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第 21 卷第 1 期华中科技大学学报(城市科学版) V o l. 21 N o. 1
2004 年 3 月 J. of HU ST. (U rban Science Edition) M ar. 2004
爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析
魏文晖1 王勇1
(1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北武汉 430070)
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摘要: 对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析, 建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程
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分析方法. 利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波, 对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了
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实例分析, 通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比, 对其安全性进行了评估, 得到该框架结构在本次
爆破地震波作用下安全度满足要求的结论.
关键词: 爆破地震波; 刚度矩阵; 时程分析; 框架结构; 安全评估
中图分类号: TU 311. 3 文献标识码: A 文章编号: 1672 7037 (2004) 01 0010 05
框架结构在爆破地震波作用下的安全度是一发生扭转, 必须按空间体系进行分析. 另外, 在爆
个工程爆破界亟待解决的关键问题[1 ]. 虽然 GB 破地震波作用下, 结构常常进入非线性状态, 必须
6722 86《爆破安全规程》对不同类型的房屋结构按材料非线性进行求解. 对于框架结构, 按完全的
制定了安全震动速度标准, 但由于房屋个体的差三维空间结构进行非线性动力时程分析计算的工
异, 当震动速度接近或达到安全震动速度标准时, 作量太大, 程序计算时间过长. 因此采用能考虑各
结构的动力反应有较大不同, 有的结构可能已发抗侧力子结构空间协同作用和整个结构扭转反应
生破坏. 因此, 爆破作用致使周边结构发生破坏的空间协同杆系或墙体——层间模型, 即每层考
(损伤) 的情况时有发生. 虑一个集中质量, 而层的刚度由杆系或墙体形成.
由于爆破作用的特殊性和复杂性, 现有文献该方法具有基本未知量少, 计算较为简单, 计算精
在爆破地震波对周边建筑的影响方面的探讨绝大度较高的优点, 非常适合于爆破地震波作用下框
部分为定性分析或实验分析, 缺乏理论计算研究. 架结构的非线性动力时程分析计算分析.
另外, 现有的框架结构设计均以构造地震作用为
1 框架结构考虑空间协同工作侧移
设计依据, 而爆破地震波与构造地震波存在较大
差异. 因此在爆破前, 利用时程分析方法对可能发刚度矩阵的建立
生破坏(损伤) 的爆破周边结构进行理论分析和安空间协同工作分析的计算过程是首先按杆系
全度评估, 将存在安全隐患的结构进行临时加固, 形成各榀抗侧力子结构的总刚度矩阵, 然后分别
以确保爆破周边建筑的安全是很有必要的. 用在各层作用单位水平力的方法求出阶数等于层
在对普通的构造地震波作用下框架结构的动数的抗侧力子结构的侧向柔度矩阵, 对子结构的
力时程分析时, 地震波对框架结构作用方向是未侧向柔度矩阵求逆, 就可以得到子结构的侧向刚
知的, 常取其抗震作用最弱的方向(框架结构的纵度矩阵; 利用楼板在平面内刚度无穷大的假设, 根
向) 进行设计或验算, 因而可将结构简化为单榀抗据各子