城市中爆炸波的传播

本文利用LS-DYNA软件,采用ALE（Arbi-trary Lagrange-Euler）方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值计算和分析。通过对两建筑物模型的数值模拟,以及其与单建筑物模型的对比分析,论证了在计算爆炸波超压荷载时考虑相邻建筑物的重要性;通过对一个典型的T型街道的数值模拟,以及其与简单环境的对比分析,揭示了爆炸波在城市复杂环境中的传播规律,并揭示了爆炸波的超压荷载在城市复杂环境中的变化规律和分布特征。     

城市中爆炸波的传播

本文利用LS-DYNA软件,采用ALE（Arbi-trary Lagrange-Euler）方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值计算和分析。通过对两建筑物模型的数值模拟,以及其与单建筑物模型的对比分析,论证了在计算爆炸波超压荷载时考虑相邻建筑物的重要性;通过对一个典型的T型街道的数值模拟,以及其与简单环境的对比分析,揭示了爆炸波在城市复杂环境中的传播规律,并揭示了爆炸波的超压荷载在城市复杂环境中的变化规律和分布特征。     

构造措施对砖混结构抗燃气爆炸影响的数值模拟研究

本文针对某实际住宅砖混结构燃气爆炸事故,采用简化燃气爆炸模型,用ABAQUS有限元软件进行三维非线性动态数值分析,模拟了该住宅在燃气爆炸下的破坏情况,并与住宅实际破坏情况进行对比。分析表明该住宅砖混结构在燃气爆炸下破坏严重,与结构的实际破坏情况相符。在此基础上改变砖混结构的构造措施,分析了不同构造措施对砖混结构抗燃气爆炸的影响。研究表明,采用整体的现浇钢筋混凝土楼板、圈梁和构造柱是提高砌体建筑局部抗燃气爆炸性能以及避免局部破坏引发整体倒塌的有效手段,本文提出的数值方法对模拟砖混结构在燃气爆炸下的反应是一种有效的手段。     

考虑抗爆要求的“交通核”方案优化分析

一类高层住宅建筑用于疏散的空间被称为一类高层住宅建筑的"交通核",发生在"交通核"内的爆炸恐怖袭击会造成巨大的经济损失与人员伤亡.在进行"交通核"设计时,工程技术人员往往仅考虑防火与抗震设计,并没有考虑防爆设计.提出了高层住宅建筑的标准"交通核"方案(方案1)与考虑防爆设计"交通核"方案(方案2);利用ANSYS/LS-DYNA建立了上述2种不同方案的有限元模型.通过研究爆炸波在2种不同"交通核"内部的传播规律可以看出,与标准"交通核"方案相比,考虑防爆设计的方案2将爆炸波限制在有限空间内,没有对其他区域造成破坏.通过比较2种"交通核"内相同参考点的超压数值可以看出,爆炸波对2种"交通核"方案相同参考点产生的最大超压峰值基本相等,没有出现突变现象.通过分析管道井、电梯井内壁的超压数据可以知道,管道井、电梯井具有很好的泻荷作用.综上所述,方案2可以做为一种有效的防爆方案应用于"交通核"设计中.     

不同方案钢板混凝土防爆墙的抗爆性能分析

减小爆炸破坏的有效方法是在爆炸点与建筑物之间设置一道防爆墙。采用LS-DYNA软件借助已有文献推荐的方法建立数值分析模型。研究了不同药量爆炸荷载下钢筋混凝土防爆墙(RCBW)的破坏过程。提出了4种不同方案的钢板混凝土防爆墙并对其抗爆性能进行分析、排序。最后,利用RC框架作为防护对象,分析不同钢板混凝土防爆墙的防爆效果。结果表明：爆炸荷载下钢筋混凝土防爆墙的破坏过程分为3个阶段,处于第3阶段的钢筋混凝土防爆墙发生严重的破坏。相比较于钢筋混凝土防爆墙,4种不同方案的钢板混凝土防爆墙的抗爆性能均有明显的提高,其中双面钢板混凝土防爆墙的防爆效果最好。爆炸荷载下,经双面钢板混凝土防爆墙防护后的RC框架柱没有发生任何破坏,而经其他3种方案防护的框架柱均有一定程度的塑性损伤。     

