Page 48 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 马 龙，等： 触地爆下建筑表面冲击波载荷的分布规律 第 4 期

图 14(b) 显示冲击波压力峰值与爆心距在双对数坐标下近似成反比关系，压力峰值随爆心距的增大
而减小，且不同位置测点的压力呈现出明显区别。迎爆面测点受到冲击波反射压作用，测点压力值与反
射压经验值近似；地面测点传感器敏感面平行于冲击波传播方向，测量得到的是冲击波超压数据，结果
显示测量值略高于超压经验结果，为球形炸药球触地中心起爆导致；背爆面由于建筑阻碍冲击波传播作
用，压力明显低于超压经验结果。
3.2 建筑表面载荷分布及历程
通过精细化缩比实验获取了不同爆心距下不同尺寸建筑模型迎爆面和背爆面中心位置的冲击波压
力时程，并验证了数值模拟结果的有效性。为获取更丰富的冲击波载荷数据，研究建筑表面载荷分布和
历程，使用数值模拟方法进行研究。按照实验构型设定爆心距为 1.5 m，分别计算 100 g TNT 当量球形炸
药触地爆炸产生的冲击波对不同宽度建筑模型的载荷。数值模拟中建筑迎爆面正对爆心，建筑模型高
度统一为 500 mm，沿冲击波传播方向厚度为 200 mm，分别计算模型宽度为 300、600、900 和 1 200 mm 时
冲击波的传播过程。为记录冲击波压力和冲量的分布和历程，在建筑迎爆面和背爆面垂直中线位置布
设一列测点，测点从地面开始，高度间隔为 5 mm，即在每个建筑模型迎爆面和背爆面各布置 10 个测点。
图 15(a) 展示了冲击波传播过程中，建筑物迎爆面不同高度处最大超压分布。结果显示，迎爆面最
大超压出现在建筑和地面相接位置，随着高度的增加，最大超压呈现单调降低变化，在建筑顶部达到最
小。整体来看迎爆面压力最小值约为最大值的 90%，压力分布较均匀。此外，迎爆面最大超压仅与测点
所在位置相关，与建筑宽度无关，不同建筑宽度下各高度测点最大超压差距较小。

400 80

300 mm 300 mm
600 mm 60 600 mm
Maximum pressure/kPa 300 1 200 mm Maximum pressure/kPa 40 1 200 mm
350
900 mm
900 mm

250
20

200 0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Height/m Height/m
(a) Front face (b) Rear face
图 15 建筑物表面不同高度处冲击波最大超压
Fig. 15 The max overpressures at different heights of building surfaces

当冲击波波阵面传播到建筑迎爆面之后，经过建筑侧面绕射到达建筑物背爆面。一般而言，建筑越
宽对冲击波的衰减作用越强，其背爆面冲击波压力应更低。但图 14(b) 及表 1 实验结果显示位于宽
600 mm 的模型背面中心位置的测点 C2 压力峰值相比宽 300 mm 模型背爆面 B2 测点的压力峰值更高。
图 15(b) 为数值模拟得到的建筑物背爆面不同高度处最大冲击波压力分布，显示建筑物宽度对背爆面最
大超压分布具有明显影响，且最大超压随着高度增高产生非单调的复杂变化。当建筑宽度为 300 mm 时，
背爆面最大超压在高度较低处近似一致，高度大于 0.25 m 后，随着高度增加，最大超压增大并在 0.4 m 位
置达到最大值，高度进一步增大后最大超压减小；建筑宽度为 600 mm 时，最大超压在约 0.3 m 高度出现
最大值，随着高度增加，最大超压逐渐减小；建筑宽度为 900 和 1 200 mm 时，最大超压在地面附近达到最
大值，且都随着高度增大而减小。图 15(b) 显示不同宽度建筑表面冲击波超压沿高度方向分布特征不
同，这由绕射冲击波在背爆面的相互作用引起，与建筑尺寸与爆心距相关。
图 16 给出了数值模拟得到的冲击波传播过程中，建筑物迎爆面及背爆面垂直中线上不同高度处最
大冲量分布。对迎爆面而言，最大冲量出现在建筑底部，随高度增加而减小。当建筑宽度由 300 mm 增

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