《框架结构在爆炸冲击荷载下的动力响应及连续倒塌分析研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《框架结构在爆炸冲击荷载下的动力响应及连续倒塌分析研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要在当前和平与发展的时代，恐怖主义也在蔓延，恐怖爆炸活动对国际社会的和平和安宁造成了很大的威胁，这些爆炸事故不仅在局部范围内对建筑造成严重的破坏，更有可能因结构中某些构件的破坏失效，引发整体结构的倒塌破坏，因此无论是在防护结构还是在工业、民用建筑结构中，通常都需要考虑爆炸冲击荷载的作用，研究结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应以及结构抗连续性倒塌成为工程领域中十分重要的课题。本文针对钢筋混凝土梁，对爆炸荷载作用下的响应进行了研究分析，并运用有限元软件L S D Y N A 模拟了三层框架在爆炸冲击荷载下，构件失效后的连续倒塌过程。由于混凝土是一种多孔的脆性材料，在浇注、成形初期不可避免地会存在
2、着毛细孔、空隙及材料的裂隙等缺陷，即存在初始损伤，在外界因素作用下，特别是爆炸荷载作用下，混凝土中的裂隙会迅速劣化，形成新的损伤，损伤积累到一定程度时，混凝土体中将出现宏观裂缝，最后宏观裂缝扩展交织直至混凝土体完全破坏，同时混凝土还是一种率敏感性材料。所以在分析爆炸作用对梁的影响时考虑损伤和应变率效应是非常有必要的，本文对爆炸荷载作用下考虑损伤和应变率效应时的钢筋混凝土梁进行了理论分析和数值模拟，并比较了三层框架结构在不同受力构件破坏后的连续倒塌情况。通过以上研究分析，得到以下结果：1 由理论计算得到，随着折合距离的增大，梁的挠度不断减小，只考虑应变率效应时的挠度比不考虑时的小，且应变率越大挠
3、度越小。只考虑损伤时梁的挠度比不考虑时的要大。既考虑应变率效应又考虑损伤效应时的挠度比不考虑时的要小很多，从而可知我们不考虑时的设计是趋于保守的。2 采用简化的指数形式的爆炸荷载，通过数值模拟比较分析了不同的折合距离下钢筋混凝土梁的各特殊部位节点的Y 向位移和Z 向应力等的变化规律，并将数值模拟结果与第三章理论计算结果进行了对比，得到了误差值。3 在框架结构底层中柱遭破坏后，整体结构倒塌破坏始于上部横梁的拉坏，致使该两跨梁的结构成为悬索结构，从而造成大面积倒塌；而在底层角柱遭破坏后的情况下，整体结构倒塌破坏始于靠近其柱的另外一根角柱的压坏，以及上部结构的梁的拉坏，致使该结构一跨局部范围内竖向连
4、续倒塌。本文针对爆炸荷载作用下结构的动态响应，推导了理论公式，并建立了数值模拟的模型，得到了爆炸荷载对结构构件以及整体结构的影响规律，对以后的抗爆设计可以提供有效的依据。关键宇：爆炸荷载、框架结构、动力响应、连续倒塌、折合距离A b s t r a c tW i t ht h es p r e a d i n go ft e r r o r i s m ，t h ee x p l o s i o na c c i d e n tm e n a c e db a d l yt h ep e a c ea n ds a f e t yo fi n t e r n a t i o n a ls o
5、c i e t yi nt h ep e a c ea n dd e v e l o p m e n tt i m e s T h e s ee x p l o s i o na c c i d e n tn o to n l yc r e a t e st h es e r i o u sd e s t r u c t i o ni nt h ep a r t i a ls c o p et ot h ec o n s t r u c t i o nb u ta l s ob r o u g h tc o l l a p s et oe n t i r ec o n s t r u c t
6、i o nf o r t h es t r u c t u r ec e r t a i nc o m p o n e n t Sd e s t r u c t i o n B o t hi nt h ep r o t e c t i v es t r u c t u r ea n di nt h ei n d u s t r ya n dc i v i la r c h i t e c t u r e ，i ti sn e c e s s a r yt oc o n s i d e rt h ee f f e c to fb l a s tl o a d T h es t u d yo fd
7、 y n a m i cr e s p o n s eo fs t r u c t u r eu n d e re x p l o s i v el o a d si sac o n c e m e dp r o b l e mi nt h ee n g i n e e r i n gf i e l d T h i sa r t i c l ed ot h er e s e a r c hi nv i e wo fd y n a m i cr e s p o n s eo fr e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a mu n d e re x p l o
8、s i v el o a d s ，a n dh a ss i m u l a t e dt h ep r o c e s so fp r o g r e s s i v ec o l l a p s eo fr e i n f o r c e dc o n c r e t ef r a m e s C o n c r e t ei sap o r o u sa n db r i t t l em a t e r i a l ，t h e r ea r es o m ed i s f i g u r e m e n ti nt h ep r o c e s so fp o u r i n gc