轻质墙板填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究轻质墙板填充墙钢筋混凝土框架与页岩空心砖砌体填充墙钢筋混凝土框架的抗震性能差异,以及填充墙与框架的连接形式对填充墙框架抗震性能的影响,进行了2榀轻质墙板填充墙钢筋混凝土框架试件和1榀页岩空心砖砌体填充墙钢筋混凝土框架试件在水平单向重复推覆力作用下的加载试验,对试验现象、荷载-位移曲线、刚度退化曲线、塑性转角、剪切变形角、层间位移角和位移延性系数进行分析。研究结果表明：与页岩空心砖砌体相比,轻质墙板与框架协同工作的能力更强;当轻质墙板与框架为柔性连接时,初裂荷载最小,但结构的屈服荷载最大,变形能力也最强;页岩空心砖砌体与框架采用刚性连接时,峰值荷载最小,变形能力也最弱,结构的抗震性能最差;轻质墙板与框架为刚性连接时,峰值荷载最大;L形卡件对轻质墙板偏转可起到一定的约束作用;纤维网防裂带对保护轻质墙板填充墙的作用明显。     

管道分岔对甲烷爆炸传播影响的试验研究

利用80 mm×80 mm的钢管模拟三种分岔结构,通过动态数据采集仪分析甲烷爆炸发生后爆炸波、火焰在多种不同形式分岔中的传播情况,得出超压峰值、火焰传播速度与分岔形式之间的关系。研究发现:在分岔处,超压峰值大幅度升高、火焰速度大幅度降低;在分岔后,二者均呈迅猛增大的趋势。两直分岔管道引起的扰动大于两钝分岔管道。对于一钝一锐分岔管道,钝角分支内的超压和火焰速度均高于锐角分支,爆炸波对钝角分支造成的影响更严重。     

多孔结构对地下综合管廊燃气爆炸的抑制效应

地下综合管廊应用广泛,燃气泄漏致爆的冲击荷载会对管廊结构内外造成严重破坏。为降低地下综合管廊燃气舱内的爆炸危害,利用Fluent软件对内置多孔结构燃气舱内甲烷/空气预混气体的爆炸过程进行模拟,从管廊内燃气舱结构抗爆角度研究孔隙率分别为40%、50%、60%时的爆炸传播规律、温度抑制效应及爆炸超压衰减效应。基于熄爆参数指标,从爆炸超压和火焰温度两方面综合评估多孔结构对爆炸的抑制效果。结果表明：当多孔结构的孔隙率大于58.4%时,其对爆炸传播的抑制机制占主导作用,能有效抑制爆炸的传播;抑制效果与孔隙率参数存在线性关系,内置孔隙率越大的多孔结构工况对爆炸扰动越显著,最大温度可抑制8%,最大超压可衰减38%,最大速度可降低33%。     

循环荷载作用下钢筋混凝土框格单元结构受力机理试验研究

为研究密肋复合墙板内钢筋混凝土框格单元结构的力学性能退化机理,对3个不同相对刚度比的框格单元及3个空框格结构进行了1/2比例模型循环加载试验。分析钢筋混凝土框格单元结构的破坏发展过程,探讨了外围框格构件对结构承载能力与变形能力的影响。研究结果表明框格单元结构的破坏顺序与结构相对刚度有关。随着结构相对强度的变化,框内填充砌体表现出不同的破坏模式。压缩变形越大,框格单元结构变形滞后现象越明显。界面缝隙对框格单元结构的初始刚度影响显著,但对峰值承载能力影响较小。经多次加卸载循环后,框格单元结构的峰值承载能力仍远高于对应的空框格结构。当外围框格构件与填充砌体在刚度与强度两方面均匹配时,填充砌体刚度退化较慢。     

