吕晋贤, 吴昊, 卢永刚, 陈德. 爆炸作用下建筑结构高效毁伤评估方法[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0053
引用本文: 吕晋贤, 吴昊, 卢永刚, 陈德. 爆炸作用下建筑结构高效毁伤评估方法[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0053
High-efficiency assessment method of damage to building structures under explosions[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0053
Citation: High-efficiency assessment method of damage to building structures under explosions[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0053

爆炸作用下建筑结构高效毁伤评估方法

doi: 10.11883/bzycj-2024-0053
基金项目: 国家级-国家自然科学基金(52078379)

High-efficiency assessment method of damage to building structures under explosions

  • 摘要: 爆炸作用下建筑结构毁伤等级的高效预测有助于优化战前火力部署,评估战后毁伤效果,同时也可为重要建筑目标防护设计提供指导。然而,受限于建筑结构目标特性多样、体量庞大、内部系统庞杂以及验证困难等特点,尚缺乏高效的毁伤评估方法。本文借助高精度数值仿真分析,提出了综合考虑爆炸荷载、构件、房间和整体毁伤等级的建筑结构毁伤评估方法。首先,提出了爆炸作用下典型地面建筑,即含填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构,损伤破坏和倒塌的高精度数值仿真分析方法,并得到RC结构爆炸试验和倒塌事故,以及砌体墙爆炸试验的充分验证。其次,开展了典型三层原型RC框架结构在不同爆炸当量(25~200kg TNT)作用下的内爆炸数值仿真,定量分析了爆炸冲击波在建筑结构内部的传播、结构损伤破坏和墙体飞散等。进一步给出了爆炸作用下建筑结构的高效毁伤评估流程,即:基于镜像爆源结合非线性叠加原理确定内爆炸荷载;基于等效单自由度方法评估梁、板、柱及墙体构件的毁伤等级;引入构件重要性系数加权确定房间毁伤等级;考虑房间功能及位置重要性评估整体结构的毁伤等级。最后,基于上述爆炸工况,通过对比高精度数值仿真分析与毁伤评估方法的预测结果,表明:两者得到的典型RC框架结构的整体毁伤等级一致,即在25kg、100kg和200kg TNT爆炸下分别呈现轻度、中度和重度毁伤,提出方法可缩短99%以上的计算耗时,兼具可靠性与时效性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-26
  • 网络出版日期:  2024-05-11

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