偏心爆炸荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析

翟希梅， 黃 明

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，哈爾濱 150090；2.中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

造型優(yōu)美、受力性能良好的大跨空間結(jié)構(gòu)在城市公共建筑中往往扮演著重要的角色，一旦遭受爆炸襲擊，后果將不堪設(shè)想，因此開展大跨空間結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下的研究具有重要的意義。目前國內(nèi)外針對框架結(jié)構(gòu)的抗爆性能展開了較多研究，也取得了相應(yīng)成果[1-7]，但由于不同結(jié)構(gòu)形式間差異較大，這些成果難以用來指導(dǎo)大跨空間結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計(jì)。大跨空間結(jié)構(gòu)由于體系復(fù)雜，其抗爆性能研究難度高，工作量大，相關(guān)研究在國際范圍尚處于起步階段。高軒能等[8]通過引入Ritz-POD方法，對單層柱面網(wǎng)殼在爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了有限元分析，但其在分析過程中忽略了幾何非線性、材料非線性及材料應(yīng)變率效應(yīng)對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響。王永輝等[9]采用流固耦合方法對僅承受內(nèi)部中心爆炸荷載的K8型單層球面網(wǎng)殼做了研究。由于內(nèi)爆時(shí)爆炸點(diǎn)位置具有不確定性，為此本文對K8型單層球面網(wǎng)殼在內(nèi)部偏心爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，獲得了相關(guān)參數(shù)對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，其結(jié)論可為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

圖1 精細(xì)化結(jié)構(gòu)有限元模型

1 有限元模型的建立

本文以一個(gè)40 m跨度、矢跨比為1/5、分頻數(shù)為6的精細(xì)化K8型單層球面網(wǎng)殼模型為研究對象，網(wǎng)殼模型自上而下依次為屋面板、鉚釘、檁條、檁托、網(wǎng)殼桿件(圖1(a))。主桿、緯桿和斜桿的截面尺寸為Φ114×4.0 mm(圖1(b))，檁托的尺寸為Φ76×4.0 mm，實(shí)際工程中的檁條一般為槽鋼，本文為建模方便，采用的是空心矩形方鋼管(圖1(c))，其強(qiáng)軸慣性矩和140 mm(高)×50 mm(寬)×3.5 mm(壁厚)的冷彎薄壁槽鋼[10]強(qiáng)軸慣性矩相等，每根檁條上均勻布置了7個(gè)直徑為12 mm的鉚釘，屋面板厚1 mm，網(wǎng)殼采用三向不動(dòng)鉸支座。網(wǎng)殼下部墻體高10 m，考慮爆炸對網(wǎng)殼本身的最不利影響，將地面和四周的墻體設(shè)置為剛體。建模時(shí)考慮到整體結(jié)構(gòu)的對稱性，為節(jié)省計(jì)算時(shí)間取1/2模型。空氣域尺寸為42 m×21 m×21 m，除對稱面及地面外，其他邊界采用無反射邊界條件來模擬無限空氣域，有限元模型如圖1所示。

網(wǎng)殼桿件、檁托、檁條、鉚釘采用Beam161單元，屋面板、墻體和地面采用Shell163單元，炸藥和空氣采用Solid164單元。網(wǎng)殼桿件、檁托、檁條、鉚釘、屋面板等構(gòu)件采用共節(jié)點(diǎn)連接。每根網(wǎng)殼桿件、檁托、鉚釘被劃分成3個(gè)單元，由于每根檁條上設(shè)置7個(gè)鉚釘，因此將各檁條和屋面板的邊線劃分成6段，以實(shí)現(xiàn)鉚釘與檁條、屋面板的共節(jié)點(diǎn)連接。炸藥和空氣采用Euler網(wǎng)格建模，其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用Lagrange網(wǎng)格建模。通過流固耦合算法使Euler單元和Lagrange單元發(fā)生作用，實(shí)現(xiàn)爆炸沖擊波對結(jié)構(gòu)的作用。

