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【6h】

乙炔-空气混合气体爆炸荷载下框架结构的动力响应研究

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目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2国内外研究现状

1.3目前研究中存在的主要问题

1.4 本文研究的主要内容及技术路线

2.结构数值模拟与动力时程分析

2.1 SAP2000有限元软件简介

2.2 结构动力分析方法

2.3动力分析的类型

2.4 动力分析中的非线性

2.5 SAP2000中的塑性铰的定义

3 框架结构在乙炔-空气混合气体爆炸荷载作用下的数值模拟分析

3.1 工程背景

3.2 非线性动力时程分析荷载工况

3.3混凝土梁受爆炸荷载作用的损伤力学分析

3.4 乙炔-空气混合气体爆炸荷载的确定

3.5 承受爆炸冲击荷载的板架结构的可靠性分析

3.6 结构有限元模型仿真模拟

3.7数值模拟结果与实测值比较

3.8 本章小结

4框架结构在乙炔-空气混合气体爆炸荷载下作用下的动力响应分析

4.1框架柱在不同峰值爆炸荷载作用下的动力响应分析

4.2 楼板的动力响应研究

4.3 框架梁的动力响应研究

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

爆炸是一种爆炸源在短时间内产生巨大能量并迅速向周围快速传播的行为,具有发生突然、传播速度快、峰值荷载大等特点。相比于其他自然灾害,爆炸给人们带来的破坏尤为严重,使人们很难防范。随着恐怖主义的不断蔓延,世界各地发生暴恐袭击事件越来越多,人们越来越多的可能受到爆炸袭击,例如,2001年9月11日,美国的世贸中心双子塔受到恐怖袭击,双子塔在两小时后发生倒塌,最终造成2606人死亡,24人失踪,至此,研究建筑结构在爆炸荷载下的动力响应日益显得重要。  乙炔-空气混合气体的爆炸是一种较为典型的气相爆轰问题。在大型化工企业中,乙炔-空气混合气体的爆炸事故频频发生。本文以实际工业发生的爆炸事故为例,运用大型有限元分析软件SAP2000对结构进行了精细化模拟,初步探讨了乙炔-空气混合气体发生爆炸对框架结构的梁、板、柱等主要构件的影响,分析了爆炸荷载下,梁、板、柱的位移及加速度的变化规律。论文在广泛查阅文献及充分了解已有研究成果的基础上,主要进行了以下研究和探讨:  1.根据爆炸荷载对框架结构的破坏程度及工程经验,估算出了施加在结构表面的爆炸荷载峰值,约为40kPa左右。运用SAP2000软件建了三层的有限元模型,对结构进行动力非线性分析。  2.分析了不同的爆炸荷载峰值对结构梁、板、柱的影响,结果表明:不同爆炸荷载峰值下,结构的动力响应趋势基本相同,结构的位移和加速度随着爆炸荷载峰值的增大而增大,框架结构的梁和柱顶出现一定数量的塑性铰,与现场实测的情况一致。  3.混凝土板和料仓壁直接承受爆炸荷载,破坏严重。梁较柱出现塑性铰较多,爆炸源周围大部分梁已经屈服,少部分破坏严重已经不能继续承载。  根据本文的数值模拟分析结果可知:当受到爆炸荷载作用时,垂直承受爆炸荷载的构件破坏较严重,由爆炸的短暂性和弱传递性,爆炸对建筑的破坏是局部的,离爆炸源越远的结构构件将受到微小的影响。研究结果可为受爆炸荷载影响的工程结构修缮加固提供建议和参考。

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