鋼筋混凝土端面重墻結(jié)構(gòu)的抗爆性能規(guī)律

王成， 楊靖宇， 遲力源， 王萬里， 陳泰年

(1.北京理工大學(xué) 爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081; 2.中國兵器工業(yè)火炸藥工程與安全技術(shù)研究院, 北京 100053)

0 引言

美國等西方發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)五六十年代就開始布局建筑物爆炸防護(hù)研究，并制定了一系列工程結(jié)構(gòu)抗爆規(guī)程和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相較之下，我國建筑結(jié)構(gòu)抗爆研究進(jìn)程滯后，還未有成熟的建筑結(jié)構(gòu)抗爆標(biāo)準(zhǔn)。隨著自動化生產(chǎn)技術(shù)的不斷應(yīng)用，目前仍在大量使用防護(hù)土堤的砌墻廠房建設(shè)已經(jīng)不能滿足火炸藥、彈藥生產(chǎn)人員和生產(chǎn)設(shè)備的防護(hù)需求。為了高效利用土地資源，合理設(shè)計(jì)燃燒爆炸品的庫存容量和安全距離，進(jìn)行鋼筋混凝土端面重墻結(jié)構(gòu)的抗爆損傷規(guī)律研究具有重要意義。鋼筋混凝土重墻爆炸試驗(yàn)需要極高的成本，難以開展大規(guī)模系列試驗(yàn)，因此本文主要采用數(shù)值仿真手段在試驗(yàn)校對參數(shù)的基礎(chǔ)上開展抗爆破壞規(guī)律的研究。

目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者從理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算等多方面對爆炸載荷下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗爆性能進(jìn)行了研究。Morison采用動力學(xué)分析和單自由度(SDOF)方法對鋼筋混凝土構(gòu)件在爆炸沖擊波載荷下的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行理論計(jì)算，并基于屈服線理論和有限元方法得到了雙向受力板的改進(jìn)單自由度參數(shù)。Weng等基于等效SDOF方法提出一種具有較高精確度的結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)評估方法，考慮了非零初始條件和結(jié)構(gòu)阻尼效應(yīng)對結(jié)構(gòu)在爆炸載荷下?lián)p傷變形的影響。Jayasooriya等利用有限元分析軟件LS-DYNA對鋼筋混凝土構(gòu)件在近場爆炸載荷下的動態(tài)響應(yīng)及抵抗變形能力進(jìn)行數(shù)值模擬研究，其提出的兩階段數(shù)值模擬分析技術(shù)提高了建筑構(gòu)件的損傷分析精度。汪維等對方形鋼筋混凝土板進(jìn)行了爆炸試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，發(fā)現(xiàn)方形板的破壞模式在隨著炸藥當(dāng)量的增加時，由整體彎曲破壞逐漸向局部沖切破壞模式轉(zhuǎn)變，并針對構(gòu)件損傷程度進(jìn)行了超壓- 沖量(-)曲線評估，提出通過等效單自由度方法確定鋼筋混凝土構(gòu)件-曲線的簡化方法。師燕超采用理論分析和數(shù)值模擬方法，在考慮縱向鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鋼筋混凝土構(gòu)件在爆炸載荷作用下的損傷破壞分析及損傷程度的評估，建立了一套相較于SDOF方法能更加準(zhǔn)確預(yù)測構(gòu)件損傷破壞等級的-曲線方程。張帝等采用有限元分析軟件Abaqus，基于ConWep算法施加爆炸載荷，研究鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)在大當(dāng)量爆炸載荷下的抗爆性能研究，并得到了排架結(jié)構(gòu)的-曲線和梯恩梯(TNT)當(dāng)量- 距離(-)曲線。Chernin等推導(dǎo)得到了無量綱化的擴(kuò)展-圖表，可以用于多參數(shù)(如載荷形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))影響下結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)后的損傷評估，并開展一系列鋼筋混凝土柱的爆炸響應(yīng)數(shù)值模擬，驗(yàn)證了擴(kuò)展-圖表的應(yīng)用價值。

