钢筋混凝土框架结构在内部爆炸冲击作用下会造成局部构件损伤,进而影响结构的抗连续倒塌性能,本文对某RC框架结构的爆炸冲击和连续倒塌过程进行了数值模拟,分析了RC柱构件典型破坏状态下的结构连续倒塌性能。
模型与方法:选取12层RC框架结构为研究对象,层高3.5m,单个房间为6m*6m,抗震设防烈度为7度。采用流固耦合方法红外成像仪对该结构局部区域的爆炸冲击工况进行了数值模拟,分析总结了该结构的典型毁伤工况。基于红外成像仪MSC.Marc有限元分析软件建立整体结构数值分析模型,其中RC柱采用矩形截面纤维梁模型,RC梁采用T型截面(考虑楼板的贡献)纤维梁模型,通过拆除梁柱等效爆炸冲击后结构的典型破坏状态,分析了不同状态下的连续倒塌性能。结果与分析:对50kg`~100kgTNT装药在结构内不同位置的爆炸冲击过程进行了数值模拟。数值模拟表明,单次结构内爆炸冲击造成的RC柱损伤破坏不超过两根,多次重复爆炸冲击可能形成多跟RC柱破坏。本文主要分析了不同RC柱构件破坏状态下的结构连续倒塌性能。偏安全考虑,通过拆除损伤RC柱后等效爆炸冲击后的构件损伤。分析结果表明,拆除RC柱构件后,原本由RC柱承担的竖向荷载,将由拆除影响区域的水平构件承担,并在内力重分布作用下转移到相邻RC柱,因此在不同楼层拆除RC柱后其上方结构变形趋势基本一致。本文模拟分析了不同组合RC柱后结构的连续倒塌特性,分析表明拆除少于4根的任何RC柱组合,结构不会倒塌。拆除RC柱数量超过8根,结构肯定发生垮塌。结论:单次爆炸冲击造成的梁柱损伤数量有限,不会引起结构的连续垮塌,建筑损伤主要有爆炸冲击形成;在多次爆炸冲击破坏下,数量较多的RC柱损伤会引起结构的局部垮塌甚至整体垮塌,承重构件承载力失衡导致的垮塌成为建筑损伤的主要原因;相同数量的RC柱损伤时,相对于结构中心部位,边角部位的构件损伤更容易引起结构垮塌。