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爆炸对建筑群冲击作用分析

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爆炸对建筑群冲击作用分析


熊琛,陆新征

清华大学土木工程系



1 研究背景

研究在城市建筑群中发生100-500吨TNT当量爆炸事故,可能会对周边建筑物造成多大的破坏。假设爆炸发生在XX大学紫荆宿舍楼区C楼东侧约50m处(图1)。

图1 爆炸区域建筑分布


2 爆炸冲击波计算

根据《武器效应手册》,采用式(1)中爆破冲击超压计算公式:

(1)

式中,DPm为冲击波超压值;R为距爆炸中心的距离(m);We为等效药量(kg),A,B,C为系数。


3 冲击波对建筑物的作用

冲击波作用到建筑上以后,部分冲击波将直接作用于主体结构,部分冲击波将作用于围护结构,破坏围护结构后再作用于主体结构。参考张正威等(2008)有关工作,确定作用于主体结构的冲击波作用。


4 区域建筑群动力时程计算

根据Lu 等(2014)提出的方法,建立XX大学校园区建筑群动力弹塑性计算模型(曾翔,2015),将爆炸冲击波施加于各建筑物,并考虑了建筑物对冲击波的遮挡作用,得到冲击波作用下建筑时程响应如图2所示。结构的损伤情况如图3所示。由于该区域建筑物抗震设防烈度较高(8度),剪力墙结构较多,因此结构损伤程度总体有限。

图2 爆炸对建筑物变形的影响


图3 爆炸导致的建筑物损伤



参考文献

  1. Lu XZ, Han B, Hori M, Xiong C, Xu Z, A coarse-grainedparallel approach for seismic damage simulations of urban areas based onrefined models and GPU/CPU cooperative computing, Advances in EngineeringSoftware, 2014, 70: 90-103.

  2. 曾翔, 杨哲飚, 许镇, 陆新征, 清华校园建筑震害预测程序及在土木工程教学中的应用, 工程力学, 2015, 32 (Sup.): 337-341.

  3. 张正威, 宋二祥, 陆新征, 陈肇元, 核爆冲击波作用下空心砌块墙对主体结构的作用, 工程力学, 2008, 25(5): 73-78.


来源:陆新征课题组
建筑爆炸
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首次发布时间:2023-03-07
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地震那些事
博士 抗震防灾数值模拟仿真
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