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多层框架结构在其地下室内爆炸冲击下的连续倒塌及其防护分析

作　者: 李再龙
导　师: 田力
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 爆炸荷载地下室钢筋混凝土框架三阶段模拟法连续倒塌泡沫铝破坏模式
分类号: TU352.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 4次
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内容摘要

在爆炸冲击荷载作用下结构的连续倒塌具有速度快、造成生命财产损失严重、救援难度大等特点，近年来吸引了越来越多学者的高度关注和研究。目前，越来越多的公共及民用建筑物深入地下寻求空间，以提高建筑用地的效率，达到更好的经济效益和使用效果。本文以爆炸动力学理论、连续倒塌理论、有限元法为基础，运用ANSYS/LS-DYNA软件，分析了在地下室内部遭受爆炸冲击荷载时多层钢筋混凝土框架结构的破坏机理、倒塌灾变机制及在泡沫铝防护下结构的动力响应。主要研究工作及成果如下：（1）运用ANSYS/LS-DYNA软件，对钢筋混凝土框架结构采用整体式建模方式，建立了包含带地下室多层钢筋混凝土框架、周围土体及空气、炸药在内的耦合体系模型，然后分别采用替代传力路径法、直接模拟法、三阶段模拟法对炸药放在地下室二层中柱附近爆炸时结构的灾变响应进行了数值分析，通过对三种方法所得的结果的对比分析，验证了三阶段模拟法的精确性与经济性。（2）钢筋混凝土结构采用整体式建模方式，应用三阶段模拟法分析了当炸药在地下室内部不同位置爆炸时多层钢筋混凝土框架的破坏机理、倒塌机制以及墙柱在泡沫铝防护下结构的动力响应。通过对比分析可知，泡沫铝具有良好的吸能效果，能大幅衰减爆炸冲击波，为框架结构的柱子和墙体提供有效的防护，从而避免框架的连续倒塌。（3）钢筋混凝土结构采用分离式建模方式，应用三阶段模拟法分析了炸药在地下室内部不同位置爆炸时多层钢筋混凝土框架结构的破坏机理、倒塌灾变机制。经分析比较将该种结构的倒塌分为整体式坐塌与倾斜式倒塌，并通过定义框架结构两端的倾斜值来大致判断结构的倒塌模式或倾斜程度。同时还比较了爆炸发生在地下室不同位置时结构倒塌速度的快慢，进而判断结构倒塌造成的生命财产损失的严重程度，从而为带地下室框架结构的防爆研究及其工程应用提供一定的参考。（4）通过对炸药在地下室不同位置爆炸时多层框架结构倒塌灾变过程的分析，并与相应工况下地上结构的倒塌灾变过程相比较，揭示了地下室周边土体对减缓结构倒塌速度，进而缓解结构倒塌灾害方面具有一定的积极作用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状和水平  9-11
  1.3 本文的主要工作  11-13
第二章爆炸动力分析和连续倒塌数值模拟的相关理论  13-21
  2.1 爆炸冲击波的形成与传播规律  13-14
  2.2 LS-DYNA 理论基础及在爆炸分析中的应用  14-18
  2.3 爆炸荷载下结构连续倒塌分析方法  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章材料模型及计算验证  21-33
  3.1 材料模型与参数  21-28
  3.2 三阶段模拟法的验证  28-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章多层框架在其地下室内爆炸冲击下的防护分析  33-50
  4.1 数值分析模型  33-35
  4.2 不同爆炸位置时结构的连续倒塌及防护分析  35-48
  4.3 本章小结  48-50
第五章多层框架在其地下室内部爆炸冲击下的倒塌分析  50-73
  5.1 数值分析模型  50-51
  5.2 爆炸位置不同时结构的灾变响应  51-69
  5.3 在地下室内部爆炸荷载作用下多层钢筋混凝土框架的倒塌模式  69-71
  5.4 本章小结  71-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-79
发表论文和参加科研情况说明  79-80
致谢  80

多层框架结构在其地下室内爆炸冲击下的连续倒塌及其防护分析

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