[发明专利]含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法

权利要求书

1.含阻尼柔性刚性临界结构抗线性爆炸设计动力系数方法，其特征在于：所述的柔性刚性临界结构指的是：爆炸荷载作用时长t_i数值恰为结构振动达到弹性振动最大值y_i时刻，爆炸荷载卸载后，依靠惯性力开始进行塑性振动，在某一时刻t_m，达到了结构总的弹塑性位移最大值y_m；

根据爆炸对建筑结构的作用过程，将该过程分为爆炸荷载作用弹性阶段强迫振动和爆炸荷载卸载塑性阶段自由振动两个阶段；

a、爆炸荷载作用弹性阶段强迫振动

在弹性阶段且在荷载作用时长范围0＜t≤t_i内，动力等效体系的运动微分方程为：

其中，t为结构振动时间参数，t_i为爆炸荷载持续时长，M_e为弹性阶段等效结构质量，C_e为弹性阶段等效结构阻尼，K_e为弹性阶段等效结构刚度，为结构等效体系振动加速度，为结构等效体系振动速度，y为结构等效体系振动位移，ΔP_e(t)为结构承受的随时间t变化的爆炸动荷载，等效结构系数计算公式分别为：

其中，m为真实结构每延米质量，l为真实结构跨长，ξ为真实结构阻尼比，K为真实结构刚度，k_M为弹性阶段质量变换系数，k_L为弹性阶段荷载变换系数，由于爆炸冲击荷载持续时间非常短，可简化为等冲量的线性荷载，我国防护工程规范推荐采用的爆炸荷载为：

其中，t_i为爆炸荷载作用时长，Δp_m为爆炸荷载超压峰值，结构承受爆炸荷载之前的初始位移及速度均为0，求解该微分方程后，可确定此阶段位移和速度表达式为：

其中，无阻尼自振频率ω、含阻尼自振频率ω_d、爆炸荷载超压峰值Δp_m作为静载时对应的静位移y_st各参数计算如下：

在爆炸荷载作用结束卸载后，完成弹性阶段的振动时，对应t_i时刻位移和速度为：

b、爆炸荷载卸载塑性阶段自由振动

当结构振动时刻大于t_i时刻，以y_i及v_i为初始条件的含阻尼塑性阶段自由振动，即当t_i＜t＜t_m时，动力等效体系的运动微分方程为：

其中，m_e为塑性阶段等效结构质量，c_e为塑性阶段等效结构阻尼，q_m为结构最大抗力，其计算公式为：

其中，k_m为塑性阶段质量变换系数，k_l为塑性阶段荷载变换系数，解此运动微分方程，求出此阶段位移和速度解为：

c、弹塑性阶段基于动力系数的延性比

当结构振动至最大位移y_m时，对应的时刻为t_m，此时速度v_m＝0，代入(11)式，则：

将t_m带入到(10)中得出结构弹塑性振动最大位移为

由弹塑性阶段的抗爆设计，可知对于柔性结构、刚性结构临界区分结构，抗力动力系数k_h和延性β分别为：

将(6)(13)带入延性比公式(15)后利用公式(14)，且令

则得到