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爆破对结构的影响分析

陈巍  
【摘要】: 近些年来,随着城市地下空间开发利用规模的不断扩大,《人民防空法》的坚决执行,我国经济改革的发展及以经济建设为中心政策进一步贯彻,人防工程建设也得到迅速发展,带有大型地下室(或人防)的建筑结构在城市中心区域大量增加,现有的大批人防工程,不再仅仅是战备工程,同时还具有多种多样的平时使用功能,产生了十分明显的战备效益、经济效益和社会效益。每年的人防工程面积与城市各类办公、住宅面积成比例地增加,人防工程很好地贯彻了“平战结合”的战略方针,全国人防工程平时使用率已达50%以上,有些城市更高,已达60%以上。 但与此同时爆破对此类结构整体影响较大。因此有必要对其进行近一步研究。随着工程爆破技术的成熟和发展以及其带来的显著经济效益,城市高层建筑的岩石地基开挖、大型水电站的建设施工、其它地下结构的建设以及各种拆除工程中爆破技术得到了广泛的应用。爆破法带来高经济效益,工程爆破事业在蓬勃发展的同时,也存在诸多问题。爆破公害对环境的影响日显突出,如爆破地震波传播及对地下结构的作用,有时引起结构不同程度的损伤,甚至出现结构破坏的严重后果,引发各种民事纠纷。因此,对于爆破地震效应的研究以及爆破安全控制方面的课题受到广泛的关注。 本文查阅了大量国内外关于爆破对房屋作用的研究文献,对爆破作用下框架结构的动力反应进行了研究,详细地分析了目前国内外的研究现状和存在的不足,并针对论文所要解决的问题学习了相关的理论知识。研究了结构对爆破震动响应的动力分析方法,以及利用有限元法进行动力分析的步骤及原理。运用爆破地震波的简化计算,在爆破冲击荷载作用下,当建筑物与爆源距离大于2~5m时,可以将弹性球面波近似按平面波处理,对爆破地震波加速度时程进行积分转化为速度时程,并转化为相应的应力时程,依据底部剪力法简化计算结构的反应并结合非线性有限元方法,建立了岩石-地下室基础-框架房屋动力反应一体化三维有限元实体模型,对其进行了非线性有限元动力分析(模态分析和瞬态动力分析),得到体系的固有频率、振型、加载时间历程各阶段的整体变形情况以及框架房屋的动力反应特性,获得结构的内力、变形等信息加以比较。


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