Page 186 - 《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

内部持续经历聚集与反射过程，直至动态响应趋 30
1 kg
于稳定状态。在 t=7.2 ms 时，冲击波第二次作用 2 kg
25 3 kg
于 顶 板 并 发 生 反 射 ， 尽 管 如 此 ， 结 合 图 1 2
中顶板的损伤和位移云图，此时刻的顶板尚未出 20
现显著位移和损伤。这一现象可归因于全尺寸 Displacement/cm 15
模型中炸药对顶板的比例爆距为 1.04 m/kg ，根
1/3
据文献 [32] 定义，此比例爆距属于中距离爆炸范 10
畴，作用在顶板迎爆面的荷载主要以内爆炸产生 5
的冲击波为主，而混凝土中应力波的传播速度有
限，冲击波的能量需要一定时间才能传递到混凝 0 20 40 60 80 100 120 140 160
土的各个部分，这就造成了顶板动态响应的整体 Time/ms
时程较长，在顶板未对上一次冲击波做出明显反 图 13 顶板中心位移时程曲线
应时，下一次冲击波已经作用于顶板，其在极短 Fig. 13 Roof center displacement time history curve
时间内遭受到了多次的冲击，这与通常意义的多次累计爆炸有所区别 [23] ，这是研究内爆炸荷载作用下钢
筋混凝土结构破坏机理中不可忽视的因素。

Pressure/Pa Pressure/Pa Pressure/Pa

7.37×10 5 5.42×10 5 7.73×10 5
5.90×10 5 4.33×10 5 6.22×10 5
4.43×10 5 3.25×10 5 4.71×10 5
2.95×10 5 2.17×10 5 3.20×10 5
1.48×10 5 1.08×10 5 1.69×10 5
1.72×10 2 3.77×10 1 1.70×10 4
(a) t=1.4 ms (b) t=2.4 ms (c) t=3.2 ms
Pressure/Pa Pressure/Pa Pressure/Pa
9.65×10 5 3.81×10 5 4.92×10 5
7.76×10 5 3.10×10 5 3.97×10 5
5.87×10 5 2.39×10 5 3.02×10 5
3.98×10 5 1.68×10 5 2.08×10 5
2.09×10 5 9.70×10 4 1.13×10 5
2.00×10 4 2.60×10 4 1.90×10 4
(d) t=4.0 ms (e) t=5.8 ms (f) t=7.2 ms

图 14 3 kg 室内中心内爆炸工况下冲击波传播
Fig. 14 Indoor shock wave propagation of 3 kg TNT blast
4 破坏模式分析

基于第 2 节的有限元仿真模型，对单房间展开 TNT 当量为 1～15 kg 的几何中心内爆炸数值仿真，
其仿真结果如表 5 所示，本节对数值模拟结果进行分析和研究，划分出 5 种单房间结构在几何中心内爆
炸荷载下整体的破坏模式，图 15 和表 6 分别展示了破坏模式的损伤云图和详细现象描述。
文献 [33] 通过对大量的房间结构进行试算和分析，提出了一种从建筑结构中单一构件到房间整体
的毁伤评估方法，得到无量纲加权参数 D 评估单房间建筑物整体的毁伤程度，本文引入该加权参数对房
r
间整体的破坏模式进行划分：
/
m m
∑ ∑
D r = η R,j d j η R,j (3)
j=1 j=1
j
j
式中：m 为房间中的构件总数，η 为房间中第 j 个构件的重要性系数，d 为第 j 个构件的损伤度。
R,
105101-8