近区爆炸作用下砌体填充墙损伤破坏与动态响应的数值模拟

胡嘉辉，吴 昊，方 秦

(1.同济大学 土木工程学院，上海 200092；2.陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室，南京 210007)

砌体墙性能优异、成本低廉且易于获取，在世界范围内有着广泛应用。Ettouney等[1]估计全球70%以上的现存建筑为砌体结构，除此以外，绝大多数建筑的围护结构仍以砌体填充墙为主。美国ABS防爆顾问咨询公司[2]的研究发现，恐怖袭击中高达75%的民众伤亡来自于爆炸中门窗、玻璃及墙体等产生的飞散碎片形成的二次伤害。因此有必要对砌体墙的抗爆性能作更深入的研究。

爆炸荷载主要受爆炸比例距离Z控制，其中Z=R/W1/3，R为爆心至结构的距离，W为炸药的TNT当量。Orton等[3]通过对前人工作的总结，指出对于墙板一类的构件：比例距离Z≤0.4 m/kg1/3属于近区爆炸；0.41 m/kg1/3为远区爆炸。Henrych等[4]以Rw

在砌体墙抗爆性能的研究方面，Varma等[5]对27面3 m×3 m的普通黏土砖墙进行了爆炸试验。研究了当比例距离2.2≤Z≤4.4 m/kg1/3和1.0≤Z≤2.0 m/kg1/3时，黏土砖墙的动力响应和损伤破坏模式，得到了墙体损伤等级与爆炸冲量的依赖关系。Wei等[6]基于Varma等的试验，依据墙体最大挠度以及墙端支座转角与墙体厚度的关系，提出了一种定量的划分墙体损伤等级的方法，并进行了相关数值模拟验证工作，分析了砂浆及砌块材料强度，边界锚固条件和墙厚等参数的影响。范俊余等[7]通过开展比例距离1.8≤Z≤10.0 m/kg1/3的12发爆炸试验，研究了普通黏土砖墙抗爆性能，探讨了爆炸荷载作用下墙体的破坏模式以及碎片的飞散和分布情况，并通过精细化有限元模型进一步探索了墙体裂缝的发展过程、墙体边界条件对破坏模式的影响以及墙体损伤程度与装药量的关系。……