LS-DYNA程序?yàn)榱鞴恬詈献饔玫难芯刻峁┝吮匾牟牧夏Ｐ秃蜖顟B(tài)方程，因此在采用流固耦合算法來實(shí)現(xiàn)爆炸沖擊波對結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，只需在LS-DYNA程序中選擇合適材料模型和狀態(tài)方程，并定義相關(guān)參數(shù)。TNT炸藥、空氣及鋼材的材料模型、狀態(tài)方程和參數(shù)取值詳見文獻(xiàn)[9]中的相關(guān)內(nèi)容。鋼材失效由塑性應(yīng)變控制，失效時(shí)的有效塑性應(yīng)變?nèi)?.25[11]，即當(dāng)鋼材的有效塑性應(yīng)變達(dá)到0.25 時(shí)，鋼材出現(xiàn)斷裂，且已破壞的單元在后續(xù)的有限元計(jì)算中被刪除。

本文作者在文獻(xiàn)[12]中對爆炸沖擊波在自由空氣域中的傳播規(guī)律進(jìn)行了研究，并提取了峰值超壓的有限元計(jì)算結(jié)果，該結(jié)果與多個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對比，驗(yàn)證了材料模型及參數(shù)選取的有效性和適用性。

2 網(wǎng)殼在偏心爆炸荷載下的動(dòng)力響應(yīng)

選取了7種不同當(dāng)量的TNT炸藥，其質(zhì)量W分別為26 kg、88 kg、176 kg、264 kg、352 kg、792 kg、1 584 kg，炸藥設(shè)置在X-0-Z平面：偏心距X=10 m(炸藥距網(wǎng)殼中心水平距離)，Z=1.2 m(炸藥距地面高度)，各算例的計(jì)算時(shí)間統(tǒng)一取1 s。

2.1 網(wǎng)殼最大節(jié)點(diǎn)位移

網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)位移反應(yīng)了結(jié)構(gòu)的剛度水平[13]，本文中的節(jié)點(diǎn)位移S指的是節(jié)點(diǎn)x向、y向和z向的合位移，并將幅值最大(Smax)的節(jié)點(diǎn)稱為最大位移節(jié)點(diǎn)，各算例的最大位移節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線和節(jié)點(diǎn)最大位移Smax分別如圖2和圖3所示。由圖2可知，網(wǎng)殼在遭受爆炸荷載作用時(shí)，節(jié)點(diǎn)位移首先在短時(shí)間內(nèi)(0.5 s內(nèi))急劇增大，之后在新的平衡位置上振動(dòng)，這表明在計(jì)算時(shí)間1 s內(nèi)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)已充分發(fā)展；由圖3可知，節(jié)點(diǎn)最大位移隨著TNT炸藥當(dāng)量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的變化規(guī)律：在TNT炸藥當(dāng)量較小時(shí)，節(jié)點(diǎn)最大位移隨著TNT藥當(dāng)量的增加顯著增大，在TNT炸藥當(dāng)量為352 kg時(shí)達(dá)到最大；之后隨著TNT炸藥當(dāng)量的繼續(xù)增加，節(jié)點(diǎn)最大位移又開始下降，這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)在較大的TNT炸藥當(dāng)量作用下，屋面板被爆炸沖擊波掀開，形成了泄爆口，爆炸沖擊波從中瀉出，從而減小了爆炸荷載對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞作用。

