爆炸作用下地面建筑目标的破坏分析对制定实战打击策略和工程防护具有重要的实践指导意义。采用LS-DYNA有限元分析软件对已有含填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构的近区爆炸试验进行复现,充分验证了所采用的精细化数值...爆炸作用下地面建筑目标的破坏分析对制定实战打击策略和工程防护具有重要的实践指导意义。采用LS-DYNA有限元分析软件对已有含填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构的近区爆炸试验进行复现,充分验证了所采用的精细化数值仿真方法的适用性。结合建筑结构混合单元建模方法,对典型三层含填充墙RC框架结构在典型战斗部(100 kg和200 kg TNT当量)爆炸作用下的动态响应开展了仿真分析,考察了爆炸波在结构内部的传播和结构损伤特性。基于等效单自由度(single-degree-of-freedom,SDOF)方法预测了爆炸荷载作用下框架结构梁、柱、板和填充墙等构件的损伤等级,建立了内爆炸作用下建筑目标的破坏简化分析方法,并通过与精细化数值仿真结果对比检验其适用性。结果表明,在100 kg和200 kg TNT爆炸工况下,精细化数值仿真分析中建筑物整体功能性和结构性毁伤等级均为中度和轻度,等效SDOF简化分析得到的相应毁伤等级与数值仿真结果一致。此外,从各构件的毁伤等级可以看出,相比于板、梁和柱等承重构件,砌体填充墙更易发生破坏,从而导致爆炸波在层内水平方向房间的毁伤破坏范围更大。展开更多
砌体填充墙作为非结构构件在建筑结构抗爆分析中常被忽略,而实际爆炸事故中填充墙多发生严重破坏,从而影响爆炸波的传播及其与结构的相互作用以及结构的损伤破坏等级。基于精细化数值仿真方法评估外部爆炸作用下砌体填充墙对钢筋混凝土(...砌体填充墙作为非结构构件在建筑结构抗爆分析中常被忽略,而实际爆炸事故中填充墙多发生严重破坏,从而影响爆炸波的传播及其与结构的相互作用以及结构的损伤破坏等级。基于精细化数值仿真方法评估外部爆炸作用下砌体填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构损伤破坏的影响。首先,采用LS-DYNA有限元分析软件分别对典型砌体填充墙和含填充墙RC框架的近区爆炸试验进行复现,验证所采用的填充墙简化微观建模方法、材料本构模型和参数,以及任意拉格朗日欧拉爆炸荷载施加方法和爆炸波-结构流固耦合算法的适用性。进一步结合结构混合单元建模方法,开展了美国联邦应急管理署规定的普通轿车炸弹(454 kg TNT当量)在底层边柱位置爆炸下,6度、7度和8度抗震设防烈度的典型6层纯框架和含填充墙框架结构动力行为的数值仿真分析,考察了爆炸波传播路径,以及结构的动态响应、损伤破坏和抗倒塌机制。结果表明:该工况中填充墙能够有效阻挡爆炸波的传播,作用于目标柱相邻内柱上的超压峰值降低95%,减轻了内部构件的损伤程度;但同时加剧了结构迎爆面的损伤破坏,如3种抗震设防烈度的含填充墙框架目标柱柱中侧向位移较纯框架分别增加21.4%、31.1%和14.8%;不同抗震设防烈度的纯框架和含填充墙框架的顶层目标柱竖向位移基本相同,即抗震设防烈度及砌体填充墙对框架结构整体倒塌行为的影响可以忽略。展开更多
文摘爆炸作用下地面建筑目标的破坏分析对制定实战打击策略和工程防护具有重要的实践指导意义。采用LS-DYNA有限元分析软件对已有含填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构的近区爆炸试验进行复现,充分验证了所采用的精细化数值仿真方法的适用性。结合建筑结构混合单元建模方法,对典型三层含填充墙RC框架结构在典型战斗部(100 kg和200 kg TNT当量)爆炸作用下的动态响应开展了仿真分析,考察了爆炸波在结构内部的传播和结构损伤特性。基于等效单自由度(single-degree-of-freedom,SDOF)方法预测了爆炸荷载作用下框架结构梁、柱、板和填充墙等构件的损伤等级,建立了内爆炸作用下建筑目标的破坏简化分析方法,并通过与精细化数值仿真结果对比检验其适用性。结果表明,在100 kg和200 kg TNT爆炸工况下,精细化数值仿真分析中建筑物整体功能性和结构性毁伤等级均为中度和轻度,等效SDOF简化分析得到的相应毁伤等级与数值仿真结果一致。此外,从各构件的毁伤等级可以看出,相比于板、梁和柱等承重构件,砌体填充墙更易发生破坏,从而导致爆炸波在层内水平方向房间的毁伤破坏范围更大。
文摘砌体填充墙作为非结构构件在建筑结构抗爆分析中常被忽略,而实际爆炸事故中填充墙多发生严重破坏,从而影响爆炸波的传播及其与结构的相互作用以及结构的损伤破坏等级。基于精细化数值仿真方法评估外部爆炸作用下砌体填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构损伤破坏的影响。首先,采用LS-DYNA有限元分析软件分别对典型砌体填充墙和含填充墙RC框架的近区爆炸试验进行复现,验证所采用的填充墙简化微观建模方法、材料本构模型和参数,以及任意拉格朗日欧拉爆炸荷载施加方法和爆炸波-结构流固耦合算法的适用性。进一步结合结构混合单元建模方法,开展了美国联邦应急管理署规定的普通轿车炸弹(454 kg TNT当量)在底层边柱位置爆炸下,6度、7度和8度抗震设防烈度的典型6层纯框架和含填充墙框架结构动力行为的数值仿真分析,考察了爆炸波传播路径,以及结构的动态响应、损伤破坏和抗倒塌机制。结果表明:该工况中填充墙能够有效阻挡爆炸波的传播,作用于目标柱相邻内柱上的超压峰值降低95%,减轻了内部构件的损伤程度;但同时加剧了结构迎爆面的损伤破坏,如3种抗震设防烈度的含填充墙框架目标柱柱中侧向位移较纯框架分别增加21.4%、31.1%和14.8%;不同抗震设防烈度的纯框架和含填充墙框架的顶层目标柱竖向位移基本相同,即抗震设防烈度及砌体填充墙对框架结构整体倒塌行为的影响可以忽略。
