第43卷增刊2013年10月建筑结构BuildingStructureVol．43S2Oct．2013

爆炸冲击荷载作用下双向张弦梁结构动力响应分析

殷志祥，赵思达

（辽宁工程技术大学建筑工程学院，阜新123000）

［首次对在爆炸荷载作摘要］针对大跨度双向张弦梁结构建筑是人群密集公共场所而易遭受爆炸袭击的问题，

用下的双向张弦梁结构性能进行研究，以说明结构的动力响应规律，提高这类结构的抗爆炸安全性。以爆炸冲击DYNA软件，波动力理论为基础，应用ANSYS/LS-利用双向张弦结构索的平衡荷载与索曲面及索拉力之间的关系，对在爆炸荷载作用下的双向张弦梁结构进行模拟，得到了结构在外部爆炸荷载下冲击波的传播规律、张弦梁下部预应力索的轴力、上部桁架杆件的轴向力和节点位移时程变化规律。为今后此类结构设计时考虑爆炸冲击荷载对其的影响提供借鉴。

［关键词］爆炸荷载；双向张弦梁结构；外部爆破；动力响应中图分类号：TU394，TU393．3

文献标识码：A

848X（2013）S2-0493-05文章编号：1002-

Dynamicresponseanalysisofdual-directionbeamstringstructureunderexplosionload

YinZhixiang，ZhaoSida

（CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin123000，China）

Abstract：Inordertoimprovetheanti-explosionabilityofthedual-directionbeamstringstructure，lotsofdual-directionbeamstringstructureswereusedinlarge-spacebuildingsandtheplaceswithcrowdedpeopleviaexplosion．Thesimulationsoftwareisanecessarytooltosolvetheseproblemsonhighlynon-lineardynamicssuchasexplosion．Thepriorandkeyworkistousethefiniteelementsoftware-ANSYS/LS-DYNAbythetheoryofnonlinearstaticanddynamicanalysis．Basedontherelationshipofbalancedloadandtheformofcable-netandthetensionsofthestrings，thestructuresunderblastloadweresimulatedtogettheregularpatternofthewavepropagationandtheaxialforceofthebeamstringcablelowerandtheaxialforceoftheuppertrusselementandnodedisplacementtimehistorychanges．Itprovidedthereferenceforthedesignofthestructuresunderblastload

Keywords：blastload；dual-directionbeamstringstructure；externalblasting；dynamicresponse

0引言的动力响应的影响

［3］

。王永辉、翟希梅等针对K8型

简称BSS）是张弦梁结构（Beamstringstructures，

最近十余年发展起来的一种大跨度预应力空间结构体系，属于新型杂交结构

［1］

单层柱面网壳结构的失效模型进行损伤分析，给出炸药当量与炸点距离对结构动力响应的影响程度与规律

［4］

。它是介于刚性结构和柔。大跨结构大多采用空间受力结构体系，构件

［5］

性结构之间的半刚性结构，具有结构简单、传力明确、承载力高、稳定性强、便于施工等优点。在一般大跨双向张弦梁设计中极少考虑爆炸荷载影响，对结构的抗爆安全能力不予考虑。然而这类建筑是人群活动密集的公共场所，常被恐怖分子作为袭击的目标。因此研究双向张弦梁在爆炸这种特殊荷载作用下的动力反应及特性变化规律，对于提高此结构的抗爆安全性是十分必要的。

目前关于大跨度空间结构的抗爆研究，多集中于网架和网壳结构形式。如高轩能等将Ｒitz振型叠加法与POD法结合，解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题，得出了简要的大跨度空间爆炸分析的计算方法。杨春燕分析了变炸药TNT当量、结构墙体高度、屋面孔洞率和爆炸点位置等参数改变对双层球面网壳结构内爆炸荷载作用下

［2］

多，结构复杂，自振频率分布密集，使得这种结构在

爆炸荷载作用下的结构响应分析复杂而工作量巨大，迄今尚未得到很好解决。主要原因在于：1）作用在大空间结构上的冲击波荷载是入射冲击波特性（超压、动压、衰减和持续时间等）与结构特性（大小、形状、方位等）的函数很难给出简洁而统一的表达公式

［5］

；2）结构中不同的炸药类型、不同的外界条件，导

［6］

致其衰减的波形也各不相同，结构各杆件节点上的应力变形具有时空差异性为一种新型结构

［7］

。关于双向张弦梁在爆炸

荷载作用下的研究很少见报道，一是因为双向张弦梁

在爆炸计算和设计方面研究还不

够完善；二是爆炸冲击这种特殊荷载具有冲击能量大

作者简介：殷志祥，教授，博士生导师，主要研究方向：大跨度空间结构的研究。