覆土库外部压力传播规律研究

覆土库兼具地面库和地下库的特点,可以通过覆土来降低爆炸时的爆炸超压和飞散物对周围人员和设施的影响。为研究覆土结构发生偶然爆炸时外部流场的传播衰减规律,采用0.5 kg TNT装药对钢筋混凝土直墙拱覆土库进行缩比试验,获得结构外部0°、90°、180°等3个方向上的冲击波超压数据,并采用LS-DYNA进行数值模拟。结果表明,覆土结构外场超压表现出明显的方向性,在相同比例距离处,泄放口所在的0°方向超压峰值最大,180°方向超压峰值最小,且压力峰值不足0°方向的10%;在双对数坐标系下,3个方向的超压峰值与比例距离均呈线性关系。     

综合管廊燃气爆炸冲击波压力及动态响应研究

采用流固耦合算法,建立6种体积甲烷-空气混合燃气在综合管廊内发生爆炸的有限元模型,计算空气冲击波峰值压力、混凝土管廊的应力和位移时程曲线.并对各空气单元的压力峰值进行统计分析,提出相同燃气体积距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值曲线的数学解析式.对6种工况下管廊内距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值进行拟合,提出不...     

厂房顶盖与侧墙耦合对天然气泄爆的影响

借助计算流体动力学技术,基于典型工业厂房尺寸,研究了天然气爆炸作用下厂房顶部与两侧墙体的耦合泄爆过程,重点考查了耦合泄爆产生的室内爆炸超压载荷分布特征。研究表明,顶部与两侧墙体耦合下,厂房内爆炸超压载荷普遍存在2 个较显著的超压峰值及多个振荡峰值,其中第一峰值超压主要取决于所有泄爆面开启压力中的最小值,受顶部与两侧耦合泄爆的影响较小;第二峰值超压受顶部与两侧耦合泄爆的影响较为显著,在仅有顶部泄爆时其值较小,在仅有两侧泄爆时其值较大,在顶部与两侧耦合泄爆时,在点火源对侧壁面处取得最大值。顶部泄爆能更有效地降低厂房内第二个超压峰值,但顶部泄爆面积对厂房内峰值超压及其到达时间的影响不明显。研究结论可为工业厂房泄爆安全设计及天然气爆炸事故的调查分析提供科学依据。     

浅谈保温模块剪力墙住宅体系的施工方法

介绍了保温模块剪力墙住宅体系的施工工序,并就该体系墙体材料采用混凝土保温模块这一特点,对模块排列图的设计进行了探讨,指出该体系的施工工艺完全不同于传统的砌筑砌体,该体系不仅满足了房屋的承载力,且刚度、整体性良好,抗震力强,值得推广使用。     

管道内预混气体爆炸的波形演化特征及超压预测模型

综合采用数值模拟、理论建模和实验验证方法,开展了平直管道内气体爆炸超压的预测方法研究。研究分析发现：爆炸波可以分为三种类型,即爆轰波、高速爆燃波和缓燃波,而且爆炸波形能够反映火焰燃烧和爆炸超压之间的关系,典型的爆炸波包含前驱冲击波、火焰压缩波和稀疏波三个部分。前驱冲击波的超压随着爆炸的传播不断增大,其与距离的关系可以用线性函数表征,火焰压缩波形成的第二次峰值超压与传播距离的关系也可以用线性函数表征,但其波形可以用指数函数表征。最后,实验验证了本文提出的爆炸波形函数的正确性,其可以很好地预测爆炸超压演化,而且与数值模拟结论基本相同。研究成果可以为管道或巷道内可燃气体爆炸超压预测及破坏评估提供理论依据。     

