砌体填充墙抗爆性能的数值模拟

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1、学校代号10532学号S12011021分类号密级公开硕士学位论文砌体填充墙抗爆性能的数值模拟学位申请人姓名张楠培养单位土木工程学院导师姓名及职称郭玉荣教授学科专业结构工程研究方向结构抗爆抗冲击论文提交日期2015年05月28日学校代号：10532学号：S12011021密级：公开湖南大学硕士学位论文砌体填充墙抗爆性能的数值模拟国家自然科学基金项目（50978096）资助教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-08-0179)资助学位申请人姓名：张楠导师姓名及职称：郭玉荣教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年05月28日论文答辩日期：2

2、015年05月31日答辩委员会主席：李正农教授NumericalsimulationofMasonryWallsunderBlastLoadingbyZHANGNanB.E.(ShijiazhuangTiedaoUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinStructureEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorGUOYu

3、rongMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均已在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：旅辦日期：令护年女月啼日学位论女版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可

4、Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１。、保密□，在年解密后适用本授权书２、不保密囚。＂＂Ｖ（请在Ｗ上相应方框内打）／作者签名：日期：來良年ＪＴ月皆百＾导师签名：曰期：曰＿；＾今托年約＾＾＾＾＾＾Ｉ砌体填充墙抗爆性能的数值模拟摘要砌体墙由于其良好的经济性在工程中得到了广泛应用。无论是作为砌体结构的主要受力部件，还是作为框架结构及框剪结构的填充部件，目前在我国仍然普遍使用。然而随着爆炸恐怖袭击事件的日益频发，相对于钢筋混凝土结构砌体墙表现出很

5、强的脆性，高速爆炸冲击荷载下砌体墙破坏产生的碎片以很高的速度抛射，会给建筑的使用者造成严重的伤害。因此自9.11恐怖袭击事件以来，世界各国的政府和研究机构对砌体墙的抗爆问题进行了广泛而深入的研究。目前砌体墙在大中小城市主要作为钢筋混凝土结构的围护构件,因此研究其在爆炸冲击荷载作用下的抗爆性能显得尤为必要。近几十年来，计算机技术及有限元技术得到很大的发展，使得利用有限元软件进行结构抗爆分析成为可能。基于以上背景，本文采用ANSYS/AUTODYN软件对砌体填充墙进行大量的有限元模拟，同时结合砌体墙的落锤冲击试验来探究砌体墙抗爆的规律。本文以12墙、24墙及加固24墙为主要研究

6、对象，并着重分析其动态响应规律，破坏过程演变及碎块抛射规律。本文完成的主要研究内容有：(1)采用有限元分析软件ANSYS/AUTODYN对近地面爆炸荷载作用下（不同比例距离作用下）砌体填充墙不同部位超压荷载分布情况进行研究分析，得出砌体墙在近距离地表爆炸作用下冲击荷载分布规律:数值模拟结果表明当距离较近时，爆炸冲击荷载在砌体墙表面分布极为不均匀，随着隔离距离的增大爆炸冲击荷载分布越来越均匀,此外发现增大爆距可以显著减小爆炸超压荷载。(2)对12墙，24墙，加固24墙进行近距离手提箱包炸弹作用下的抗爆数值模拟，以观察各砌体填充墙在爆炸冲击荷载作用下的动态响应和破坏规律。通过数

7、值模拟可以发现在近距离手提箱包炸弹的爆炸荷载作用下，各砌体墙都会倒塌破坏，其破坏规律是一致的，但是破坏程度有差异。24墙及加固24墙相对12墙碎片抛射速度有较明显的降低。加固24墙由于聚氨酯加固膜的兜裹作用，最终会明显减小碎块的出墙面位移和速度，此外砌体墙各测点抛射速度与比例距离的关系曲线与超压峰值与比例距离关系比较相似。(3)对比砌体墙的落锤冲击试验和对试验的数值模拟的结果，发现砌体墙的破坏过程演变吻合性较好。但是落锤冲击试验的加载速率要明显比爆炸冲击加载速率慢一些。关键词:砌体墙;手提箱包炸弹;爆炸荷载;落锤冲