【《典型三维隔震钢框架结构抗爆计算分析案例概述》3400字】

)其中di为第i层绝对唯一。上部结构动力响应分析结果见表4-1所示。表4-4上部结构动力响应结果汇总表FBBI-XYBI-3DS1：最大隔震层位移（m）N/A0.25900.1961S2：隔震均方根层位移（m）N/A0.18870.1654S3：最大层间位移（m）0.05720.03460.0221S4：最大均方根层间位移（m）0.02180.01550.0116S5：最大层间位移角(rad)0.01640.00990.0058图4-9~10给出了层间位移、隔震层位移的对比图。图4-9层间位移对比(a)最大层间位移；(b)最大均方根层间位移图4-10隔震层位移对比(a)最大隔震层位移；(b)隔震层均方根位移如上图所示，对于中远距离爆炸隔震结构的在减小结构层间位移和隔震层位移方面表现良好。三维隔震结构相对于固定基础结构，最大层间位移减少61.36%，最大均方根层间位移下降46.79%；相对于水平隔震结构，最大层间位移减小36.13%，最大均方根层间位移下降25.16%。在层间位移方面，相对于固定基础结构与水平隔震结构，在面对中远距离爆炸时，三维隔震支座抗爆效果显著，结构的最大层间位移和最大均方根层间位移均表现得更小。结构的位移被有效的集中在隔震层，降低了建筑物在爆炸荷载作用下倒塌的风险。各层最大层间位移角对比如图4-11所示图4-11各层最大层间位移角对比结构在500公斤TNT于15m外爆炸的工况下，层间位移角均小于1/50，三维隔震结构相较于水平隔震结构与非隔震结构，最大层间位移角出现的位置上移，最大层间位移角相较非隔震结构下降61.25%；相较水平隔震结构下降40.83%。三维隔震结构相较非隔震结构与传统水平隔震结构，每一层的层间位移角均有显著下降，能够在中远程爆炸荷载作用下，防止建筑物倒塌。基础隔震结构在面对中远距离爆炸时，在降低层间位移、层间位移角方面效果显著。对于中远距离爆炸这类分布式脉冲，基础隔震结构能将能量传递到第一模态，该模态具有较低的层间位移[2]。因此，隔震结构在面对爆炸荷载时展现出降低结构整体响应的能力。而三维隔震结构相较于传统的水平隔震结构，在降低层间位移与隔震层位移方面展现出更加优异的性能，最大响应与均方根响应下降都很显著。但因其竖向刚度低引起的摇摆效应，会因其结构绝对位移的显著上升，带来倾覆的风险。1.2.3结构摇摆特性三维隔震结构由于竖向低刚度特点造成其抗摇摆能力弱，在爆炸荷载的作用下存在倾覆的风险，需要重视三维隔震结构的摇摆角。在500公斤TNT于15m外爆炸的工况下，三维隔震结构的最大摇摆角为0.012rad。在响应时间内三维隔震结构摇摆角时程曲线如图4-12所示。图4-12三维隔震结构摇摆角时程曲线摇摆角时程曲线中在开始时出现了一段负值，这是由于爆炸发生的平位置假定在隔震层平面，爆炸荷载在结构上开始作用的时间随响应点与隔震层平面的相对距离的增大而增大。因此，在爆炸作用刚开始时，爆炸荷载仅出现在建筑底层。能量巨大的爆炸荷载瞬间作用在建筑物底部，使得建筑物底部沿爆炸波传递方向运动，上部结构由于惯性作用运动较小，因此产生反向倾斜。在爆炸荷载与结构上部自重的共同作用下，三维隔震结构的摇摆角起始阶段出现负值。之后在极短的时间里，上层的爆炸荷载逐步被施加，在爆炸荷载的作用下，结构重新向正向摇摆。随着爆炸荷载被施加在建筑上，其幅值也在逐渐减弱，到0.062s时爆炸荷载彻底消失，结构进入自由摇摆阶段，并于2.159s达到峰值开始回复。1.2.4隔震支座内力爆炸荷载的作用具有偶然性，荷载会瞬间作用在建筑表面，且荷载能量巨大，难以判断其具体数值。因此，隔震支座存在破坏风险。结构在500公斤TNT于15m外爆炸的工况下，隔震支座各方向剪力与最大拉力与最大压力如表4-5所示，均方根内力如表4-6所示。由表4-5所知，三维隔震结构在三个方向内力的最大值与均方根值均有下降。在Z轴方向，三维隔震结构相较于水平隔震结构最大压力下降90.29%，且在支座处未出现拉力，这是由于三维隔震支座能够有效降低结构的竖向加速度，在重力与支座共同作用下，该结构支座中未出现拉力。现今一般使用的隔震支座多为橡胶隔震支座，橡胶抗拉性能远低于其抗压性能。而三维隔震支座能够有效降低隔震支座中的拉应力，降低了隔震支座在爆炸荷载作用下的破坏风险。在X轴与Y轴方向的剪力方面，三维隔震结构相较于水平隔震结构，最大剪力分别下降41.78%与11.88%，均方根响应下降分别下降71.93%与12.10%。表4-5隔震支座各方向最大拉力与最大压力汇总表（单位：kＮ）水平隔震三维隔震最大压力6150.69597.11最大拉力27.610.00最大X