圖2 不同炸藥當(dāng)量下最大位移節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程

圖3 不同炸藥當(dāng)量下節(jié)點(diǎn)最大位移Smax

2.2 網(wǎng)殼的塑性發(fā)展及分布

本文有限元計(jì)算時(shí)，每根網(wǎng)殼桿件截面有4個(gè)積分點(diǎn)，數(shù)字和圓圈分別代表?xiàng)U件進(jìn)入塑性的積分點(diǎn)個(gè)數(shù)和塑性應(yīng)變值的大小，圓圈越大，表示此桿件的塑性應(yīng)變值越大。圖4即反映了不同TNT炸藥當(dāng)量下網(wǎng)殼塑性發(fā)展及分布，從該圖可以看出，在TNT炸藥當(dāng)量為26 kg時(shí)，只有離炸藥較近一側(cè)的外環(huán)桿件進(jìn)入塑性狀態(tài)，且塑性發(fā)展程度都不深；隨著TNT炸藥當(dāng)量的增加，進(jìn)入塑性桿件的數(shù)量大幅加大，塑性發(fā)展程度急劇加深，在TNT炸藥當(dāng)量為352 kg時(shí)，較大直徑圓圈的個(gè)數(shù)最多，這表明此時(shí)進(jìn)入深度塑性發(fā)展的桿件數(shù)量最多，塑性應(yīng)變最大；當(dāng)TNT炸藥當(dāng)量為1 584 kg時(shí)，桿件塑性發(fā)展程度又有所下降，這是由于屋面板被掀開導(dǎo)致了爆炸沖擊波的泄露，起到了一定的卸荷作用。從網(wǎng)殼的塑性桿件分布上，可以明顯看到，在不大于352 kg的TNT炸藥當(dāng)量爆炸荷載作用下，網(wǎng)殼桿件的塑性應(yīng)變分布基本呈現(xiàn)出外環(huán)桿件的塑性發(fā)展程度大于內(nèi)環(huán)桿件，離炸藥距離近的一側(cè)桿件塑性發(fā)展大于遠(yuǎn)離炸藥一側(cè)的桿件的規(guī)律，這是因?yàn)楸_擊波在傳播的過程中隨時(shí)間和距離的增加迅速衰減，當(dāng)遇到障礙物阻擋時(shí)會(huì)發(fā)生反射等現(xiàn)象，網(wǎng)殼外環(huán)的桿件由于離剛體墻較近，在入射沖擊波和反射沖擊波的作用下，其動(dòng)力響應(yīng)要大于內(nèi)環(huán)桿件的動(dòng)力響應(yīng)；在TNT炸藥當(dāng)量1 584 kg時(shí)，中內(nèi)環(huán)的塑性應(yīng)變大于外環(huán)的塑性應(yīng)變，這是因?yàn)榭拷ㄋ幰粋?cè)外環(huán)桿件上方的屋面板被掀開的較早，爆炸沖擊波泄露，從而使得桿件塑性應(yīng)變有所降低，遠(yuǎn)離炸藥一側(cè)的外環(huán)桿件由于離爆炸較遠(yuǎn)，其塑性應(yīng)變比中內(nèi)環(huán)桿件的要小。

圖4 不同TNT炸藥當(dāng)量下網(wǎng)殼塑性發(fā)展及分布

2.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

結(jié)構(gòu)各部分的響應(yīng)如表1所示，其中1P表示桿件截面上4個(gè)積分點(diǎn)中至少有一個(gè)進(jìn)入塑性，4P表示桿件全截面進(jìn)入塑性；平均塑性應(yīng)變εpm是指網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各組成部分塑性應(yīng)變的算術(shù)平均值。表1結(jié)果顯示：結(jié)構(gòu)在不同炸藥當(dāng)量(26～1 584 kg)的內(nèi)部偏心爆炸荷載作用下，網(wǎng)殼桿件和檁條沒有發(fā)生斷裂破壞，只是進(jìn)入了塑性發(fā)展；檁托和鉚釘出現(xiàn)了不同程度的破壞；表1中屋面板沒有出現(xiàn)失效現(xiàn)象，這是由于在爆炸荷載作用下，鉚釘和檁托等構(gòu)件首先破壞，屋面板失去了前者的約束，從而被爆炸沖擊波掀開，使得計(jì)算中難以出現(xiàn)失效的屋面板單元，但是這部分被沖開的屋面板實(shí)際上已經(jīng)失去了其圍護(hù)作用，可認(rèn)為其已破壞失效。在TNT炸藥當(dāng)量從26 kg變化到352 kg時(shí)，全截面塑性桿件(4P)的比例逐步增加；超過352 kg后，隨著TNT炸藥當(dāng)量的繼續(xù)增加，由于屋面板的被大量掀開，起到了很好的卸爆作用，導(dǎo)致全截面塑性桿件(4P)的比例出現(xiàn)了一定的下降。

