近爆作用下钢筋混凝土框架结构的动力响应和损伤机理研究

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随着我国经济社会的持续发展和全球化进程的逐步加快,降低各类爆炸事故的危害,维护社会稳定与保护人民生命财产安全颇受社会关注,作为一项基础性工作,建筑结构抗爆设防问题就显得至关重要。而当爆炸发生在重要钢筋混凝土建筑物附近时,产生的冲击波将对结构主要承重构件造成严重的损伤和破坏,甚至引起结构整体或局部的坍塌。因此,准确预测潜在爆炸引起的结构损伤是进行抗爆防护设计的基础。   本文对近爆作用下钢筋混凝土框架结构的动力响应和损伤机理进行了系统分析,主要研究工作如下:   (1)选用合适的材料强度理论是进行数值模拟的基础性工作。本文分析总结了钢筋、混凝土和土等结构材料的本构模型,指出了各种材料模型的使用范围和优缺点,选择了适合抗爆分析的动力本构模型。   (2)在结构受爆炸作用的损伤分析中,关键是如何确定爆炸荷载作用的方式和大小。本文基于自由空气中爆炸荷载的已有实验数据资料和经验公式,对比分析了近爆作用下峰值超压与荷载冲量空间分布特点,认为比例定律不再适用于近爆作用下的荷载分布规律,结构对爆轰波的反射作用不容忽视。   (3)通过不同爆炸荷载作用下动力响应和破坏模式的比较,研究了多层框架结构在近爆作用下的整体变形与破坏特征,确定钢筋混凝土框架结构抗爆设防的重点部位,为建筑结构的抗爆防护设计提供参考。   (4)基于对平面模型(2D)和空间模型(3D)的荷载分布、动力响应和损伤特点的比较研究,分析了框架平面内外的应力应变关系,相互联系及作用机理,并从各向异性材料本构特性的视角进行了解读。
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