從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀可以看到，雖然國內(nèi)外學(xué)者對構(gòu)件在爆炸載荷下動態(tài)響應(yīng)和損傷評估方面取得了一定研究成果，但對于大尺寸鋼筋混凝土重墻結(jié)構(gòu)在大TNT當(dāng)量爆炸下的損傷研究較少。本文基于最大TNT當(dāng)量為300 kg的現(xiàn)場試驗(yàn)，對3種構(gòu)型的重墻進(jìn)行原尺寸數(shù)值建模和參數(shù)校正，并據(jù)此開展一系列不同藥量和爆炸距離的工況計(jì)算，擬合得到評估鋼筋混凝土重墻結(jié)構(gòu)抗爆破壞規(guī)律的-曲線和-曲線，可為鋼筋混凝土工業(yè)建筑在爆炸沖擊載荷下的損傷評估和庫容與安全距離設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

1 數(shù)值計(jì)算模型

1.1 數(shù)值建模

端面重墻結(jié)構(gòu)是由重墻、重墻后的主體屋架、翼墻以及地基組成，具體設(shè)計(jì)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。由于模型具有對稱性，為提高計(jì)算效率，根據(jù)實(shí)際尺寸建立二分之一數(shù)值模型。

圖1(a)所示為D1構(gòu)型的幾何模型和鋼筋結(jié)構(gòu)圖。主體結(jié)構(gòu)尺寸為8.2 m×6.8 m×6.8 m，重墻和兩側(cè)翼墻厚為30 cm，混凝土保護(hù)層為2.5 cm，砌體墻上有4個尺寸為1.5 m×1.9 m的窗口。D2構(gòu)型是D1構(gòu)型的二分之一縮比結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)尺寸為4.1 m×3.4 m×3.4 m，如圖1(b)所示，重墻和兩側(cè)翼墻厚為15 cm，混凝土保護(hù)層為2.5 cm，砌體墻上有1個尺寸為1.5 m×1.9 m的窗口。D3構(gòu)型是基于D1構(gòu)型設(shè)計(jì)的大跨度重墻結(jié)構(gòu)，其主體結(jié)構(gòu)尺寸為8.2 m×9.9 m×12 m，如圖1(c)所示，墻厚與D1構(gòu)型相同為30 cm，混凝土保護(hù)層為2.5 cm，砌體墻上有6個1.5 m×1.9 m的窗口。

圖1 重墻幾何模型Fig.1 Geometric configuration of blast resistant wall

圖2為D1構(gòu)型的鋼筋結(jié)構(gòu)圖，重墻結(jié)構(gòu)和主體頂板結(jié)構(gòu)均采用雙層雙向鋼筋，梁柱結(jié)構(gòu)均設(shè)有矩形箍筋。3種構(gòu)型采用相同的鋼筋結(jié)構(gòu)，主要配筋參數(shù)如表1所示。

圖2 D1構(gòu)型的鋼筋結(jié)構(gòu)Fig.2 Reinforcement distribution of D1

1.2 材料參數(shù)

采用MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3材料模型來模擬混凝土的動態(tài)特性。 MAT_CONCRETE_

表1 配筋參數(shù)Tab.1 Model reinforcement parameters

DAMAGE_REL3模型是一種彈塑性損傷模型，考慮材料的損傷積累和應(yīng)變率效應(yīng)，能有效模擬混凝土在高應(yīng)變率大變形下的力學(xué)響應(yīng)，且僅需輸入混凝土的密度(2.3 g/cm)、泊松比(0.2)和軸心抗壓強(qiáng)度(14.3 MPa)，其余參數(shù)由求解器自動生成。

采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型模擬鋼筋在爆炸載荷下的動態(tài)特性。該材料模型考慮鋼筋的各向同性硬化、隨動硬化以及高應(yīng)變率效應(yīng)。用美國英斯特朗公司生產(chǎn)的5985型萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行分離式霍普金森拉桿動態(tài)試驗(yàn)，對試驗(yàn)樣本進(jìn)行應(yīng)變率范圍為0.001～2 747 s的材料性能測試，擬合得到材料參數(shù)如表2所示。鋼筋和混凝土采用分離式建模，使用關(guān)鍵詞*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)關(guān)系。地基部分為等效的鋼筋混凝土整體式建模，采用MAT_BRITTLE_DAMAGE材料模型，該模型可以較好地實(shí)現(xiàn)高應(yīng)變率加載下鋼筋混凝土的響應(yīng)特性，材料參數(shù)如表3所示。通過控制網(wǎng)格大小和沙漏進(jìn)行數(shù)值模擬優(yōu)化，選定網(wǎng)格邊長為5 mm. 表2和表3中，為材料密度，為彈性模量，為泊松比，為鋼筋屈服應(yīng)力，為切線模量，為硬化參 數(shù)，為應(yīng)變率參數(shù)，為有效塑性應(yīng)變，為拉伸極限強(qiáng)度，為剪切極限強(qiáng)度，為斷裂韌性，為剪力傳遞系數(shù)。

