框架结构建筑物爆破倒塌过程分析及实验研究

摘要

爆破拆除作为一种特殊的拆除方法，被广泛应用于城市建筑物拆除工程中。对框架结构建筑物爆破倒塌过程进行定量分析是爆破领域的一个热点和难点问题。
　　本文以框架结构建筑物为主要研究对象，总结了框架结构建筑物在横向载荷和纵向载荷作用下的内力计算方式以及在不同外载荷受力条件下承载力的计算;比较了目前几种不同模型下临界爆高计算方法以及优势;研究了单跨框架建筑物倾倒、多跨框架梁逐跨倾倒和框架底层柱倾倒三种不同情况下动力学方程的近似解析解。
　　结合汉阳工商银行大楼爆破拆除工程案例采用高速摄影技术及数值模拟技术对框架结构建筑物失稳倒塌的过程进行分析。使用SOLID164实体单元进行建模，用等效强度的随动硬化材料来模拟钢筋混凝土失效破坏过程，从倒塌姿态、倒塌时间、爆堆范围几个方面进行分析，与实际情况吻合较好。运用高速摄影机对框架结构建筑物倒塌过程进行动态监测，基于图像分幅处理技术对结构倒塌过程中各质点的运动规律进行了研究，得到了结构质点在倒塌过程中的位移、速度、加速度以及结构定轴转动等图像曲线，将框架结构倒塌过程分为爆破切口形成阶段、切口闭合阶段、倾倒解体阶段、坍塌堆积阶段4个阶段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 选题意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 框架结构建筑物拆除爆破研究现状

1．3．2 高速摄影研究现状

1．3．3 数值模拟技术在拆除爆破领域研究现状

1．4 框架结构建筑物拆除爆破存在的几个问题

1．5 论文研的主要内容

第2章 框架结构建筑物倒塌力学机理及失稳条件判据

2．1 框架结构分类

2．2 框架结构计算简图

2．3 框架结构受力特点计算

2．3．1 竖向荷载作用下的内力计算

2．3．2 水平荷载作用下的内力近似计算

2．4 钢筋混凝土构件承载力计算

2．4．1 受压构件承载力计算

2．4．2 受拉构件的承载力计算

2．5 框架结构建筑物失稳条件判据

2．6 框架结构建筑物倒塌过程动力学分析

2．6．1 单跨框架梁倾倒

2．6．2 多跨梁逐跨断裂倾倒

2．6．3 框架底层柱倾倒

2．7 本章小结

第3章 框架结构建筑物爆破倒塌过程数值模拟分析

3．1 LS-DYNA三维SOLID单元的算法基础

3．1．1 基本方程及控制条件

3．1．2 有限元空间运动微分方程的离散

3．2 ANSYS／LS-DYNA分析过程

3．2．1 前处理

3．2．2 加载、求解

3．2．3 修改K文件

3．3 材料失效方式的控制

3．4 工程实例应用与分析

3．4．1 工程概况

3．4．2 有限元建模

3．4．3 数值模拟结果与分析

3．5 本章小结

第4章 框架结构倒塌运动过程高速摄影测量分析

4．1 高速摄影测试系统

4．1．1 摄影测量基本原理

4．1．2 高速摄影机分类

4．1．3 数字式高速摄影结构组成及基本性能参数

4．3 框架结构倒塌运动高速摄影测试方法

4．3．1 测量仪器

4．3．2 图像处理方法

4．3．3 仪器位置布置

4．4 工程实例应用与分析

4．4．1 结构倒塌运动过程

4．4．2 结构质点运动分析

4．4．3 结构转动分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文