PDF《马云东收稿日期：》

108 J, it can damage the core completely. It will produce the most favorable collapse of building A to the surrounding building, thus reduce the influence on surrounding buildings. Key words: Construction safety;

blasting;

collapse or fall;

adjacent buildings;

influence study

1 引言 在世界范围内, 越来越多的人口生活在城市. 城市中心地带高楼林立, 一方面解决了容纳人口的问题, 但是另一方面这些高层和超高层建筑也是危险的.这些建筑可能成为恐怖袭击的目标,如911 事件的世贸 中心.也可能由于一些原因要拆除这些建筑.无论是拆除这些建筑还是恐怖袭击,爆破对于达到这些目的 是简单而又经济的方法.上述建筑破坏结果可能远不止是对建筑本身及其内部人员财产的损失.特别是超 高层建筑的坍塌或倾倒,如果这些情况发生在市中心,那么结果可能是对于一个区域的毁灭性灾难.911 事件中,世贸双塔倒塌的直接原因是钢混结构在高温灼烧下软化,核心筒结构在上部重压下破碎,造成的 建筑坐塌.这样的坐塌对于其周边建筑是极为有利的,因为这样的坍塌形式使破坏的建筑构件以最小的分 布范围坠落地表,进而对周围建筑的撞击范围也达到了最小.但是在爆破位置、药量等不同的工况下,建 筑破坏形式可能是更为多样的,如果世贸双塔发生的不是坐塌,而是倾倒,那么后果就不是这么 乐观 了. 国外对建筑受爆破等动力荷载破坏过程和形式研究较多.Noriyuki Utagawa 等[1] 研究了对钢筋混凝土 建筑受控爆破拆除过程,并在不同受控情况下进行了爆破过程的模拟,得到了最优受控爆破方案.Max Gündel 等[2] 对高层建筑抵抗恐怖袭击的能力进行了分析,在不同恐怖袭击情况下对建筑破坏进行了模拟, 并有针对性的设计了抗恐怖袭击的措施.Yong Lu 等[3] 研究了高频振动荷载对结构的影响,模拟这些荷载 对高层建筑破坏作用,得到了结构对这些荷载的响应程度.P D Smith 等[4] 研究了高层建筑受爆破荷载后 的破坏过程,进行了相关的模拟研究,并得到了建筑物受爆破荷载后的鲁棒性.Guowei Ma 等[5] 对高频地 面振动对建筑损伤进行了模拟, 得到了不同高频振动下建筑受迫振动和破坏的特征. Kemal Haciefendi? o?lu 等[6] 研究了爆破荷载下受随机动态荷载的砌体尖塔的响应过程, 并对这些过程进行了模拟. Markus N?ldgen 等[7] 研究了飞机撞击高层建筑后的建筑抵抗能力,在不同状态下飞机撞击后建筑破坏形式差别较大. 目前文献[8-13]所介绍的方法一般对建筑的坍塌研究分为两大类,一是实验,二是模拟.对于实验而 言,成本是很高的,且实验的尺度效应对结果的影响很明显.对于模拟而言,目前使用的主要是基于连续 性理论的模拟研究,这些方法无法对建筑破碎情况进行有效模拟.而且这些研究均未涉及建筑坍塌或倾倒 对周围建筑的影响.这种影响有实际存在的可能性,且后果是灾难性的,所以有必要进行相关研究. 根据作者对相关类型破坏的研究[14-22] ,提出使用基于颗粒流理论的 PFC3D 作为模拟工具,模拟了被 爆破建筑坍塌或倾倒对其周边建筑的影响.选择最不利爆破位置,爆破点炸药量分别为

106 J、107 J、108 J 工况下对上述过程进行模拟,并分析了一些现象.

2 爆破模型 爆破模型使用作者提出的基于 PFC3D 的爆破模拟方法.中心思想是考虑爆破影响区域的划分,这里 压碎区半径 R1 一般为 3-7R, 而破裂区半径 R2 一般为 8-150R, 其中 R 为炮孔半径. 其数学模型如式(1)~(12), 所示.更为详细的论述见参考文献[22].(对于模型的说明还是参见文献吧,因为如果加入,这些参数很多, 说明也多,会导致重复率增大)