9、 o n c r e t ea n di nt h ei n i t i a ls t a g eo fs h a p i n g ，s u c ha sc a p i l l a r yh o l e ，i n t e r s t i c e ，c r a n n yo fm a t e r i a la n dS Oo n ，n a m e l yi n i t i a ld a m a g e A sar e s u l to ft h ee f f e c to fe n v i r o n m e n tf a c t o re s p e c i a l l yt h ee f f
10、 e c to fb l a s tl o a d ，t h ec r a n n yo fc o n c r e t ew i l lw o r s e nr a p i d l ya n df o r mn e wd a m a g e W h e nt h ed a m a g ei sa c c u m u l a t e dt oac e r t a i ne x t e n t ，t h e r ew i l lb em a c r o s c o p i c a lc r a c ki nt h ec o n c r e t e I nt h ee n dt h em a c r
11、 o s c o p i c a lc r a c kw i l le x p a n da n di n t e r l a c ea n dc a u s et h ec o n c r e t es l a bt od e s t r o y I na d d i t i o nt h ec o n c r e t ei sa l s oas e n s i t i v em a t e r i a lf o rr a t eo fs t r a i n W h e na n a l y z i n gt h er e s p o n s eo fc o n c r e t eb e a
12、 mu n d e re x p l o s i v el o a d s ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt oc o n s i d e rt h ee f f e c to fd a m a g ea n dr a t eo fs t r a i n At h e o r ya n a l y s i sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o no nd y n a m i cr e s p o n s e sf o rc o n c r e t es l a bc o n s i d e r i n ge f f e
13、 c to fd a m a g ea n dr a t eo fs t r a i nu n d e rb l a s tl o a d si sp e r f o r m e di n t h i sd i s s e r t a t i o na n dh a sc o m p a r e dt h es i t u a t i o no fp r o g r e s s i v ec o l l a p s et od i f f e r e n ts t r u c t u r e Se l e m e n tb ed e s t r o y e d T h r o u g ht h
14、 ea b o v er e s e a r c ha n a l y s i s ，o b t a i n st h ef o l l o w i n gr e s u l t ：1 O b t a i n sb yt h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n ，a l o n gw i t hr e d u c e ds c a l ed i s t a n c e ，d e f l e c t i o no fb e a mr e d u c e su n c e a s i n g l y ，t h ed e f l e c t i o
15、 no fb e a mi ss m a l lt h a nt h a td i dn o tc o n s i d e rr a t eo fs t r a i n T h er a t eo fs t r a i ni sl a r g e rt h ed e f l e c t i o no fb e a mi ss m a l l e r T h ed e f l e c t i o no fb e a mi sl a r g e rt h a nt h a td i dn o tc o n s i d e rm a t e r i a lw i t hd a m a g e ，d
16、e f l e c t i o no fb e a mi ss m a l lt h a nt h a tB o t ht h ec o n s i d e r a t i o nr a t eo fs t r a i ne f f e c tm a t e r i a lw i t hd a m a g e ，t h u sw ek n o wt h ed e s i g nt e n d sc o n s e r v a t i v ew h e nn o tt oc o n s i d e r a t i o n 2 U s e ss i m p l i f i e de x p o n e n t i a lf o r mf o rd e t o n a t i o nl o a dh a sb e e na n a l y s i sd i s p l a c e m e n to fYd i r e c t i o na n ds t r e s sa n dZd i r e c t i o na w a yf r o mn u