表1 不同TNT炸藥當(dāng)量下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

注：表中“*”內(nèi)容表示失效單元比例，下表同2.4 響應(yīng)模式定義

總結(jié)上述結(jié)構(gòu)在不同TNT炸藥當(dāng)量下節(jié)點(diǎn)最大位移、塑性發(fā)展及破壞等情況，本文將上述7個(gè)算例的結(jié)構(gòu)響應(yīng)模式分為三種：構(gòu)件塑性發(fā)展、網(wǎng)殼大變形、泄爆型破壞，如表2所示。

表2 結(jié)構(gòu)響應(yīng)模式

注：A:網(wǎng)殼桿件；B:檁托；C：檁條；D:鉚釘

考慮到在更小的TNT炸藥當(dāng)量下，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)會(huì)出現(xiàn)無損傷的情況，因此可以將K8型單層球面網(wǎng)殼在偏心爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分為“結(jié)構(gòu)無損傷、構(gòu)件塑性發(fā)展、網(wǎng)殼大變形、泄爆型破壞”四種。

3 參數(shù)分析

3.1 爆炸點(diǎn)位置

3.1.1 爆炸點(diǎn)沿水平位置變化

為研究偏心距對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響，在有限元模型X-0-Z平面，保持TNT炸藥當(dāng)量為88 kg和炸藥設(shè)置高度Z=1.2 m不變，偏心距X從0變化到17.5 m，距離變化量為2.5 m。

不同偏心距下網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)最大位移如圖5所示，當(dāng)爆炸點(diǎn)從網(wǎng)殼中心過渡到偏心距為2.5 m時(shí)， 節(jié)點(diǎn)最大位移產(chǎn)生了急劇的增加；在偏心距為15.0 m時(shí)，節(jié)點(diǎn)最大位移達(dá)到高峰；當(dāng)偏心距為17.5 m時(shí)，節(jié)點(diǎn)最大位移出現(xiàn)了小幅下降，這是由于偏心距較大，遠(yuǎn)離炸藥的網(wǎng)殼部分桿件受到的爆炸荷載作用下降。

圖5 不同偏心距下節(jié)點(diǎn)最大位移Smax

圖6給出了不同偏心距下網(wǎng)殼塑性發(fā)展及分布情況。結(jié)果顯示：網(wǎng)殼塑性發(fā)展較深的桿件主要集中在外環(huán)處；隨著偏心距的增大，離炸藥較近一側(cè)的桿件塑性發(fā)展加深；在偏心距較大時(shí)，除外環(huán)局部桿件的塑性發(fā)展較深外，遠(yuǎn)離炸藥的桿件塑性發(fā)展有所降低。結(jié)構(gòu)各部分的響應(yīng)如表3所示，可以看到在偏心距不大于7.5 m時(shí)，所有構(gòu)件均沒出現(xiàn)破壞；在偏心距為10.0 m時(shí)，鉚釘和檁托出現(xiàn)了破壞，且檁托的破壞是這些算例中最嚴(yán)重的；在偏心距繼續(xù)增大時(shí)，檁托的破壞數(shù)量有所下降；在偏心距為2.5-10 m時(shí)，全截面進(jìn)入塑性(4P)的網(wǎng)殼桿件比例較大，均超過了70%；在偏心距超過10 m后，由于遠(yuǎn)離炸藥的桿件受到的爆炸荷載較小，全截面進(jìn)入塑性(4P)的網(wǎng)殼桿件比例逐步下降。

圖6 不同偏心距下網(wǎng)殼塑性發(fā)展及分布

總體而言，在爆炸點(diǎn)沿水平位置變化時(shí)，偏心爆炸比中心爆炸對結(jié)構(gòu)的損傷更大；炸藥在偏心距為2.5 m-12.5 m爆炸時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)較大；當(dāng)爆炸點(diǎn)靠近墻體時(shí)，離炸藥近的外環(huán)局部桿件的塑性發(fā)展較大。

3.1.2 爆炸點(diǎn)沿高度變化

為研究炸藥設(shè)置高度對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響，在模型X-0-Z平面，保持TNT炸藥當(dāng)量為88 kg和X=10 m不變，Z從1.2變化到8.4 m，高度增量為3.6 m。

