引言
在2004年9月，欧洲标准委员会（简称CEN）TC250分委会批准了欧洲法规1中第1.7节中由欧盟各成员国提出的关于意外事故的草案。最近该文件得到了CEN成员积极的赞同。它总结了为取得由EN 1990和EN 1991-1-7所给出的结构坚固性而应达到的高标准原则，并提供了一些背景和例子。
EN 1990对意外事故给出的定义为：在结构设计使用寿命之内不可能发生的短期但又数量巨大的事件。对于该定义的注解为：如果不采用合适的措施，意外事件在很多场合下可望引起严重的后果。
意外事件可以定义为低概率、破坏后果严重且持续时间短的事件。典型例子如火灾、爆炸、地震、撞击、洪水、雪崩、滑坡等等。除了这些可鉴定的事件之外，结构物可能会由于一系列不可鉴定的因素如人为错误、操作不当、暴露腐蚀、设备损坏、恐怖袭击等而遭受损坏。
EN 1990对于建筑物坚固性有如下简介的规定：
“（3）在发生火灾时，结构在规定的时间内必须有足够的抵抗能力。具体注释可见EN 1991-1-2；
（4）结构设计必须能抵抗如下事件而不受损坏，如：爆炸、撞击、人为错误所致的与初始原因不相符的后果。
注释1 所考虑的事件应是那些得到客户和相关权威在项目中认同的事件。
注释2 更多信息可见EN 1991-1-7。”
条款4（P）中注释1建议灾害鉴定应该考虑到建筑物或市政工程设施破坏所引发的后果。
在欧洲法规系统中，火灾和地震被当作是特殊部分处理。文件EN 199-1-7主要涉及撞击和爆炸。另外，文件给出了关于如何处理确定性和不确定性的意外事件的一般性的指导意见。确定性的意外事件可以采用高级结构分析来加以分析。对于不确定性的事件，应介入更多对坚固性的要求（如指定附加力）。
一般来说，设计的目的就是在经济上可以接受的前提下减少风险。风险可以表示为预料事件发生的可能性和后果。因而，降低风险的措施包括降低概率的措施（例如，安装避雷针）和降低后果措施（例如，消防喷洒装置、通风装置等等）。然而，没有一个设计能够或预计由于某个极端原因所引起的事件，因而，结构是不会受损到与初始原因不成比例的程度上。
由于这个原则，在EN 1990中4（P）和以上的规定中，局部破坏是可以接受的。由于这个原因，冗长而又不相关的因素在考虑意外事件的设计中要比可变事件占据更重要的地位。
对意外设计环境下的设计应主要包括在破坏能导致重大后果的结构设计中，这种后果是根据对人类的伤害、对环境的破坏或对社会造成的经济损失。决定何种结构应在设计中考虑意外事件的简便方法是根据事件后果来对结构或结构单元进行分类。基于EN 1990中附件B，欧洲法规1991第1.7部分根据破坏后果将结构按如表1中进行分类。
EN1991-1-7中附件A提出了未鉴定意外荷载的设计。这些规定是由早在二十世纪七十年代英国实践法规和调整后的要求发展而来的，期间该法规修改甚少。它们制定的目的就是提供一个建筑物坚固性的最低标准，以抵抗由于意外事件所导致的局部损失以及最终造成结构大范围坍塌。
在过去的三十年里，该法规证实是令人满意。这种功效在1992年和1993年爱尔兰共和军炸弹袭击伦敦市的突发事件中得到了验证。尽管该法规没有延伸到保护建筑物以抵抗恐怖袭击，但是邻近爆炸地点的建筑物在设计上满足抵御大面积坍塌的要求时所受的损伤要比经受了相同影响的建筑物要小得多。
实际上，EN 1991-1-7附件A仅仅制定了对于第2类后果的操作性指导。但是框架结构和承重墙结构之间是有明显区别的。对于第2类低层框架结构，附件A推荐在每层柱之间的垂直方向和周长部分采用水平约束（如图1）。约束的强度是与自重、施加荷载和几何特性有关的。
