沖擊荷載下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

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1、沖擊荷載下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析摘耍：通過(guò)建立模型，對(duì)結(jié)構(gòu)承受沖擊荷載作用的內(nèi)力加以分析，分析結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下易失效的部位，得到一些對(duì)工程實(shí)際有價(jià)值的結(jié)論。關(guān)鍵詞：沖擊荷載;失效部位；承載力；穩(wěn)左性Abstract:throughthemodelbuilding,thestructureunderimpactloadingtheanalysisoftheinternalforce,analyzesthestructureunderimpactloadingofthefailureofeasyparts,getsomeoftheengine

2、eringpracticevaluableresuIts.Keywords:impactload;Failureparts;Bearingcapacity;stability中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1.引言近年來(lái)，由于恐怖襲擊或爆炸引起的建筑物受沖擊荷載作用的申件越來(lái)越多，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了惡劣的影響，而沖擊作用對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的破壞作用巨大，往往會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡事故，逐漸引起了工程界的研究與社會(huì)各界的關(guān)注。當(dāng)建筑物承受沖擊力作用后，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部?jī)?nèi)力分布情況往往較為復(fù)雜，通常情況下，由于建筑物在短時(shí)內(nèi)受到了較大作

3、用的力，結(jié)構(gòu)內(nèi)積聚大量的能量，從而首先表現(xiàn)在引起結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件的破壞，使得整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，內(nèi)力分布的變化引起各構(gòu)件的承載力不足或構(gòu)件失穩(wěn)，進(jìn)而使各構(gòu)件逐步遭到破壞，最終引起建筑物的整體破壞。沖擊荷載作為偶然荷載，具有其不確定性，當(dāng)沖擊荷載作用時(shí)，其對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞較難加以預(yù)測(cè)，美國(guó)的AlbllhassanAstaneh指出阻止偶然荷載破壞需設(shè)置外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)及提高自身的強(qiáng)度［1］。熊世樹(shù)認(rèn)為防御連續(xù)性倒塌的方法是提供備用的傳力路徑［2］。朱炳寅在對(duì)莫斯科中國(guó)貿(mào)易中心設(shè)計(jì)時(shí)提出局部抗力增強(qiáng)的設(shè)計(jì)［3］。但結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下失效構(gòu)件位置

4、往往難以確定，木文通過(guò)計(jì)算，對(duì)構(gòu)件易失效部位加以分析。2?計(jì)算方法2.1計(jì)算模型由于沖擊荷載的特殊性，很難進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在其理論研究中，往往通過(guò)電算法進(jìn)行模擬，本文以白卡紙為材料，材料性能參數(shù)見(jiàn)表lo通過(guò)計(jì)算并制作模型，在加載臺(tái)上進(jìn)行加載。模型主題結(jié)構(gòu)為三層框架結(jié)構(gòu),首層高度200mm,笫二層高度400mm,笫三層高度550mm,每層平面為200mmX200mm,頂部施加15kg靜載，第二層水平方向施加沖擊荷載，沖擊荷載通過(guò)加載裝置施加，其大小為5kg荷載塊下落100伽產(chǎn)生的荷載，加載示意圖如圖lc圖1加載示意圖表1材料參數(shù)表質(zhì)量密度

5、(t/)彈性模量(N/)屈服強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗剪強(qiáng)度(MPa)0.7915004.715101.2荷載計(jì)算欲求得被沖擊物中最大動(dòng)應(yīng)力和最大動(dòng)變形，可使用能量法近似計(jì)算出值，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，二+V,其中V二Q(h+),二，式中，沖擊物的動(dòng)能為零，為沖擊物的全部能量，為完全轉(zhuǎn)變?yōu)楸粵_擊物的彈性變形能，V為沖擊物的勢(shì)能，Q為沖擊物質(zhì)量，h為沖擊物下落高度，為沖擊瞬間彈性系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)變形，為動(dòng)荷載，為彈性系數(shù)，為彈性系統(tǒng)在靜荷載作用下產(chǎn)生的靜變形。所以可得，；2.3結(jié)構(gòu)模型計(jì)算由于模型承受豎向荷載主要集中在頂部位置，為防止

6、承受荷載的梁產(chǎn)生較大撓度，加入斜向支撐，當(dāng)模型僅受豎向靜荷載作用時(shí)，結(jié)構(gòu)的主要控制因素為截面的承載力，利用圓環(huán)截面構(gòu)件建立滿足豎向荷載承載力需求的模型如圖2、表2。圖2模型示意圖表2模型主要構(gòu)件截面參數(shù)柱斜撐頂層、中間層梁底層梁內(nèi)徑8mm6mm6mm4mm層數(shù)3333當(dāng)模型承受橫向沖擊荷載，為研究結(jié)構(gòu)整體在沖擊作用下的影響，避免結(jié)構(gòu)因沖擊連接構(gòu)件破壞而整體受力不明顯的影響，將沖擊連接構(gòu)件二層加載位置梁兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)上以共同受力，利用前述動(dòng)荷載計(jì)算方法求得沖擊荷載，當(dāng)沖擊荷載作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件均呈現(xiàn)出不滿足狀態(tài),如圖30圖3沖擊荷載

7、作用下內(nèi)力圖其現(xiàn)象主要表現(xiàn)為以下兒點(diǎn)：（1）柱中內(nèi)力增大，致使柱正截面承載力不足，應(yīng)力比增大4?9倍;（2）沖擊荷載作用，使得柱承受壓力增大，柱難以滿足穩(wěn)定性的要求；（3）梁截面內(nèi)力增大，承載力不足，撓度過(guò)大。由以上現(xiàn)象不難發(fā)現(xiàn)，沖擊荷載的作用，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布發(fā)生了較大的變化，首先，柱中內(nèi)力顯著增大，原有截面不足以滿足內(nèi)力的改變，需增大截面或增加承力構(gòu)件，其中底層柱更為嚴(yán)重。其次，梁端傳來(lái)過(guò)大的力，使梁中產(chǎn)生較大的彎矩，需增大截面或改變傳力途徑以減少梁中內(nèi)力。因此，在沖擊荷載作用下，結(jié)構(gòu)破壞的形式主要有以下兒種：（1）當(dāng)節(jié)點(diǎn)連接不牢靠

8、時(shí)，當(dāng)內(nèi)力突然發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)首先發(fā)生破壞，由節(jié)點(diǎn)的破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體破壞；（2）柱中承受壓力過(guò)大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，當(dāng)柱產(chǎn)生彎曲或其他損壞，進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)力重分布，致使結(jié)構(gòu)破壞，其中結(jié)構(gòu)底部的柱易首先發(fā)生破壞，即地層易先于