结构目标的毁损数值分析及计算研究

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随着中国城市化进程的逐步加快,框架结构建筑被广泛应用,但在我国框架结构的设计时并未充分考虑爆炸荷载带来的影响,针对于框架结构在内爆的作用下的研究较少,因此对框架结构在爆炸荷载作用下的毁损数值分析与计算研究具有重要意义。基于现有爆炸理论对框架结构在爆炸荷载作用下结构动力响应及整体毁伤效应规律展开研究,通过ANSYS/LS-DYNA软件进行数值仿真模拟,分析框架结构不同层跨的结构动力响应,得到框架结构的整体毁伤规律、同时得到比较不同结构之间毁伤效果的判定方法,对整体毁伤评估体系、框架结构设计及防护工程中的应用有一定参考意义,得到主要结论如下:(1)通过模拟爆炸搭载试验,验证并得到适用于钢筋混凝土框架结构的材料本构模型及各项数值模拟条件。根据AHP法及相关文献拟合得到框架结构中各构件在爆炸毁伤下的评估占比和框架结构整体毁伤评估方法;验证通过使用模糊向量单值化法可进行不同工况之间的毁伤程度对比判定,并将其划分为80,60,40,20四个区间,分数越高代表毁伤效果越低。(2)当框架结构均为7层7跨时,位于下方爆炸时产生的结构应力较其他位置增加了5.02×10~6Pa。当框架结构为7层仅改变跨数时,最大结构应力与跨数增加呈正比,最大增加了15.8%。当框架结构为7跨仅改变层数时,最大结构应力与层数增加呈反比,最大减少了15.2%。(3)当建筑物为7层7跨仅改变爆炸位置时,左侧房间综合评价分数为53.1015分,底层房间综合评价分数为58.106分,整体毁伤规律为:左侧房间>顶层房间>中间房间>底层房间。当框架结构为7层仅改变结构跨数时,毁伤效果与跨数增加呈正比,而框架结构为7跨仅改变层数时,毁伤效果与层数增加呈反比。(4)梁与板构件在同一框架结构中最大中点位移出现在顶层爆炸时,墙与柱出现在侧边房间爆炸。当结构为7层时,板构件中点位移随着跨数的增加而减小,梁构件则增加,柱与墙没有明显变化;当结构为7跨时,梁、板、柱、墙四个构件的中点位移均随着层数增加而减小。
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