表2 鋼筋模型材料參數(shù)Tab.2 Reinforcement material parameters

表3 地基材料參數(shù)Tab.3 Foundation material parameters

2 仿真結(jié)果驗(yàn)證與分析

本研究針對3種構(gòu)型重墻各進(jìn)行了一次現(xiàn)場試驗(yàn)，依次為200 kg TNT當(dāng)量、4 m爆距(D1構(gòu)型)，25 kg TNT當(dāng)量、2 m爆距(D2構(gòu)型)和300 kg TNT當(dāng)量、5 m爆距(D3構(gòu)型)3種工況。前兩種工況的比例距離均為0.684 m/kg，故D1構(gòu)型和D2構(gòu)型重墻受到相同的超壓峰值(簡稱超壓)作用；D3構(gòu)型爆炸工況的比例距離為0.747 m/kg，超壓較大。

在試驗(yàn)和數(shù)值模擬中，3種構(gòu)型在爆炸載荷作用下的破壞特征如表4所示。在爆炸沖擊波作用下，3種構(gòu)型的磚墻結(jié)構(gòu)均發(fā)生失效破壞，屋架頂板與重墻頂板均被掀飛。立柱在爆炸沖擊下均發(fā)生了不同程度的傾覆轉(zhuǎn)動，而立柱和地基本身沒有發(fā)生明顯塑性形變。D1構(gòu)型屋架的縱向梁(垂直于重墻)和靠近重墻的橫向梁均在爆炸載荷下掉落；在數(shù)值計(jì)算結(jié)果中，梁具有相同斷裂破壞形式，除遠(yuǎn)離重墻端的屋架梁未被破壞，其余均脫離主體，處于動態(tài)飛散階段。D2構(gòu)型屋架側(cè)梁發(fā)生掉落，屋架立柱和屋架梁在爆炸沖擊下未發(fā)生明顯形變，模擬中屋架梁柱發(fā)生部分彈性彎曲形變。D3構(gòu)型屋架外側(cè)頂梁發(fā)生了破壞，梁兩側(cè)的混凝土保護(hù)層均被破壞，剩鋼筋起連接作用，在數(shù)值計(jì)算結(jié)果中，梁斷裂破壞形態(tài)與試驗(yàn)一致，不過還處于動態(tài)飛散階段。

根據(jù)美國統(tǒng)一設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)UFC 3-340-02結(jié)構(gòu)抗偶然爆炸手冊，將結(jié)構(gòu)的爆后最大傾角作為結(jié)構(gòu)損傷分析的判據(jù)。由于試驗(yàn)和數(shù)值模擬中采用點(diǎn)爆源，重墻受到的爆炸載荷由跨中向兩側(cè)衰減，因此重墻在不同跨度上表現(xiàn)出不同的爆后傾角，其中兩側(cè)翼墻處傾角最小，跨中區(qū)域具有最大傾角，即殘余傾角. 各構(gòu)型重墻的跨中爆后最大傾角參數(shù)及模擬誤差如表5所示，傾角均在爆后0.5 s時進(jìn)行測量，此時重墻形變均已穩(wěn)定。與試驗(yàn)結(jié)果相比，數(shù)值模擬所得各構(gòu)型重墻爆后殘余傾角參數(shù)的最大誤差為6.3%，可認(rèn)為本文數(shù)值模型參數(shù)能較好地反映結(jié)構(gòu)的抗爆響應(yīng)特性。

表4 試驗(yàn)與數(shù)值模擬破壞形態(tài)對比

表5 重墻殘余傾角及誤差Tab.5 Residual dip angles and errors of blast resistant walls

3 ConWep加載

研究爆炸載荷作用下結(jié)構(gòu)的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)、評估結(jié)構(gòu)的防護(hù)能力，首先需要分析爆炸所產(chǎn)生的沖擊載荷和爆炸沖擊波的傳播規(guī)律。目前主要的爆炸沖擊載荷加載方法有三角波加載、流體與固體(簡稱流固)耦合以及ConWep算法。

