[发明专利]含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法

说明书

本发明涉及一种含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法，属于抗爆设计技术领域，具体的柔性刚性临界结构指的是：线性爆炸荷载作用时长t_i数值恰为结构振动达到弹性振动最大值时刻，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力开始进行塑性振动，在某一时刻t_m，达到了结构总的弹塑性位移最大值y_m；根据爆炸对建筑结构的作用过程，将该过程分为爆炸荷载作用弹性阶段强迫振动和爆炸荷载卸载塑性阶段自由振动两个阶段；通过对上述不同的阶段的计算，分考虑结构类型及结构阻尼对爆炸荷载动力系数的影响，尽量使设计的建筑结构更符合实际，在降低成本的同时，满足抗爆要求。

技术领域

本发明涉及一种含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法，属于抗爆设计技术领域。

背景技术

目前，现有的建筑物在进行抗爆设计时，均需要考虑抗爆结构构件的抗爆能力。常规爆炸施加在结构上的爆炸荷载作用时长t_i很短，我国及国外人防结构进行抗爆设计时，按等冲量线性荷载处理，进一步将该爆炸动荷载超压峰值Δp_m与结构弹塑性阶段抗力动力系数k_h相乘后，作为静载进行结构抗爆设计数值。其中规范给出的动力系数k_h公式，未考虑结构阻尼的影响，也未考虑进行抗爆设计的结构类型，导致对实际结构精准化设计缺乏有力支撑，也造成了建筑结构在抗爆设计时，设计偏保守，在部分应用环境中，这种设计，将造成建设成本的增加。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法，所述的柔性刚性临界结构指的是：爆炸荷载作用时长t_i数值恰为结构振动达到弹性振动最大值y_i时刻，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力开始进行塑性振动，在某一时刻t_m，达到了结构总的弹塑性位移最大值y_m；

根据爆炸对建筑结构的作用过程，将该过程分为爆炸荷载作用弹性阶段强迫振动和爆炸荷载卸载塑性阶段自由振动两个阶段；

a、爆炸荷载作用弹性阶段强迫振动

在弹性阶段且在荷载作用时长范围0＜t≤t_i内，动力等效体系的运动微分方程为：

其中，t为结构振动时间参数，t_i为爆炸荷载持续时长，M_e为弹性阶段等效结构质量，C_e为弹性阶段等效结构阻尼，K_e为弹性阶段等效结构刚度，为结构等效体系振动加速度，为结构等效体系振动速度，y为结构等效体系振动位移，ΔP_e(t)为结构承受的随时间t变化的爆炸动荷载，等效结构系数计算公式分别为：

其中，m为真实结构每延米质量，l为真实结构跨长，ξ为真实结构阻尼比，K为真实结构刚度，k_M为弹性阶段质量变换系数，k_L为弹性阶段荷载变换系数。由于爆炸冲击荷载持续时间非常短，可简化为等冲量的线性荷载，我国防护工程规范推荐采用的爆炸荷载为：

其中，t_i为爆炸荷载作用时长，Δp_m为爆炸荷载超压峰值，结构承受爆炸荷载之前的初始位移及速度均为0，求解该微分方程后，可确定此阶段位移和速度表达式为：