对于第2类高层结构，在EN 1991-1-7中还要指定如下措施：
—施加垂直约束；
—推荐采用意外设计荷载Ad＝34kN/m2来设计关键的结构单元；
—确保在假定移去支撑柱、承重墙或梁时，每相邻两层的楼板损失不超过15％。
设计实例
设计实例中为一个层高h＝3.6m的5层框架结构，该结构可以认为是第2类高层结构。其中，跨长L＝7.2m，跨距s＝6.0m。自重和地板荷载的特征值分别为gk＝qk＝4kN/m2，组合因子ψ＝1.0。在这种情况下，根据附件A5，所需内部约束力计算如下：
Ti＝0.8{gk+ψqk}sL （1）
带入数据可得：
Ti＝0.8{4+4}（6×7.2）＝276kN
对于钢材FeB 500（特征强度为500N/mm2），计算所得力相应于钢截面A＝550mm2或2Φ18mm。约束周长为上述值的一半。对于连续梁，这种加固量应是上限加固值。对于垂直约束力，可以采用相似的方法：
Tv＝（4+4）（6×7.2）＝350kN
相应于A＝700mm2或3Φ18mm。
标准设计中可以鉴定的意外荷载
EN 1991-1-7中第4和5章分别涉及到关于撞击（如车辆、船只、火车、铲车和直升机）和爆炸方面的设计方法。在表2中，车辆撞击所需的设计值作为例子列入该表中。
下一步是要考虑内部爆炸。根据EN 1991-1-7第5章和附件D，结构单元设计应该能够抵抗内部天然气爆炸的冲击，即：
pd=3+pv （2）
或
pd=3+0.5pv+0.04/(Av/V)2 （3）
无论哪个最大，pv就是均匀分布在通风构件破坏处的静态荷载（kN/m2），Av是通风构件的面积，V是房屋体积。爆炸压力在极短时间内有效地作用在房屋的边界面之上。该表达式对于房屋体积超过1000m3和通风面积与体积比在0.05m-1≤Av/V≤0.15m-1之间是可行的。
在EN 1991-1-7中5.3.3条款中更进一步提出了一个重要声明，即附件中给出的峰值压力有0.2s的持续作用时间。这一点表明在实际情况中峰值是非常大的，但是持续时间是较短的。因而将上述公式计算所得荷载再加上02s的持续时间可以认为是对实际情况的一个合理近似。
除了EN 1991-1-7中要求外，设计者也应该考虑在EN 1990 的“设计基础” 中所定义的相关法规和规定。意外设计环境或者是外在明显的意外事件A（例如，火灾和撞击），或者是指意外事件之后的环境条件（A＝0）。EN 1990中关于意外事件设计环境的表达式6.11a和6.11b表示如下：
使用附件B和C的高级分析
对于第3类情况，EN1990中第1.7部分推荐了一个风险分析。计划和执行的指导见附件B。推荐步骤如下：
—范围和限制的定义；
—质量风险分析（目录和种类）；
—数量风险分析（模拟和计算）；
—风险评价和减灾措施；
—风险通讯。
必须指明问题的复杂性和深度。在严格形式上的风险分析包括广泛的统计分析，这也仅仅在特殊情况下使用。在多数情况下，风险的质量分析和相应的对策是足够的。实际的评价通常是与已知的结构进行比较。
在正式的数量风险评价中，可以采用如下公式进行风险评价。
在该公式中，三个基本分析步骤必须加以区分（见图2）：
（b）结构损伤（柱和梁的损坏）
（c）不利状态（整体坍塌）
步骤（a）评价灾害的密度Hi；
步骤（b）评价不同状态下的损害Dj；
步骤（c）评价不利状态Sk的发生及其相应的后果（s）C（Sk）。
