[發明專利]含阻尼剛性結構抗線性爆炸荷載設計動力系數方法

有效

• 申請號: 202011299946.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112364425B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 耿少波;陳佳龍;趙致藝;王萬月;魏月娟
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 太原弘科專利代理事務所(普通合伙) 14118
• 代理人: 趙宏偉

本發明涉及一種含阻尼剛性結構抗線性爆炸荷載設計動力系數方法，屬于抗爆設計技術領域，具體的剛性結構指的是：在線性爆炸荷載作用下，結構完成彈性最大振動y_T即將進入塑性振動所對應的臨界時刻t_T小于爆炸荷載作用時長t_i數值，爆炸荷載卸載后，結構繼續振動至某一時刻t_m，達到了結構總的彈塑性位移最大值y_m；根據爆炸對建筑結構的作用過程，將該過程分為彈性階段強迫振動、塑性階段強迫振動和塑性階段自由振動三個階段；通過對上述不同的階段的計算，充分考慮結構類型及結構阻尼對爆炸荷載動力系數的影響，盡量使設計的建筑結構更符合實際，在降低成本的同時，滿足抗爆要求。

技術領域

本發明涉及一種含阻尼剛性結構抗線性爆炸荷載設計動力系數方法，屬于抗爆設計技術領域。

背景技術

目前，現有的建筑物在進行抗爆設計時，均需要考慮抗爆結構構件的抗爆能力。常規爆炸施加在結構上的爆炸荷載作用時長t_i很短，我國及國外人防結構進行抗爆設計時，按等沖量線性荷載處理，進一步將該爆炸動荷載超壓峰值Δp_m與結構彈塑性階段抗力動力系數k_h相乘后，作為靜載進行結構抗爆設計數值。其中規范給出的動力系數k_h公式，未考慮結構阻尼的影響，也未考慮進行抗爆設計的結構類型，導致對實際結構精準化設計缺乏有力支撐，也造成了建筑結構在抗爆設計時，設計偏保守，在部分應用環境中，這種設計，將造成建設成本的增加。

發明內容

為解決現有技術存在的技術問題，本發明提供了一種含阻尼剛性結構抗線性爆炸荷載設計動力系數方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為含阻尼剛性結構抗線性爆炸荷載設計動力系數方法，所述的剛性結構指的是：在爆炸作用下，結構完成彈性最大振動y_T即將進入塑性振動所對應的臨界時刻t_T小于爆炸荷載作用時長t_i數值，爆炸荷載卸載后，結構繼續振動至某一時刻t_m，達到了結構總的彈塑性位移最大值y_m；

根據爆炸對建筑結構的作用過程，將該過程分為彈性階段強迫振動、塑性階段強迫振動和塑性階段自由振動三個階段；

a、彈性階段強迫振動

在彈性階段且在荷載作用時長范圍0＜t≤t_T內，動力等效體系的運動微分方程為：

其中，t為剛性結構爆炸作用下的時間參數，t_T為剛性結構從彈性振動至塑性振動的臨界時刻，M_e為彈性階段等效結構質量，C_e為彈性階段等效結構阻尼，K_e為彈性階段等效結構剛度，為剛性結構等效體系振動加速度，為剛性結構等效體系振動速度，y為剛性結構等效體系振動位移，ΔP_e(t)為剛性結構承受的隨時間t變化的爆炸動荷載，等效結構系數計算公式分別為

其中，m為真實結構每延米質量，l為真實結構跨長，ξ為真實結構阻尼比，K為真實結構剛度，k_M為彈性階段質量變換系數，k_L為彈性階段荷載變換系數；由于爆炸沖擊荷載持續時間非常短，可簡化為等沖量的線性荷載，我國防護工程規范推薦采用的爆炸荷載為：

其中，t_i為爆炸荷載作用時長，Δp_m為爆炸荷載超壓峰值，k_l為塑性階段荷載變換系數，結構承受爆炸荷載之前初始位移、初速度均為0，求解該微分方程后，可確定此階段位移和速度表達式為：