冲击荷载下的结构内力分析

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1、冲击荷载下的结构内力分析摘耍：通过建立模型，对结构承受冲击荷载作用的内力加以分析，分析结构在冲击荷载作用下易失效的部位，得到一些对工程实际有价值的结论。关键词：冲击荷载;失效部位；承载力；稳左性Abstract:throughthemodelbuilding,thestructureunderimpactloadingtheanalysisoftheinternalforce,analyzesthestructureunderimpactloadingofthefailureofeasyparts,getsomeoftheengine

2、eringpracticevaluableresuIts.Keywords:impactload;Failureparts;Bearingcapacity;stability中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1.引言近年来，由于恐怖袭击或爆炸引起的建筑物受冲击荷载作用的申件越来越多，对社会产生了恶劣的影响，而冲击作用对建筑物结构的破坏作用巨大，往往会产生较大的经济损失及人员伤亡事故，逐渐引起了工程界的研究与社会各界的关注。当建筑物承受冲击力作用后，在结构内部内力分布情况往往较为复杂，通常情况下，由于建筑物在短时内受到了较大作

3、用的力，结构内积聚大量的能量，从而首先表现在引起结构局部构件的破坏，使得整体结构的内力重分布，内力分布的变化引起各构件的承载力不足或构件失稳，进而使各构件逐步遭到破坏，最终引起建筑物的整体破坏。冲击荷载作为偶然荷载，具有其不确定性，当冲击荷载作用时，其对结构产生破坏较难加以预测，美国的AlbllhassanAstaneh指出阻止偶然荷载破坏需设置外围防护结构及提高自身的强度［1］。熊世树认为防御连续性倒塌的方法是提供备用的传力路径［2］。朱炳寅在对莫斯科中国贸易中心设计时提出局部抗力增强的设计［3］。但结构在冲击荷载作用下失效构件位置

4、往往难以确定，木文通过计算，对构件易失效部位加以分析。2•计算方法2.1计算模型由于冲击荷载的特殊性，很难进行现场试验，在其理论研究中，往往通过电算法进行模拟，本文以白卡纸为材料，材料性能参数见表lo通过计算并制作模型，在加载台上进行加载。模型主题结构为三层框架结构,首层高度200mm,笫二层高度400mm,笫三层高度550mm,每层平面为200mmX200mm,顶部施加15kg静载，第二层水平方向施加冲击荷载，冲击荷载通过加载装置施加，其大小为5kg荷载块下落100伽产生的荷载，加载示意图如图lc图1加载示意图表1材料参数表质量密度

5、(t/)弹性模量(N/)屈服强度(MPa)抗压强度(MPa)抗剪强度(MPa)0.7915004.715101.2荷载计算欲求得被冲击物中最大动应力和最大动变形，可使用能量法近似计算出值，根据机械能守恒定律，二+V,其中V二Q(h+),二，式中，冲击物的动能为零，为冲击物的全部能量，为完全转变为被冲击物的弹性变形能，V为冲击物的势能，Q为冲击物质量，h为冲击物下落高度，为冲击瞬间弹性系统产生的动变形，为动荷载，为弹性系数，为弹性系统在静荷载作用下产生的静变形。所以可得，；2.3结构模型计算由于模型承受竖向荷载主要集中在顶部位置，为防止

6、承受荷载的梁产生较大挠度，加入斜向支撑，当模型仅受竖向静荷载作用时，结构的主要控制因素为截面的承载力，利用圆环截面构件建立满足竖向荷载承载力需求的模型如图2、表2。图2模型示意图表2模型主要构件截面参数柱斜撑顶层、中间层梁底层梁内径8mm6mm6mm4mm层数3333当模型承受横向冲击荷载，为研究结构整体在冲击作用下的影响，避免结构因冲击连接构件破坏而整体受力不明显的影响，将冲击连接构件二层加载位置梁两侧的节点上以共同受力，利用前述动荷载计算方法求得冲击荷载，当冲击荷载作用在结构上时，结构各构件均呈现出不满足状态,如图30图3冲击荷载

7、作用下内力图其现象主要表现为以下儿点：（1）柱中内力增大，致使柱正截面承载力不足，应力比增大4〜9倍;（2）冲击荷载作用，使得柱承受压力增大，柱难以满足稳定性的要求；（3）梁截面内力增大，承载力不足，挠度过大。由以上现象不难发现，冲击荷载的作用，使结构内力分布发生了较大的变化，首先，柱中内力显著增大，原有截面不足以满足内力的改变，需增大截面或增加承力构件，其中底层柱更为严重。其次，梁端传来过大的力，使梁中产生较大的弯矩，需增大截面或改变传力途径以减少梁中内力。因此，在冲击荷载作用下，结构破坏的形式主要有以下儿种：（1）当节点连接不牢靠

8、时，当内力突然发生变化，节点首先发生破坏，由节点的破坏导致结构的整体破坏；（2）柱中承受压力过大，容易产生失稳破坏，当柱产生弯曲或其他损坏，进一步导致内力重分布，致使结构破坏，其中结构底部的柱易首先发生破坏，即地层易先于