Acta Armamentarii ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 4039-4051.doi: 10.12382/bgxb.2023.0960
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YIN Wenjun1, CHENG Shuai1, LIU Wenxiang1, LIAO Zhen1, MA Long1, ZHAO Bin2, ZHANG Dezhi1,*()
Received:
2023-09-20
Online:
2024-01-15
Contact:
ZHANG Dezhi
CLC Number:
YIN Wenjun, CHENG Shuai, LIU Wenxiang, LIAO Zhen, MA Long, ZHAO Bin, ZHANG Dezhi. Experimental Study on Dynamic Response of Upper Structure of High-rise Building under Far-field Explosion Shock Wave Loading[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 4039-4051.
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物理性能 | 物理参数 | 量纲 | 相似系数 | 试验选用 相似系数 |
---|---|---|---|---|
几何性能 | 长度 | L | SL | 1/30 |
材料性能 | 弹性模量 | ML-1T-2 | Sσ | 0.25 |
质量密度 | ML-3 | Sρ | 0.75 | |
应变 | 1 | 1 | 1 | |
动力响应 | 周期 | T | ST | 0.0577 |
加速度 | LT-2 | Sa | 10 |
Table 1 Main physical similarity coefficientsin the scaled model
物理性能 | 物理参数 | 量纲 | 相似系数 | 试验选用 相似系数 |
---|---|---|---|---|
几何性能 | 长度 | L | SL | 1/30 |
材料性能 | 弹性模量 | ML-1T-2 | Sσ | 0.25 |
质量密度 | ML-3 | Sρ | 0.75 | |
应变 | 1 | 1 | 1 | |
动力响应 | 周期 | T | ST | 0.0577 |
加速度 | LT-2 | Sa | 10 |
区域编号 | 方向 | 梁 | 柱 | 板 | 剪力墙 |
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | 迎爆面 | 少部分梁构件受弯破坏,混凝土开裂或脱落,破坏构件主要集中于中梁;大部分仍保持完好;毁伤数占迎爆面全部梁构件的比例约为40% | 底部(1~3层)中柱构件在剪力作用下破坏严重,其余部分基本保持完好;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为17% | 部分楼板存在扩张型裂纹,但除第9层外大部分保持完整 | 底部剪力墙体完全破坏或脱落,但随着高度的增加,毁伤程度降低;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为100% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 测点处部分墙体破坏严重 | |
侧面 | 基本保持完好,存在少量裂纹 | 基本保持完好 | 基本保持完好 | 底部部分混凝土脱落 | |
Ⅱ | 迎爆面 | 整体破坏较为严重,部分构件混凝土完全脱落,产生贯穿性裂纹;毁伤数量占迎爆面全部梁构件的比例约为78% | 15~17层柱构件破坏严重,部分构件混凝土完全脱落,钢筋裸露;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为17% | 楼板破坏程度较区域Ⅰ更为严重,中间部分存在明显的隆起现象 | 部分混凝土墙体脱落,较区域Ⅰ毁伤程度减轻;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为95% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 测点处部分墙体破坏严重 | |
侧面 | 靠近迎爆面一侧的侧梁破坏较为严重,部分混凝土脱落 | 基本保持完好 | 基本保持完好 | 部分靠近迎爆面一侧的混凝土墙体脱落 | |
Ⅲ | 迎爆面 | 基本保持完整,部分梁构件存在横向裂纹;毁伤数量占迎爆面全部梁构件的比例约为56% | 毁伤程度较为严重,较多构件存在剪切破坏,部分混凝土脱落,少量柱构件完全摧毁甚至消失;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为43% | 顶部楼板完全隆起,与梁、柱构件脱离,其余部分基本保持完整;顶部结构已完全丧失使用性和安全性要求 | 剪力墙体基本保持完好,少部分区域存在扩张性裂纹;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为67% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | |
侧面 | 基本保持完好 | 少量柱构件存在部分混凝土脱落,基本保持完好 | 顶部靠近迎爆面一侧存在轻微隆起,基本保持完好 | 基本保持完好 |
Table 2 Failure pattern analysis of Model A
区域编号 | 方向 | 梁 | 柱 | 板 | 剪力墙 |