浅议厨房外窗与民用建筑的减灾

城市化进程和民用燃气的普及虽然提高了生活质量,但却因防灾措施不力而常有燃气事故发生,尤其以燃气爆炸型的事故严重威胁居住安全。如能参照工业防爆技术,在厨房的外围护采用大窗和轻质墙泄压,再加设通气孔、耐爆隔断、照明开关设在隔断外、自动关断阀,以及用不燃装修建材等预防措施,必能使燃气事故减灾。     

不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为研究设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,进行了4榀不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙有效地提高了框架结构的抗侧刚度和承载力,但具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构的初始刚度和承载力基本相同;设置构造柱、水平系梁和同时设置构造柱和水平系梁的砌体填充墙框架结构的位移延性和耗能能力得到明显的改善,且其刚度退化较为缓慢。     

多层砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙沿框架层不连续布置对框架结构抗震性能的影响,进行了3榀两层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀单层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀两层单跨框架结构模型和1榀单层单跨框架结构模型的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等抗震性能指标。结果表明：无论是单层单跨还是两层单跨的砌体填充墙框架结构,其水平峰值荷载和初始刚度比相应的纯框架结构均有较大幅度的提高,且其刚度退化程度比相应纯框架结构要缓慢;砌体填充墙的存在提高了框架结构的抗侧刚度和水平峰值荷载,使框架结构的变形由剪切型逐渐转变为弯剪型;砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,填充墙框架的位移延性和累积耗能能力明显优于框架;砌体填充墙沿框架层不连续布置会引起框架结构层间侧移刚度和层间受剪承载力发生突变,影响框架结构的破坏形态,但由于砌体填充墙参与了框架结构的滞回耗能,故其仍具有较好的抗震性能。     

建筑技术对住宅空间设计的影响

结合住宅空间设计的现状，介绍了砖混结构、钢筋混凝土预应力板墙体系以及钢结构等对住宅空间设计的影响，提出了对住宅空间设计的更高要求。     

爆炸冲击波在双层地铁站内的传播规律研究

地铁站为地下封闭空间,发生爆炸往往会带来灾难性的后果,易成为恐怖爆炸袭击的重要目标。为研究地铁站爆炸冲击波传播规律,本文利用AUTODYN软件,对一典型两层两跨地铁站进行了数值模拟,给出了地铁站内部不同时刻的冲击波压力云图,得到了不同爆心距位置的压力时程曲线,研究了不同起爆层、侧墙、结构柱和楼梯对冲击波传播的影响,分析了冲击波超压峰值的衰减规律。计算结果表明,炸药在地铁站内爆炸,其冲击波传播明显异于自由空气中。在爆心距较小位置,有更多持续时间较短的峰值;在爆心距较大位置,压力时程曲线相对平缓。爆炸冲击波在站厅层和站台层的传播存在差异,且受到侧墙、结构柱、楼梯的影响。侧墙使近区冲击波超压明显增大,结构柱让柱间狭长区域的超压峰值出现上下小幅波动,楼梯的存在增强了迎爆面前方一段距离的超压,削弱了背爆面后方的超压。     

内爆炸作用下隧道衬砌结构动力响应数值分析

为准确研究内爆炸作用下隧道衬砌结构的动力响应,建立了“炸药 空气 结构 土体”流固耦合模型对全比例隧道衬砌结构的内爆炸试验进行了数值模拟。模拟首先采用精细网格的一维轴对称模型计算起爆阶段爆炸波在自由场中的传播,并在爆炸波抵达衬砌结构前将一维轴对称模型计算结果映射至三维流固耦合模型中继续计算爆炸波、衬砌结构以及土体的相互作用。数值模拟获取的超压时程及衬砌结构破坏形态与试验结果吻合较好,说明了所建立数值模型以及映射模拟方法的适用性。基于数值仿真结果对于隧道衬砌内爆炸过程的爆炸波流场特征进行了分析。研究表明：偏心爆炸工况下冲击波在爆炸远区出现了较长时间的汇集,此区域的衬砌结构承受了较大的冲击波超压及冲量作用,为抗爆设计的薄弱部位。