[发明专利]一种燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法

权利要求书

1.一种燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法，包括以下步骤：

(1)基于等效单自由度法，建立爆炸荷载作用下墙体构件响应的运动方程：

式中：M_e-构件等效质量；

K_e-构件等效刚度；

C_e-系统等效阻尼系数；

F_e-等效荷载；

-构件在x方向的加速度；

-构件在x方向的速度；

x(t)-构件的位移；

定义等效质量系数K_M与等效荷载系数K_L：

K_M＝M_e/M_t

M_t-构件实际质量；

F_t-实际荷载；

K-构件刚度；

C-系统阻尼系数；

采用中心差分方法迭代求解运动方程，运动方程表达式为：

(2)根据构件自振周期T选取迭代求解时间间隔Δt，确定构件位移递推公式；

对于前墙构件，t＝0时，构件速度为0，第一时刻位移：

对于侧墙、屋顶及后墙构件，t＝0时，构件加速度为0，第一时刻位移：

(3)联立位移递推公式、运动方程求解位移，并绘制等效自由度系统的位移随时间的变化曲线，并根据变化曲线获取构件峰值位移x_max；

(4)根据构件峰值位移x_max，求取构件的支座转角θ，利用支座转角θ评估爆炸对构件的破坏效应；

其中支座转角θ计算式为：

式中：θ-构件的支座转角；

b-构件的长边尺寸；

x_max-构件的峰值位移；

所述步骤(1)还包括以下步骤：

(1.1)将运动方程进一步化解为：

(1.2)确定构件等效质量系数K_M与等效荷载系数K_L：

λ＝a/b

对于四边简支双向受力模型：

K_L＝6.25λ⁴-17.639×λ³+18.437×λ²-8.6379×λ+2.009

K_M＝0.0089×λ²-0.1948×λ+0.425

对于四边固定双向受力模型：

K_L＝0.463×λ³-0.9524×λ²+0.4382×λ+0.5108

K_M＝-0.2×λ+0.51

式中：

a-构件的短边尺寸；

b-构件的长边尺寸；

(1.3)确定抗力函数R(x)

(a)对于钢筋混凝土墙，当双向受力构件在弹性范围内时，墙体抗力和墙体中心位移分别为：

当双向受力构件在塑性范围内时，此时墙体抗力和墙体中心位移分别为：

式中：M_p-构件极限弯矩；

对于弹塑性阶段，墙体抗力R取R₁、R₂平均值，此时墙体最大位移x取x₁、x₂平均值；

受剪承载力：

V_n＝0.17(f_dc)^0.5bd

R_s＝V_nb/(0.5b-h)

墙体极限承载力R_u取R、R_s两者最小值，对应构件位移x_u值取x；

(b)对于砌体墙，当双向受力构件在弹性范围内时，此时墙体抗力和墙体中心位移分别为：

当双向受力构件在塑性范围内时，此时墙体抗力和墙体中心位移分别为：

式中：M_p-构件极限弯矩

对于弹塑性阶段，墙体抗力R取R₁、R₂平均值，此时墙体最大位移x取x₁、x₂平均值；

受剪承载力：

V_n＝2(0.012M_mo+0.05)wh/3

R_s＝V_nw/(0.5w-h)

式中：

M_cr-极限弯矩承载力；

M_mo-砌体砂浆强度；

w-截面宽度；

h-截面高度；

墙体极限承载力R_u取R、R_s两者最小值，对应构件位移x_u值取x；

(1.4)确定系统阻尼系数C

确定构件临界阻尼系数：

系统阻尼系数C取构件临界阻尼系数值的5-10％。