[發(fā)明專利]含阻尼柔性結(jié)構(gòu)抗線性爆炸荷載設(shè)計(jì)動(dòng)力系數(shù)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011299957.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112395676A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張冰冰;耿少波;范志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F17/13
• 代理公司: 太原弘科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14118
• 代理人: 趙宏偉

本發(fā)明涉及一種含阻尼柔性結(jié)構(gòu)抗線性爆炸荷載設(shè)計(jì)動(dòng)力系數(shù)方法，屬于抗爆設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體的柔性結(jié)構(gòu)指的是：在線性爆炸荷載作用時(shí)長(zhǎng)t_i范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)未達(dá)到彈性振動(dòng)最大值，爆炸荷載卸載后，依靠慣性力在t_T時(shí)刻達(dá)到彈性位移最大值y_T后，進(jìn)一步發(fā)展為塑性振動(dòng)，在某一時(shí)刻t_m，達(dá)到了結(jié)構(gòu)總的彈塑性位移最大值y_m，根據(jù)爆炸對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用過程，將該過程分為彈性階段強(qiáng)迫振動(dòng)、彈性階段自由振動(dòng)和塑性階段自由振動(dòng)；通過對(duì)上述不同的階段的計(jì)算，充分考慮結(jié)構(gòu)類型及結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)爆炸荷載動(dòng)力系數(shù)的影響，盡量使設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)更符合實(shí)際，在降低成本的同時(shí)，滿足抗爆要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含阻尼柔性結(jié)構(gòu)抗線性爆炸荷載設(shè)計(jì)動(dòng)力系數(shù)方法，屬于抗爆設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有的建筑物在進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)時(shí)，均需要考慮抗爆結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗爆能力。常規(guī)爆炸施加在結(jié)構(gòu)上的爆炸荷載作用時(shí)長(zhǎng)t_i很短，我國(guó)及國(guó)外人防結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)時(shí)，按等沖量線性荷載處理，進(jìn)一步將該爆炸動(dòng)荷載超壓峰值Δp_m與結(jié)構(gòu)彈塑性階段抗力動(dòng)力系數(shù)k_h相乘后，作為靜載進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)數(shù)值。其中規(guī)范給出的動(dòng)力系數(shù)k_h公式，未考慮結(jié)構(gòu)阻尼的影響，也未考慮進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)類型，導(dǎo)致對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)缺乏有力支撐，也造成了建筑結(jié)構(gòu)在抗爆設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)偏保守，在部分應(yīng)用環(huán)境中，這種設(shè)計(jì)，將造成建設(shè)成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含阻尼柔性結(jié)構(gòu)抗線性爆炸荷載設(shè)計(jì)動(dòng)力系數(shù)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為含阻尼柔性結(jié)構(gòu)抗線性爆炸荷載設(shè)計(jì)動(dòng)力系數(shù)方法，所述的柔性結(jié)構(gòu)指的是：在爆炸荷載作用時(shí)長(zhǎng)t_i范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)未達(dá)到彈性振動(dòng)最大值，爆炸荷載卸載后，依靠慣性力在t_T時(shí)刻達(dá)到彈性位移最大值y_T后，進(jìn)一步發(fā)展為塑性振動(dòng)，在某一時(shí)刻t_m，達(dá)到了結(jié)構(gòu)總的彈塑性位移最大值y_m，

根據(jù)爆炸對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用過程，將該過程分為彈性階段強(qiáng)迫振動(dòng)、彈性階段自由振動(dòng)和塑性階段自由振動(dòng)三個(gè)階段；

a、彈性階段強(qiáng)迫振動(dòng)

在彈性階段且在荷載作用時(shí)長(zhǎng)范圍0＜t≤t_i內(nèi)，動(dòng)力等效體系的運(yùn)動(dòng)微分方程為：

其中，t為柔性結(jié)構(gòu)爆炸作用下的時(shí)間參數(shù)，t_i為爆炸荷載作用時(shí)長(zhǎng)，M_e為彈性階段等效結(jié)構(gòu)質(zhì)量，C_e為彈性階段等效結(jié)構(gòu)阻尼，K_e為彈性階段等效結(jié)構(gòu)剛度，為柔性結(jié)構(gòu)等效體系振動(dòng)加速度，為柔性結(jié)構(gòu)等效體系振動(dòng)速度，y為柔性結(jié)構(gòu)等效體系振動(dòng)位移，ΔP_e(t)為柔性結(jié)構(gòu)承受的隨時(shí)間t變化的爆炸動(dòng)荷載，等效結(jié)構(gòu)系數(shù)計(jì)算公式分別為：

其中，m為真實(shí)結(jié)構(gòu)每延米質(zhì)量，l為真實(shí)結(jié)構(gòu)跨長(zhǎng)，ξ為真實(shí)結(jié)構(gòu)阻尼比，K為真實(shí)結(jié)構(gòu)剛度，k_M為彈性階段質(zhì)量變換系數(shù)，k_L為彈性階段荷載變換系數(shù)；由于爆炸沖擊荷載持續(xù)時(shí)間非常短，可簡(jiǎn)化為等沖量的線性荷載，我國(guó)防護(hù)工程規(guī)范推薦采用的爆炸荷載為：

其中，t_i為爆炸荷載作用時(shí)長(zhǎng)，Δp_m為爆炸荷載超壓峰值，結(jié)構(gòu)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(dá)式為：