---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | 迎爆面 | 少部分梁构件受弯破坏,混凝土开裂或脱落,破坏构件主要集中于中梁;大部分仍保持完好;毁伤数占迎爆面全部梁构件的比例约为40% | 底部(1~3层)中柱构件在剪力作用下破坏严重,其余部分基本保持完好;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为17% | 部分楼板存在扩张型裂纹,但除第9层外大部分保持完整 | 底部剪力墙体完全破坏或脱落,但随着高度的增加,毁伤程度降低;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为100% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 测点处部分墙体破坏严重 | |
侧面 | 基本保持完好,存在少量裂纹 | 基本保持完好 | 基本保持完好 | 底部部分混凝土脱落 | |
Ⅱ | 迎爆面 | 整体破坏较为严重,部分构件混凝土完全脱落,产生贯穿性裂纹;毁伤数量占迎爆面全部梁构件的比例约为78% | 15~17层柱构件破坏严重,部分构件混凝土完全脱落,钢筋裸露;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为17% | 楼板破坏程度较区域Ⅰ更为严重,中间部分存在明显的隆起现象 | 部分混凝土墙体脱落,较区域Ⅰ毁伤程度减轻;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为95% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 测点处部分墙体破坏严重 | |
侧面 | 靠近迎爆面一侧的侧梁破坏较为严重,部分混凝土脱落 | 基本保持完好 | 基本保持完好 | 部分靠近迎爆面一侧的混凝土墙体脱落 | |
Ⅲ | 迎爆面 | 基本保持完整,部分梁构件存在横向裂纹;毁伤数量占迎爆面全部梁构件的比例约为56% | 毁伤程度较为严重,较多构件存在剪切破坏,部分混凝土脱落,少量柱构件完全摧毁甚至消失;毁伤数量占迎爆面全部柱构件的比例约为43% | 顶部楼板完全隆起,与梁、柱构件脱离,其余部分基本保持完整;顶部结构已完全丧失使用性和安全性要求 | 剪力墙体基本保持完好,少部分区域存在扩张性裂纹;毁伤数量占迎爆面全部剪力墙构件的比例约为67% |
背爆面 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | 基本保持完整 | |
侧面 | 基本保持完好 | 少量柱构件存在部分混凝土脱落,基本保持完好 | 顶部靠近迎爆面一侧存在轻微隆起,基本保持完好 | 基本保持完好 |
参数 | 测点编号 | ||||
---|---|---|---|---|---|
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | |
坐标/cm | 141120 | 13168 | 138225 | 130170 | 5122 |
位移峰值/cm | 0.41 | 0.58 | 0.75 | 0.57 | 0.46 |
峰值到时/ms | 26.2 | 28.6 | 35.7 | 30.9 | 26.9 |
Table 3 Displacement data at different measuring points of Model B
参数 | 测点编号 | ||||
---|---|---|---|---|---|
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | |
坐标/cm | 141120 | 13168 | 138225 | 130170 | 5122 |
位移峰值/cm | 0.41 | 0.58 | 0.75 | 0.57 | 0.46 |
峰值到时/ms | 26.2 | 28.6 | 35.7 | 30.9 | 26.9 |
参数 | 模型A | 模型B |
---|---|---|
爆心距/m | 3.5 | 7.6 |
爆炸比距离/ (m·kg-1/3) | 1.75 | 3.80 |
物理毁伤描述 | 模型梁、柱、剪力墙等结构件部分发生中度以上破坏,出现局部混凝土脱落、压碎等现象 | 梁、柱、剪力墙基本保持完好,只有顶层各有一根中柱和中梁发生断裂,顶部楼板微微隆起,但未脱离梁柱等结构件 |
构件毁伤比例 | 约10%的楼板发生破坏,10%以下的梁、柱构件破坏 | 极少数梁、柱构件破坏,比例小于2% |
修复难度 | 承重构件发生破坏,原型需使用大型设备修复 | 承重构件未发生明显破坏,所遭破坏构件均为次要构件,建筑承载力未受影响,无需动用大型设备修复 |
功能损伤描述 | 经修复后可继续使用 | 仍可继续使用 |
毁伤等级 | 中度 | 轻微 |
Table 4 Damage grade judgment of two models
参数 | 模型A | 模型B |
---|---|---|
爆心距/m | 3.5 | 7.6 |
爆炸比距离/ (m·kg-1/3) | 1.75 | 3.80 |
物理毁伤描述 | 模型梁、柱、剪力墙等结构件部分发生中度以上破坏,出现局部混凝土脱落、压碎等现象 | 梁、柱、剪力墙基本保持完好,只有顶层各有一根中柱和中梁发生断裂,顶部楼板微微隆起,但未脱离梁柱等结构件 |
构件毁伤比例 | 约10%的楼板发生破坏,10%以下的梁、柱构件破坏 | 极少数梁、柱构件破坏,比例小于2% |
修复难度 | 承重构件发生破坏,原型需使用大型设备修复 | 承重构件未发生明显破坏,所遭破坏构件均为次要构件,建筑承载力未受影响,无需动用大型设备修复 |
功能损伤描述 | 经修复后可继续使用 | 仍可继续使用 |
毁伤等级 | 中度 | 轻微 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.09.012 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.09.012 |
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