建筑物爆破拆除塌落振动作用下周边结构的安全性分析

摘要

随着经济的发展，城市现代化改造步伐的加快，特别是高层建筑的快速发展，在城市中进行拆除工作越来越普遍。拆除爆破在获得巨大的经济效益的同时，也会产生一系列的负面效应，诸如震动效应、空气冲击波效应、爆破飞石、噪声、有害气体等，这些效应会对周围建筑物或居民造成危害。因此，确保建筑物在拆除爆破的地震效应作用下的安全度已日益成为急待解决的课题。本文对爆破作用下框架结构的动力反应进行了研究，并对框架结构在拆除爆破地震作用下的安全性作了评估。 本文查阅了大量国内外关于爆破对房屋作用的研究文献，详细地分析了目前国内外的研究现状和存在的不足，并针对论文所要解决的问题学习了相关的理论知识。包括房屋爆破拆除时，触地震动产生机理，塌落触地地震波的传播的规律。框架结构的力学模型、材料模型，以及利用有限元法进行动力分析的步骤及原理。 本文重点运用非线性有限元方法，建立了框架房屋动力反应三维有限元实体模型，编制了有限元动力计算程序，对其进行了非线性有限元动力分析(模态分析和瞬态动力分析)分别将武商爆破拆除时2＃，3＃测试点所测的地震波和常规地震波输入框架房屋，并分别采用多种地震波得输入形式：第一种是仅输入南北方向地震加速度；第二种是同时输南北方向加速度和竖直地震加速度；第三种是仅输入东西方向地震加速度；第四种同时输入南北、东西和竖直方向地震加速度。将这些情况下的房屋分别进行动力分析，获得结构的内力、变形等信息，并加以比较，对爆破作用下的房屋的安全性进行评价，得出以下结论：(1)拆除爆破地震作用下结构的动力反应与常规地震波(构造地震波)作用下结构的动力反应有较大差异，只有对其进行时程分析，才能对其安全度进行全面评估。(2)建筑物倒塌触地产生的震动振速高、频率低、作用时间长，不能按天然地震的烈度概念来。动力反应一般小于设防烈度下构造地震的反应，在误差允许的范围内，结构安全度满足要求。(3)爆破拆除地震动的随机性比较强，考虑竖向地震与水平地震的量值，对结构的安全性就多一份保障。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的科学意义

1.2国内外研究现状

1.2.1拆除爆破发展

1.2.2拆除爆破震动研究现状

1.3论文研究的主要内容和方法

第2章爆破拆除地震动的特性

2.1引言

2.2塌落触地碰撞的能量关系

2.2.1碰撞过程的能量问题

2.2.2波动的能量问题

2.3爆破拆除塌落触地地震波的传播

2.3.1触地地震波的类型

2.3.2触地地震波衰减参数的确定

2.3.3触地地震波的传播

2.4触地地震波与爆破地震波的区别

2.4.1频率特性比较

2.4.2持续时间比较

2.5本章小结

第3章结构对爆破震动响应的动力分析

3.1引言

3.2爆破震动激励

3.3结构对爆破震动响应的模态计算方法

3.3.1基本假设与理论

3.3.2爆破随机震动激励下结构的频响函数

3.3.3传递函数

3.3.4爆破震动激励下结构的响应

3.4本章小结

第4章房屋结构的力学模型

4.1基本假定

4.2力学模型的选取

4.3动力方程和结构特性矩阵

4.3.1动力方程的建立与求解

4.3.2质量矩阵

4.3.2阻尼矩阵

4.4钢筋混凝土材料本构关系

4.4.1弹塑性理论

4.4.2屈服准则

4.4.3强化准则

4.5有限元模型的建立与求解

4.6本章小结

第5章实例分析

5.1引言

5.2地震波的选取和处理

5.3计算实例

5.3.1模态分析

5.3.2时程分析

5.4本章小结

第6章结论

6.1全文工作总结

6.2有待解决的问题

参考文献

附录

致谢