悬臂构件，只需不大的侧压就能推倒。④轴墙体的倒塌使预制板坠落，图2-47c表示了墙板节点，从中可以看到当楼板在轴④一端失去支承下坠时，另一端翘起并滑落必将损坏轴⑤的墙体截面，加上底部还有压力波的侧压作用，于是⑤轴墙体也遭破坏，依次发展，就像多米诺骨牌似的发生连续倒塌。据估算，如果④轴墙体上面不是大开间，而是同其他位置一样有墙体直达五层，这时的底层墙体大概能够承受19kPa的侧向压力。但是比这更小的压力就能破坏预制楼板，如果楼板下坠也会带动墙体倒塌。

要完全消除燃气爆炸偶然作用对房屋结构的损害比较困难，按照可能产生的爆炸压力进行结构设计需要付出的经济代价过大。但是设计应该防止结构出现大面积连续倒塌的可能。圈梁对地震水平力比较有效，对于上下左右作用的均布爆炸压力起不了太大作用。为了防止多层砖结构连续倒塌，应该设置必要的钢筋混凝土构造柱；预制板楼层应该设置必要的现浇带；支于墙体的预制板端部，应该有拉筋与邻跨的预制板相互连接以防止坠落。这些都与安全系数无关，但对结构安全性至关紧要，可是在一些工程设计施工中往往被忽略。

当结构出现某些局部破坏之后，是否会出现整幢建筑物的倒塌，除依赖于材料特性外，还依赖于材料的分布和整个结构的机动特性。在如图2-48a所示，即伦敦公寓结构示意图中，当某层发生爆炸而失去支撑之后，就会出现图2-48b所示的“机构”。在这个“机构”中，某些地方的内力或变形过大，超过材料的抗力，导致房屋的倒塌。为此，必须加强某些位置的强度和延性性能，以防止结构的连续倒塌。如在各层的梁、板连接处加上必要的连接，则连续倒塌的悲剧即可避免。

为了增加结构的抗灾能力，有时故意设计一些“薄弱”环节，当灾害作用超过常规值时，薄弱环节可先破坏而“耗能”，使整体结构保持完好，达到“丢车马，保将帅”的目的。这在抗震结构中尤为重要。例如由华裔美籍结构专家林同炎设计的墨西哥城美洲银行大厦就是非常成功的例子。这幢大楼是一幢18层的塔楼（高61m），筒中筒结构，外筒平面尺寸为22.35m×22.35m，内筒平面尺寸为11.6m×11.6m。内筒由四个L形小筒体用连系梁连接而成，连系梁中间开了较大的孔洞，成为结构的薄弱环节。1972年12月23日发生的马那瓜地震，此楼正好位于震中地区，它旁边有半寸宽的地裂缝，它附近的中央银行大楼（长44.2m，宽12.5m，15层），遭到严重的破坏。但美洲银行大楼除在连系梁上发生剪切破坏外（这本是预期的），连墙体都没有破坏，整个建筑安然无恙，为什么？因为地震来时，内筒的连系梁首先破坏，变成4个L形小筒，但它的抗侧移能力降低不多，而它在地震作用下的动力反应却大为减少，因此就保持了结构的稳定性，未遭破坏。地震后，对美洲银行大楼作了动力分析，结果是：平时4个L形小筒连成整体共同工作时，房屋的振动周期为1.3s，基底剪力为2.7×10⁴kN，倾覆力矩为9.3×10⁵kN·m，顶部位移为12cm；地震时，连系梁破坏，4个L形小筒脱开，分别独立工作，则房屋的振动周期变为3.3s，基底剪力减为1.3×10⁴kN，倾覆力矩降为3.7×10⁴kN·m，顶部位移则增至24cm。可见美洲银行大楼之所以未遭破坏，在于它在设计时事先就让连系梁成为薄弱环节，地震来时首先破坏，从而使筒体结构的刚度降低，振动周期加长，基底剪力和倾覆力矩减小，这样就保证了整个结构的安全。当然顶

部位移增大了一倍，使，这是一弊，但整个房屋未倒塌，稍加修复后即可继续使用。

图2-48 失去支承结构可能出现的“机构”