表3 不同偏心距下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

不同高度下結(jié)構(gòu)響應(yīng)如表4所示，隨著爆炸點(diǎn)距離地面高度的增加，節(jié)點(diǎn)最大位移，網(wǎng)殼桿件、檁條、屋面板的平均塑性應(yīng)變和檁托的破壞比例隨爆炸點(diǎn)距離地面高度的增加逐步增加，這是因?yàn)殡S著炸藥距離地面高度的增加，網(wǎng)殼與炸點(diǎn)的距離縮小，受到的爆炸荷載逐步加大，從而動(dòng)力響應(yīng)相應(yīng)增加。

3.2 桿件截面

根據(jù)工程中常用的規(guī)格尺寸，選取了四種不同的圓鋼管網(wǎng)殼桿件，依次為Ф89×3.5、Ф114×4.0、Ф127×4.0、Ф140×4.0。TNT炸藥當(dāng)量統(tǒng)一取88 kg，設(shè)置在X-0-Z平面：X=10 m，Z=1.2 m。

不同桿件截面下結(jié)構(gòu)響應(yīng)如表5所示，隨著桿件截面的增大，節(jié)點(diǎn)最大位移逐步下降；網(wǎng)殼桿件進(jìn)入全截面塑性(4P)的比例和平均塑性應(yīng)變都不同程度降低，這表明桿件截面的增大能夠有效的減小結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展?？傮w上而言，網(wǎng)殼桿件截面增大能夠減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，但在工程中選擇大的桿件截面意味著用鋼量的增長，因此在抗爆設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況進(jìn)行桿件抗爆加固分析，得到具體加固的桿件從而達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

表4 不同高度下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

表5 不同桿件截面下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

3.3 矢跨比

矢跨比λ是決定網(wǎng)殼形狀的重要參數(shù)，本文選取了1/5、1/6、1/7三種矢跨比網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。TNT炸藥當(dāng)量統(tǒng)一取88 kg，設(shè)置位置同3.2。

不同矢跨比下結(jié)構(gòu)響應(yīng)如表6所示，在內(nèi)部偏心爆炸荷載作用下，隨著矢跨比的減小，節(jié)點(diǎn)最大位移、網(wǎng)殼桿件的塑性應(yīng)變逐步增大，全截面塑性(4P)桿件的比例也有一定的增加。這是因?yàn)椋孩?在相同的跨度下，矢跨比越大，網(wǎng)殼內(nèi)部空間則越大，爆炸沖擊波作用到結(jié)構(gòu)上時(shí)所需的傳播距離也就越長，因此結(jié)構(gòu)受到的爆炸荷載相對減?。虎?網(wǎng)殼的矢跨比越大，結(jié)構(gòu)的剛度越大，在相同的荷載作用下結(jié)構(gòu)的變形相對較小。

表6 不同矢跨比情況下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

3.4 支承條件

在實(shí)際工程中，單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的支承節(jié)點(diǎn)有全部剛接和能夠部分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，一般前者的支承節(jié)點(diǎn)可以按固定支座考慮，而后者可以按鉸支座考慮。根據(jù)支座約束條件的不同，本文分別選取了固定支座和三向不動(dòng)鉸支座的兩種網(wǎng)殼支承模型進(jìn)行分析計(jì)算，。網(wǎng)殼其他參數(shù)選取均相同，TNT炸藥當(dāng)量統(tǒng)一取88 kg，設(shè)置位置同3.2。

表7列出了不同支承條件下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)統(tǒng)計(jì)，固定支座結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼桿件平均塑性應(yīng)變、全截面塑性桿件(4P)比例及節(jié)點(diǎn)最大位移均比鉸支座結(jié)構(gòu)的小，而檁條、檁托、鉚釘、屋面板的塑性發(fā)展均比鉸支座的大。這是因?yàn)閮?nèi)部爆炸荷載作用下，網(wǎng)殼桿件除受到爆炸荷載作用外，作用到屋面板上的荷載也會(huì)通過鉚釘、檁條、檁托傳到網(wǎng)殼桿件上，當(dāng)采用固定支座時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛度變大，網(wǎng)殼桿件的變形減少，因而網(wǎng)殼桿件的塑性發(fā)展降低，屋面板、鉚釘、檁條、檁托等傳力構(gòu)件的塑性發(fā)展相應(yīng)增加。

