核爆冲击波作用下高层建筑倾覆机理分析

我国高层建筑下部大多建造附建人防地下室,上部结构与人防地下室的连接比较牢固。核爆冲击波作用下,高层建筑可能会发生很大的变形、破坏甚至倒塌。在此过程中,可能会对附建于其下的人防地下室产生较大的倾覆作用,进而导致地下室发生较大的倾覆反应并丧失其防护功能。该文研究的重点是高层建筑附建人防地下室的倾覆问题。该问题涉及结构-基础-土的相互作用,需考虑材料非线性、接触非线性、材料性能的应变率相关性及土体体积压缩硬化等特征。介绍作者近年来在这方面的一些研究成果,主要有:利用动力有限元软件LS-DYNA分析了核爆冲击波作用下混凝土空心砌块墙的动力响应,利用大型通用有限元软件MSC.MARC和基于MARC平台开发的钢筋混凝土杆系纤维模型、土的修正D-P模型和桩土相互作用弹簧模型子程序,建立上部结构-地下室-土(桩)系统整体计算模型,对核爆冲击波作用下高层建筑附建人防地下室的倾覆进行了数值计算。算例计算结果表明:核爆冲击波作用下,天然地基高层剪力墙结构附建人防地下室的最大转角可能大于3°―5°,甚至完全倾覆,进而丧失其战时防护功能;桩基础可显著降低高层剪力墙结构附建人防地下室的倾覆反应,可作为高层建筑附建人防地下室抗倾覆的措施。在满足正常设计要求基础上,桩长、桩距和桩径在一定范围内的变化对地下室的倾覆反应影响不大,可以忽略。

RESEARCH ON THE OVERTURNING MECHANISM OF HIGH RISE BUILDINGS UNDER NUCLEAR BLAST LOADING

A large number of civil air defense basements in China are constructed under high rise buildings which have large stiffness and strength. High rise buildings may be deformed, damaged and destroyed extensively under blast loading. During this process, severe overturning action may be imposed to the basement shelter attached to the building and make it overturned, resulting in the lost of defense function of the basement. This paper focuses on the overturning mechanism of basement attached to high rise buildi...