爆炸荷载作用下砌体填充墙对RC框架结构损伤破坏的影响

来源：振动与冲击杂志2024年第3期北京时间：

作者：陈公轻，吴昊，吕晋贤，陈德

单位：同济大学土木工程学院， 上海200092

摘要：砌体填充墙作为非结构构件在建筑结构抗爆分析中常被忽略，而实际爆炸事故中填充墙多发生严重破坏，从而影响爆炸波的传播及其与结构的相互作用，以及结构的损伤破坏等级。基于精细化数值仿真方法评估外部爆炸作用下砌体填充墙对钢筋混凝土（reinforced concrete ，RC）框架结构损伤破坏的影响。首先，采用LS-DYNA有限元分析软件分别对典型砌体填充墙和含填充墙RC框架的近区爆炸试验进行复现，验证所采用的填充墙简化微观建模方法、材料本构模型和参数，以及任意拉格朗日欧拉（ALE）爆炸荷载施加方法和爆炸波-结构流固耦合（FSI）算法的适用性。进一步结合结构混合单元建模方法，开展了美国联邦应急管理署规定的普通轿车炸弹（454kgTNT当量）在底层边柱位置爆炸下，6、7和8度抗震设防烈度的典型6层纯框架和含填充墙框架结构动力行为的数值仿真分析，考察了爆炸波传播路径，以及结构的动态响应、损伤破坏和抗倒塌机制。结果表明：本文工况中填充墙能够有效阻挡爆炸波的传播，作用于目标柱相邻内柱上的超压峰值降低95%，减轻了内部构件的损伤程度。但同时加剧了结构迎爆面的损伤破坏，如三种抗震设防烈度的含填充墙框架目标柱柱中侧向位移较纯框架分别增加21.4%、31.1%和14.8%；不同抗震设防烈度的纯框架和含填充墙框架的顶层目标柱竖向位移基本相同，即抗震设防烈度及砌体填充墙对框架结构整体倒塌行为的影响可以忽略。

关键词：爆炸荷载；砌体填充墙；RC框架；数值模拟；抗震设计