建筑物爆炸破坏快速评估技术研究

发布时间：2019-09-19 23:34

【摘要】：爆炸加载下建筑物的破坏程度评估在爆炸事故分析、结构抗爆设计、反恐和军事领域均是一个重要的课题。由于涉及到爆炸力学、结构动力学和计算力学等多个学科的相关内容,爆炸破坏评估是一项专业要求较高且非常耗时的工作,因此迫切需要发展一种快速、准确的评估方法。本文从建筑物结构上的爆炸载荷的预测、爆炸荷载下建筑物构件的动态响应及毁伤评估等方面,系统地对建筑物整体结构在外爆下的损伤快速评估方法展开研究。首先基于等效单自由度分析方法和P-I曲线评估方法给出了爆炸荷载下建筑物构件的毁伤评估。对于爆炸冲击波与建筑物结构外部和内部互相作用这一复杂的过程,本文提出了将绕射作用等效为直射的简化计算方法,以及爆炸冲击波对结构内部作用的简化模型,计算效率高且精确度也在可接受的范围。针对目前抗爆设计和动力分析的研究对象主要局限于构件这一实际情况,本文将构件的抗爆性能、破坏准则设定在整体结构的安全性上,在对单个构件的爆炸毁伤快速评估的基础上,结合作用在建筑物结构上的爆炸荷载的快速计算,提出了建筑物整体结构的爆炸毁伤快速评估方法。使用自主编写的建筑物爆炸毁伤快速评估仿真程序对天津大爆炸中的受损建筑物进行毁伤评估,并实现了三维显示,极大地缩减了相关问题的计算时间,节约了计算资源,评估结果与爆炸现场的真实情况较为符合,表明本文提出的简化模型与评估方法能够较好地运用到实际工程中。
【图文】：

爆炸事故,天津港,建筑物,危险品仓库

图1.2 是 2015 年天津“8·12”瑞海公司危险品仓库特大火灾爆炸事故中受到破坏的某一建筑物。因此，如何避免建筑物结构在爆炸事件当中损坏甚至倒塌，已经成为

单自由度,设计软件

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文型和计算方法，计算效率高，能够方便地对一些工程实际进行分析，可以得到最终的破坏模式，但是不能够直接地将一些破坏的细节反映出来。等效自由度分析方法首先由 Norris[40]和 Biggs[41]提出，它是将连续体的运动化简成了一类特征方向的一维运动。Krauthammer 及其学生[42-45]利用等效单自由度模型对爆炸加载下钢筋混凝土构件的弯曲破坏、剪切破坏等问题进行了研究。如果将 SDOF（Single-Degree-of-Freedom，单自由度）方法编制成程序，那么在实际的工程应用当中对爆炸的预估就会变得十分的便捷[46]。现如今，，SDOF 方法在很多建筑物爆炸毁伤快速评估软件中都有十分多的应用，这些软件得到了很多国家、军方和建筑设计方的广泛认可，并且已经投入使用[47]。其中比较著名的有美国防护设计中心开发的 SDOF 毁伤评估软件 SBEDS[48]、FACEDAP[49]、CEDAW[50]以及丹麦与德国联合设计的单自由度爆炸设计的 SDOF 软件。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU312

【参考文献】