爆炸对建筑群冲击作用分析

爆炸对建筑群冲击作用分析

熊琛，陆新征

清华大学土木工程系

1 研究背景

研究在城市建筑群中发生100－500吨TNT当量爆炸事故，可能会对周边建筑物造成多大的破坏。假设爆炸发生在XX大学紫荆宿舍楼区C楼东侧约50m处（图1）。

图1 爆炸区域建筑分布

2 爆炸冲击波计算

根据《武器效应手册》，采用式(1)中爆破冲击超压计算公式：

(1)

式中，DPm为冲击波超压值；R为距爆炸中心的距离（m）；We为等效药量（kg），A，B，C为系数。

3 冲击波对建筑物的作用

冲击波作用到建筑上以后，部分冲击波将直接作用于主体结构，部分冲击波将作用于围护结构，破坏围护结构后再作用于主体结构。参考张正威等（2008）有关工作，确定作用于主体结构的冲击波作用。

4 区域建筑群动力时程计算

根据Lu 等（2014）提出的方法，建立XX大学校园区建筑群动力弹塑性计算模型（曾翔，2015），将爆炸冲击波施加于各建筑物，并考虑了建筑物对冲击波的遮挡作用，得到冲击波作用下建筑时程响应如图2所示。结构的损伤情况如图3所示。由于该区域建筑物抗震设防烈度较高（8度），剪力墙结构较多，因此结构损伤程度总体有限。

图2 爆炸对建筑物变形的影响

图3 爆炸导致的建筑物损伤

参考文献

1. Lu XZ, Han B, Hori M, Xiong C, Xu Z, A coarse-grainedparallel approach for seismic damage simulations of urban areas based onrefined models and GPU/CPU cooperative computing, Advances in EngineeringSoftware, 2014, 70: 90-103.

2. 曾翔, 杨哲飚, 许镇, 陆新征, 清华校园建筑震害预测程序及在土木工程教学中的应用, 工程力学, 2015, 32 (Sup.): 337-341.

3. 张正威, 宋二祥, 陆新征, 陈肇元, 核爆冲击波作用下空心砌块墙对主体结构的作用, 工程力学, 2008, 25(5): 73-78.