Page 185 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 刘洁宁，等： 内爆炸荷载下钢筋混凝土单房间的抗爆性能 第 10 期

为 5.44%；P2 测点的模拟超压数值为 0.583 MPa，与试验结果误差为 27.85%；而位于破坏最严重的上顶板
的 P3 测点模拟第一峰值超压数值为 0.624 MPa，与试验结果误差为 2.46%。其中，P3 测点处的压力传感
器在爆炸过程中受到损伤。而由于单房间结构在爆炸荷载下的剧烈响应，位于 3 个测点的位移传感器
均与墙体表面断开连接，未收集到可用数据。结果表明，仿真结果与试验结果的超压基本吻合，数值计
算模型可以较好的描述建筑物的损伤情况。
3.2 损伤过程及冲击波传播特征分析
在对 3 kg TNT 内爆炸工况进行的试验和数值模拟研究中，顶板所遭受的损伤最大，而四面剪力墙在爆
炸试验后完整度依然较好，因此本节将研究重点放在对顶板毁伤情况的观察与分析上。图 12 显示了 3 kg
TNT 当量室内中心内爆炸工况下，顶板外侧不同时刻的损伤和位移发展过程。在 t=50 ms 时，上顶板的四
周边缘已经出现了较为严重的损伤；之后随着顶板中心向上位移的增大，顶板四边开始出现裂缝和破口，
并且破口逐渐向角部扩展，但是由于结构泄压和炸药当量的原因，顶板尚未与整个结构分离。在 t=150 ms
时，可以清楚观察到顶板四边的中心位置处位移较大。这是因为在顶板边缘产生破口后，改变了顶板的
边界约束，且破口处产生泄压效果，室内的压缩热空气从裂缝处外逃，对顶板位移造成了影响。图 13 给
出了 1～3 kg TNT 当量中心内爆炸荷载下顶板的中心位移时程曲线，图中显示顶板中心最大位移随着炸
药当量的增加而增加，且在顶板中心位移达到最大值后，顶板中心位移出现了回落现象。顶板的回落可
能是由于在内爆炸过程的后期，顶板所受爆炸荷载减小，开始卸载，其储存的弹性势能得到了释放。

Damage

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

t=10 ms t=50 ms t=150 ms t=200 ms

Displacement/cm
0 2.79 5.58 8.37 11.16 13.95 16.75 19.54 22.33 25.12 27.91
图 12 顶板的损伤（上）和位移（下）的发展过程
Fig. 12 Development of damage (top) and displacement (bottom) of the roof

对于较大当量的工况，结合 3 kg 当量工况下的顶板损伤情况，顶板四周边缘的混凝土部分在内爆炸
过程的后期几乎与结构整体脱离，但是由于顶板伸出端钢筋的弯折部分嵌入了四面剪力墙中，使顶板仍
能在此损伤状态下进行回落。因此，对于内爆炸工况下的钢筋混凝土建筑物的局部损伤，除了与炸当量
有关，也与其衔接处的处理方式有关。
为研究在内部爆炸荷载作用下室内冲击波传播特性，以较为典型的 3 kg 炸药当量下室内中心内爆
炸工况为例，通过对图 14 中冲击波传播云图的分析，发现有预置泄压孔的结构在其内爆炸过程前阶段
的冲击波扩散、反射以及聚集仍旧具有明显的对称现象。在 t=1.4 ms 时，TNT 装药爆炸产生的初始冲击
波首先抵达距离爆炸源较近的顶板和地面结构，随后传播至剪力墙区域。冲击波在到达顶板和剪力墙
后，沿墙面传播并聚集于夹角处。在 t=3.2 ms 时，冲击波在该区域发生反射现象，并重新聚集于单房间的
几何中心处，而后在 t=5.8 ms 时再次传播至顶板和剪力墙中心区域，并产生反射波。此后，冲击波在房间

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