申请/专利权人：北京理工大学;中国人民解放军63921部队

申请日：2023-02-15

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN116029156B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/13;G06Q50/08;G16C60/00;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2023.05.16#实质审查的生效;2023.04.28#公开

摘要：本发明公开一种建筑物内爆毁伤效应工程评估方法、系统、设备及介质，涉及建筑物爆炸毁伤评估领域，该方法根据建筑物结构参数、构件结构参数和材料性能参数，通过数值仿真得到相邻房间和单个房间内建筑构件的动力响应公式；基于量纲分析方法和构件动力响应一致的原则建立不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式；进而根据建筑物受到的爆炸载荷TNT当量和爆炸发生位置得到不同房间内在不同方向上的爆炸等效TNT当量并转化为每个房间内建筑构件的动力响应，结合建筑物毁伤等级标准，最终确定建筑构件、房间以及建筑物整体的毁伤等级。本发明方法能够快速高效地评估多层、多跨建筑物在内部爆炸的结构毁伤效应且具有很强的结构适应性。

主权项：1.一种建筑物内爆毁伤效应工程评估方法，其特征在于，包括：根据建筑物结构参数、构件结构参数和材料性能参数，通过对一系列建筑物内爆在相邻房间爆炸的典型工况进行数值仿真，得到不同参数和爆炸载荷条件下相邻房间内建筑构件的动力响应公式；所述建筑物结构参数包括建筑物内每个房间的跨度、进深和层高；所述构件结构参数包括建筑构件的高度、宽度和厚度；所述材料性能参数包括建筑构件的密度和抗压强度；所述建筑构件包括钢筋混凝土楼板和墙体；所述墙体包括剪力墙和砌体墙；所述根据建筑物结构参数、构件结构参数和材料性能参数，通过对一系列建筑物内爆在相邻房间爆炸的典型工况进行数值仿真，得到不同参数和爆炸载荷条件下相邻房间内建筑构件的动力响应公式，具体包括：根据建筑物结构参数、构件结构参数和材料性能参数，通过对一系列建筑物内爆在相邻房间爆炸的典型工况进行数值仿真，得到不同参数和爆炸载荷条件下相邻房间内建筑构件的动力响应公式其中，Q0,x为爆源房间内在x方向上的爆炸等效TNT当量；L0和L1分别为爆源房间和相邻房间的跨度；H为层高；B和h分别为相邻房间之间隔离建筑构件的宽度和厚度；ρ和Y分别为建筑构件的密度和抗压强度；G和ρ0分别为建筑物整体采用的混凝土材料的剪切模量和密度；fx、fy和fz分别表示相邻房间内在x、y、z三个方向上建筑构件最大平均动量的无量纲函数；Imax-x和Imax-y分别表示相邻房间内在x和y方向上剪力墙的最大平均动量；Imax-z表示相邻房间内在z方向上楼板的最大平均动量；开展单个房间内不同爆炸载荷条件下内爆工况的计算，获得单个房间内建筑构件的动力响应公式；所述开展单个房间内不同爆炸载荷条件下内爆工况的计算，获得单个房间内建筑构件的动力响应公式，具体包括：开展单个房间内不同爆炸载荷条件下内爆工况的计算，获得单个房间内建筑构件的动力响应公式其中Q1为发生在单个房间中心的爆炸TNT当量；L为单个房间的跨度；gx、gy和gz分别表示单个房间内在x、y、z三个方向上建筑构件最大平均动量的无量纲函数；I’max-x、I’max-y和I’max-z分别表示单个房间内在x、y、z三个方向上建筑构件的最大平均动量；基于量纲分析方法和构件动力响应一致的原则，根据所述相邻房间内建筑构件的动力响应公式和所述单个房间内建筑构件的动力响应公式建立不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式；所述基于量纲分析方法和构件动力响应一致的原则，根据所述相邻房间内建筑构件的动力响应公式和所述单个房间内建筑构件的动力响应公式建立不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式，具体包括：基于量纲分析方法，令所述单个房间内建筑构件的动力响应公式中的L＝L1，利用构件动力响应一致的原则，则有Imax-x＝I′max-x、Imax-y＝I′max-y、Imax-z＝I′max-z，从而可以得到水平x方向上等效药量传播系数的工程计算公式以及垂直y方向上等效药量传播系数的工程计算公式其中Kij表示爆炸载荷在i方向传播过程中，在相邻房间j方向上构件的等效药量传播系数；i、j∈{x,y,z}；Kij为等效药量传播系数Kij对应的计算函数；Q0,z为爆源房间内在z方向上的爆炸等效TNT当量；根据建筑物受到的爆炸载荷TNT当量和爆炸发生位置，利用不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式，得到不同房间内在不同方向上的爆炸等效TNT当量；所述根据建筑物受到的爆炸载荷TNT当量和爆炸发生位置，利用不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式，得到不同房间内在不同方向上的爆炸等效TNT当量，具体包括：根据建筑物受到的爆炸载荷TNT当量和爆炸发生位置，利用不同方向上等效药量传播系数的工程计算公式，得到不同房间内在不同方向上的爆炸等效TNT当量其中Qi，j，k，X、Qi，j，k，Y和Qi，j，k，Z分别表示房间i,j,k在x、y、z三个方向上的爆炸等效TNT当量；将不同房间内在不同方向上的爆炸等效TNT当量转化为每个房间内建筑构件的动力响应；单个房间计算工况中，构件采用钢筋混凝土楼板和剪力墙，通过每个工况的计算得到楼板和剪力墙的中心点最大挠度w来表征每个房间内建筑构件的动力响应；最大挠度w的无量纲计算公式为对于钢筋混凝土楼板和剪力墙需要分别进行拟合；其中Q为构件的等效药量，Q∈{Qi，j,k,X,Qi，j，k,Y,Qi，j,k,Z}；对于框架-砌体墙结构，通过对含砌体墙的单个房间单独进行一系列数值仿真分析，得到砌体墙临界破坏药量Qcr与建筑物结构参数、构件结构参数和材料性能参数之间的关系为根据每个房间内建筑构件的动力响应分析结果，结合建筑物毁伤等级标准，最终确定建筑构件、房间以及建筑物整体的毁伤等级；在得到房间内等效药量和钢筋混凝土建筑构件的最大挠度w后，根据现有相关建筑构件的毁伤等级判据，对房间内的钢筋混凝土楼板和剪力墙的毁伤等级进行评估；砌体墙的评估以临界破坏药量Qcr作为评估参考；在构件的毁伤等级评估结果的基础上，对房间和整体建筑物的毁伤效应进行分析，进一步得到房间和建筑物的毁伤等级评估结果。

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