该程序假定结构承受NH个不同的灾害，这些灾害以ND个不同的方式（该方式与所考虑的灾害有关）损害结构。且损害结构的性能能被分为NS个不利的状态。后果的评价应根据对人类的伤害、对环境的破坏或对社会重大的经济损失而定。
值得注意的是，式（4）不仅对极少发生的突发事件（如火灾、撞击和地震等）有效，而且能用于处理常见荷载如风和雪荷载所引发的事件。更值得注意的是，概率P（Sk|Dj）和C（Sk）与事件有关，全部风险必须与可接受的风险相比较和评价。
留给成员国的问题是风险可接受的标准。即使是附件B也仅仅给出了有限的指导意见。在这里ALARP代表着尽可能低合理可行性。这意味着除了个人和社会可接受的低标准的界限之外，经济上的优化也必须考虑。当评价基于后果C在特定时间内发生的破坏事件S的风险时，应该计入折扣率r。
为了缓解风险，推荐如下措施：
—结构措施：结构和结构单元在设计上应该有储备强度或可替代的加载路径，以防结构局部破坏；
—非结构措施：主要是降低事件发生的概率、事件的强度以及破坏的后果。
对于不可预见的灾害或很难模拟的灾害如设计或施工错误以及不可预见的结构老化等，上述所提措施是不太适合的。对于上述情况，更全面的承受损伤设计策略应该采用，如给结构单元充足的柔性和约束条件。在这个方面，一个特定的方法就是考虑结构单元如梁或柱已经受损，在这种条件之下，该单元已经失去了正常的承载能力。对于结构的其它部分，就必须能够在相对较短的时间之内（定义为修理时间T）能够承受正常荷载以达到所规定的可靠度。
P（R<E 在时间T内|部分受损单元）<P目标 （5）
车辆对建筑物和桥墩的撞击
EN 1991-1-7的一个重要的应用领域就是车辆对建筑物和桥墩的撞击。有关这方面，附件B和C提供了一些详细的指导意见。灾害场景见图3。如果车辆沿路面行驶并在一个临界的位置以较快的速度脱离预定的路线。
其中N＝nTλ，N是触发事件的总数量，n是交通密度，λ是每辆车的事故数量，T是时间段。概率P（F>R）是车辆撞击所导致的不利状态的概率。因而，b是结构单元的宽度或是两倍的碰撞车辆宽度，Φ是角度，R代表结构的抵抗力，F是撞击力。如果Φ的变化可以忽略，公式可以简化为：
这里R值被Fd取代，且被用作突发事件撞击力的设计值。根据附件C，F可以用于简单的撞击模型：
其中m是车辆的质量，k是刚度，v0是车辆在点Q脱离轨道时的速度，a是车辆脱离道路时的恒定加速度，s＝d/sinΦ是从点Q到被撞结构的距离。
对于数值计算例子，输入值是从EN 1991-1-7中附件C的表C1，在本文中可以参见表3。对于T、λ、b、k值，表中有特定值。质量m是均匀分布，参数v0、a和Φ是呈对数正态分布。根据蒙特卡罗（MC）取样程序，当距离d＝10m和Fd＝4000kN，100年时间内的可靠指数为3.8。4000kN比表2中1000kN的设计力要大些。然而，必须记住的是，正文中的数值是用于相对简单的静力弹性分析，附件B和C中的程序主要用于更加高级的结构分析之中。
结论
这份有关于突发事件的重要文件将欧洲法规系统扩大化了。引人注意的是各个成员国将如何使用该文件以及如何与本国附件中国家规定参数相比较。在欧洲各成员国之间没有比所规定的设计值有如此之大的差异。该文件可以肯定被视为一个起步，但也是一个显著的一步。从法规初次发布到五年之后文件首次修订时，该文件也将会在研究和实践基础之上得到更进一步的发展。
资料来源： May 2006, Structural Engineering International