ConWep是美國軍方基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)開發(fā)的爆炸載荷計(jì)算程序，可準(zhǔn)確高效地計(jì)算結(jié)構(gòu)受到的外爆沖擊波載荷。對于給定的爆炸源點(diǎn)、加載面、爆炸類型和TNT當(dāng)量，ConWep算法可根據(jù)加載方向和距離，計(jì)算得到加載面上不同點(diǎn)的載荷時程曲線，并以此進(jìn)行加載，ConWep算法加載原理如圖3所示。

圖3 ConWep算法加載原理Fig.3 Principle of ConWep algorithm loading

ConWep算法直接將計(jì)算得到的載荷加載于流體或者固體單元表面，其載荷隨時間和空間變化。對比三角波加載，ConWep算法增加了空間維度，考慮了加載點(diǎn)的差異性。相比于需要建立空氣和炸藥單元的流固耦合方法，ConWep算法不需要考慮爆炸沖擊波在介質(zhì)中的傳播過程，大大提高了計(jì)算效率，節(jié)省了計(jì)算周期，而且不會產(chǎn)生因流固耦合計(jì)算所導(dǎo)致的誤差，綜合考慮到計(jì)算效率和精度，本研究選用ConWep算法進(jìn)行爆炸載荷的加載。

在LS-DYNA軟件中，可通過關(guān)鍵字LOAD_BLAST實(shí)現(xiàn)ConWep算法，此算法適用于比例距離范圍為0.178～40 m/kg的半球形波。為了驗(yàn)證ConWep算法施加爆炸載荷方法的可靠性，將其與流固耦合算法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，對比內(nèi)容為重墻跨中半高處質(zhì)點(diǎn)的位移時程曲線(見圖4)。二者計(jì)算得到的位移時程曲線相似，3種構(gòu)型的最大誤差為8%，最大殘余誤差為5.4%，可認(rèn)為采用ConWep算法的加載方式進(jìn)行端面重墻的損傷規(guī)律研究是可行的。

圖4 流固耦合算法與ConWep算法位移時程曲線Fig.4 Comparison of FSI algorithm and ConWep algorithm

使用ConWep算法對端面重墻施加爆炸載荷，如圖5所示，沖擊波加載區(qū)域?yàn)閳D5所示粉色部分。炸藥放置于地面且位于重墻對稱面上，爆距為炸藥中心點(diǎn)到重墻表面的距離。

圖5 重墻結(jié)構(gòu)受ConWep算法加載示意圖Fig.5 Schematic of ConWep algorithm loading on blast resistant wall

4 抗爆損傷評估

基于試驗(yàn)結(jié)果，參考美國標(biāo)準(zhǔn)UFC 3-340-02結(jié)構(gòu)抗偶然爆炸手冊第4章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)損傷劃分方法，以重墻的跨中最大傾角作為鋼筋混凝土端面重墻結(jié)構(gòu)破壞等級劃分的關(guān)鍵參數(shù)。將隔離重墻跨中最大傾角(即殘余傾角)為2°和6°作為輕度破壞、中度破壞和嚴(yán)重破壞的臨界值，具體如表6所示。

表6 破壞等級劃分Tab.6 Damage level classification

在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷評估前，需要先定義結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊波載荷下的破壞準(zhǔn)則。本研究主要關(guān)注重墻結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊波載荷下的損傷等級評估，為了綜合考慮超壓和超壓作用時間兩個因素對損傷等級的影響，采取超壓—沖量準(zhǔn)則來評估端面重墻在爆炸沖擊波載荷作用下的損傷程度。

在數(shù)值計(jì)算中，通過調(diào)節(jié)炸藥當(dāng)量和爆炸距離來控制超壓和沖量，以重墻傾斜角度為標(biāo)準(zhǔn)，繪制出一系列使重墻達(dá)到相應(yīng)損傷程度的超壓和沖量組合，這一系列組合點(diǎn)的連線即是重墻在該損傷程度下的-曲線。Oswald等基于SDOF方法，對爆炸載荷下結(jié)構(gòu)體系的-響應(yīng)特征進(jìn)行分析，提出了(1)式所示的雙曲函數(shù)擬合經(jīng)驗(yàn)公式：