表7 不同支承條件下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

3.5 屋面板厚度

在其他參數(shù)不變的情況下，屋面板的厚度δ決定了屋面板的剛度，而剛度對爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力變形產(chǎn)生會(huì)重要影響，從而影響結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。本文選取了0.5 mm、2.0 mm兩種不同屋面板厚進(jìn)行分析，炸藥設(shè)置位置同3.2。

表8 不同屋面板厚度情況下結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)

表8列出了88 kg和1 056 kgTNT炸藥當(dāng)量下不同屋面板厚度的結(jié)構(gòu)響應(yīng)情況?？梢钥吹皆?8 kgTNT炸藥當(dāng)量的偏心爆炸荷載作用下，節(jié)點(diǎn)最大位移隨著屋面板厚度的增加逐步下降；網(wǎng)殼桿件的平均塑性應(yīng)變和進(jìn)入全截面塑性桿件(4P)的比例也逐步下降。

而在1 056 kgTNT炸藥當(dāng)量下，屋面板厚為2.0 mm的結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)殼桿件的平均塑性應(yīng)變、節(jié)點(diǎn)最大位移、全截面塑性桿件(4P)的比例均比0.5 mm厚屋面板的要大。這是因?yàn)樵谳^小的TNT炸藥當(dāng)量下，由于爆炸荷載對結(jié)構(gòu)的作用有限，屋面板厚度的增加有效地提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度，降低了結(jié)構(gòu)的變形，減小了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)；而當(dāng)TNT炸藥當(dāng)量較大時(shí)，此時(shí)爆炸沖擊波對結(jié)構(gòu)的作用影響提高，屋面板的厚度增加，雖然降低了屋面板的破壞程度，但卻減小了屋面板的泄爆能力，使得爆炸沖擊波對網(wǎng)殼桿件的作用增強(qiáng)，從而增加了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

綜合上述各參數(shù)分析的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)部偏心爆炸荷載下，對于網(wǎng)殼桿件等主要承重構(gòu)件，可采取一定的增強(qiáng)加固措施，增大結(jié)構(gòu)的抗力，使結(jié)構(gòu)有效抵抗爆炸荷載作用；而對于屋面板等圍護(hù)構(gòu)件，在較大的爆炸荷載下，應(yīng)當(dāng)采取有效的泄爆措施，讓爆炸沖擊波通過泄爆途徑降低，減小其對主要承重構(gòu)件的作用。

4 結(jié) 論

本文運(yùn)用有限元軟件AYSYS/LS-DYNA對一典型K8型單層球面承受內(nèi)部偏心爆炸荷載進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了結(jié)構(gòu)的響應(yīng)模式及各主要參數(shù)對其動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，得到了如下結(jié)論：

(1)偏心爆炸荷載作用下，結(jié)構(gòu)存在“構(gòu)件無損傷、構(gòu)件塑性發(fā)展、網(wǎng)殼大變形、泄爆型破壞”的響應(yīng)模式。

(2)爆炸點(diǎn)位置對結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)有重要影響：在相同炸藥當(dāng)量下，偏心爆炸比中心爆炸對結(jié)構(gòu)的損傷更大；當(dāng)爆炸點(diǎn)靠近墻體時(shí)，離炸藥近的外環(huán)局部桿件的塑性發(fā)展較大。爆炸點(diǎn)沿高度變化時(shí)，隨著爆炸點(diǎn)距離地面高度的增加，爆炸荷載對結(jié)構(gòu)的作用逐步增大，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)隨之增加。

(3)增大網(wǎng)殼桿件截面和矢跨比能夠有效減少內(nèi)部偏心爆炸時(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)；采用固定支座時(shí)，網(wǎng)殼桿件的變形和塑性發(fā)展減少；屋面板厚度較大時(shí)，在小爆炸荷載下能夠減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，但在大爆炸荷載作用下，對結(jié)構(gòu)泄爆不利，會(huì)增加結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

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