多层框架结构在其地下室内部爆炸冲击下的连续塌机理研究

田力++范其华

摘要：为了研究框架结构在地下室内部爆炸时的连续倒塌特性，运用有限元显示动力分析软件LSDYNA建立了一个含有1层地下室、4层地上结构的钢筋混凝土框架结构分离式模型；考虑钢筋和混凝土共节点的连接方式，采用三阶段模拟法将不同炸药作用位置时结构的连续倒塌模式进行对比，分析梁、板、柱等主要受力构件的具体破坏方式；阐释结构在地下室内部爆炸后的不同倒塌破坏模式。结果表明：地下室内部爆炸发生后地上一层破坏严重，在地下结构柱附近爆炸使得结构节点处破坏严重，从而导致结构的连续倒塌。

关键词：框架结构；地下室内部；爆炸荷载；连续倒塌；土体作用；分离式模型

中图分类号：TU352文献标志码：A

Research on Progressive Collapse of Frame Structure in Internal of

Basement Under Blast LoadTIAN Li1，2， FAN Qihua1

（1. School of Civil Engineering， Tianjin University， Tianjin 300072， China； 2. Key Laboratory of Coast

Civil Structure Safety of Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）Abstract： In order to study progressive collapse characteristics of frame structure in the basement under internal explosion， a finite element explicit dynamic analysis software LSDYNA was used to build a fourstory frame structure separate model with a single basement. With considering common node connections of reinforcement and concrete， threestage simulation method was used to analyze and compare progressive collapse modes in different blast load positions. The concrete failure modes of main components， such as beam， slab， column， etc. were analyzed， and the different collapse mechanisms of basement structure under blast load were presented. The results show that serious damage occurs in the first floor after the explosion in the internal basement， and the explosion of underground structure near the column causes the structural nodes seriously damage and collapses finally.

Key words： frame structure； internal of basement； blast load； progressive collapse； soil interaction； separate model

0引言

随着社会的不断进步，地上空间逐渐变得越来越紧缺，越来越多的设计者将目光转移到地下空间的利用，应用最广泛的就是楼房的地下建筑，而在地下建筑结构快速发展的同时，由爆炸恐怖袭击导致的结构安全问题逐渐引起了各国学者的广泛关注。近年来，特别是在美国“9·11”事件以后，世界各国学者在结构抗爆方面开展了大量而深入的研究工作，并取得了丰硕的成果。中国学者也针对建筑的抗爆、抗连续倒塌进行了深入的研究，但大多数研究主要偏向于地上结构爆炸方面。由于地下建筑结构具有不同于地上结构的特点，封闭和半封闭的空间使其内部爆炸与地上结构的自由空气中爆炸[1]特点迥异，无法将现有的研究成果直接应用到地下结构，因此开展地下建筑结构的抗内部爆炸研究变得十分重要。……