(1)

式中：和分別為-曲線的超壓漸近線值和沖量漸近線值；和為與損傷程度相關(guān)的常數(shù)。

利用(1)式對鋼筋混凝土重墻D1和D2構(gòu)型的破壞等級-曲線進(jìn)行擬合，得到如圖6、圖7所示-曲線以及(2)式、(3)式所示的擬合公式：

D1構(gòu)型：

(2)

D2構(gòu)型：

(3)

圖6 D1重墻構(gòu)型的破壞等級劃分p-I曲線Fig.6 p-I curves of damage level classification of D1

圖7 D2重墻構(gòu)型的破壞等級劃分p-I曲線Fig.7 p-I curves of damage level classification of D2

在進(jìn)行D3構(gòu)型的-曲線擬合時，曲線在高超壓低沖量的載荷區(qū)存在右傾趨勢，失去沖量漸近幾何特征，如圖8所示。此種情況廣泛出現(xiàn)在文獻(xiàn)[10,25-26]中。因此對D3構(gòu)型的-曲線采用對數(shù)多項(xiàng)式擬合，得到(4)式所示擬合公式：

圖8 D3重墻構(gòu)型的破壞等級劃分p-I曲線Fig.8 p-I curves of damage level classification of D3

D3構(gòu)型：

(4)

D3構(gòu)型的-曲線在同一沖量下，存在兩個超壓符合損傷等級劃分的判斷準(zhǔn)則，如圖8所示。在相同沖量下(如1 400 kPa·ms)，隨著超壓的增大(比例距離的減小)，重墻會從重度損傷過渡到中度損傷。這是因?yàn)镈3在此過程中破壞形式發(fā)生了變化，以重墻殘余傾角為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行損傷評估時，相同沖量不同超壓導(dǎo)致不同破壞形式的重墻恰好達(dá)到相同的殘余傾角，即表現(xiàn)為相同的損傷等級。

圖9所示為D3構(gòu)型在不同超壓(不同比例距離)下，達(dá)到6°殘余傾角時的跨中剖視圖。在比例距離為1 m/kg(超壓較大)時，重墻跨中上半段無明顯變形，在下半段出現(xiàn)彎剪塑性形變；在比例距離為5 m/kg(超壓較小)時，重墻整體呈彎曲姿態(tài)。

圖9 同一沖量下重墻的破壞形態(tài)Fig.9 Failure mode of wall under the same impulse

在高超壓區(qū)，重墻已經(jīng)發(fā)生了彎剪或者直剪破壞，而在低超壓區(qū)，重墻只發(fā)生彎曲破壞。在沖量相同時，超壓較大意味著載荷作用時間較短，重墻底部的剪應(yīng)力迅速增大到屈服應(yīng)力，而此時彎曲位移還未充分發(fā)展，因此重墻約束較強(qiáng)的底部易發(fā)生彎剪或者剪切破壞；超壓較小時，重墻的剪應(yīng)力較小，在相同沖量載荷下，重墻在較長時間里彎曲變形可以充分發(fā)展，故更傾向于發(fā)生彎曲破壞。

圖10 3種構(gòu)型重墻的p-I曲線Fig.10 p-I curves of blast resistant walls

D3構(gòu)型相對于D1構(gòu)型和D2構(gòu)型，其尺寸較大，更容易形成彎剪和直剪破壞，因此在圖8所示的超壓沖量區(qū)域內(nèi)，D3在高壓區(qū)域表現(xiàn)出右傾趨勢。而D1和D2構(gòu)型在本研究中最大超壓載荷內(nèi)還未表現(xiàn)出-曲線右傾現(xiàn)象?？烧J(rèn)為D3構(gòu)型在超壓低于600 kPa時與D1和D2構(gòu)型具有相同的破壞形式。對比三者-曲線(見圖10)和擬合公式，可以看到3種構(gòu)型的超壓漸近線相差不大，而沖量漸近線具有明顯差距。對比各構(gòu)型的沖量漸近線，D2構(gòu)型分別在沖量為505 kPa·ms和704 kPa·ms時即進(jìn)入中度和重度破壞，而D1構(gòu)型的沖量臨界值分別為917 kPa·ms和1 255 kPa·ms. 因此可認(rèn)為，在相同的損傷等級內(nèi)，D1構(gòu)型所能承受的爆炸載荷閾值大于D2構(gòu)型。當(dāng)爆炸載荷超壓低于600 kPa時，D3與D1構(gòu)型-曲線的沖量漸近線相差較小，可認(rèn)為D3構(gòu)型與D1構(gòu)型-曲線相似；當(dāng)超壓大于600 kPa時，D3構(gòu)型的破壞形式發(fā)生變化，其爆炸載荷閾值超過D1構(gòu)型。

圖10所示為3種構(gòu)型的鋼筋混凝土端面重墻損傷等級劃分-曲線，可以用于評估相似尺寸隔離重墻結(jié)構(gòu)在內(nèi)爆沖擊波載荷下的損傷等級。

同時作出3種構(gòu)型重墻損傷等級劃分的-曲線(圖11)和對應(yīng)的擬合公式：

D1構(gòu)型：

(5)

D2構(gòu)型：

(6)

D3構(gòu)型：

(7)

圖11 3種構(gòu)型重墻的損傷等級劃分Q-R曲線Fig.11 Q-R curves of damage level classification of 3 walls

對比-曲線，D2構(gòu)型的兩條損傷等級分界線始終處于較低位置，在相同設(shè)計(jì)距離下，其容許TNT當(dāng)量最低。在近距離區(qū)域(小于7 m)內(nèi)，D1和D3構(gòu)型的兩條損傷等級分界線相差較小，可認(rèn)為其D3構(gòu)型與D1構(gòu)型-曲線相似；當(dāng)距離大于7 m時，D1構(gòu)型在相同距離處的容許TNT當(dāng)量逐漸大于D3構(gòu)型。本文-曲線可為鋼筋混凝土工業(yè)建筑在爆炸沖擊載荷下的庫容和安全距離設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

5 結(jié)論

本文分別基于TNT藥量為25 kg、200 kg和300 kg，比例距離為0.684 m/kg和0.747 m/kg的現(xiàn)場試驗(yàn)，開展具有不同構(gòu)型的3種鋼筋混凝土端面重墻結(jié)構(gòu)在大當(dāng)量TNT爆炸下的抗爆破壞規(guī)律數(shù)值模擬研究。主要得到以下結(jié)論：

1) 建立的數(shù)值仿真模型能較好反映重墻及附屬結(jié)構(gòu)的抗爆響應(yīng)特性。數(shù)值模擬得到的重墻及其后方屋架結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)與試驗(yàn)結(jié)果相似，3種構(gòu)型重墻的殘余傾角的最大誤差為6.3%. 同時，利用ConWep算法進(jìn)行爆炸載荷的加載是可行的，ConWep和流固耦合算法計(jì)算得到的質(zhì)點(diǎn)位移時程曲線，最大誤差不超過8%，最大殘余誤差不超過5.4%.

2) 以重墻的跨中傾角2°和6°為損傷等級劃分依據(jù)，開展不同TNT當(dāng)量和爆炸距離的工況計(jì)算，得到了評估重墻結(jié)構(gòu)抗爆破壞規(guī)律的-曲線和-曲線，可為鋼筋混凝土工業(yè)建筑在爆炸沖擊載荷下的損傷評估和庫容與安全距離設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

3) 對于端面重墻，不同尺寸的相似結(jié)構(gòu)抗爆性能具有差異。對比3種構(gòu)型重墻，小尺寸D2構(gòu)型的抗爆性能最差，在相同破壞等級下，所能承受的爆炸沖擊波載荷閾值最低。當(dāng)爆炸載荷超壓較小時，D3構(gòu)型與D1構(gòu)型抗爆性能相近；當(dāng)超壓較大時，D3構(gòu)型的破壞形式由彎曲破壞轉(zhuǎn)變?yōu)閺澕羝茐?，?曲線發(fā)生右傾現(xiàn)象。此時采取重墻殘余傾角作為損傷等級評判標(biāo)準(zhǔn)，并不能描述重墻在不同沖擊波載荷下的破壞形式，需要綜合考慮其他損傷指標(biāo)。