【正文】 urately predicting blast loads around the building structures in different blast scenarios． With the development of puter science， with the improvement of the finite element model and the progress of the load application method， the direct simulation method might bee an accurate and efficient way in doing progressive collapse analysis of structural building under blast and impact loads. 。基于交替荷載路徑法的 GSA和 DoD被發(fā)現(xiàn)可能給不出可靠的結構連續(xù)倒塌預測并且常常低估爆炸破壞的柱子頂部支撐節(jié)點的應力和應變。 這個方 法被用來分析三層兩跨的鋼筋混凝土框架結構?？梢钥吹剑ㄖ叨鹊囊话胍呀?jīng)倒塌了。模擬中運用的三維有限單元模型包括了總共 270 000根梁和殼單元。這種方法能夠成功的預測由于爆炸和沖擊荷載造成的連續(xù)倒塌的過程。分析的第一個階段，包括模擬即時引爆的爆炸本身。對于爆炸產(chǎn)生的沖擊波的傳播方式和其與結構之間的相互作用都需要模擬，或者，需要導出作用在建筑結構上的爆炸和沖擊 荷載并使它們直接作用在結構構件上。因而，最近許多研究者都在發(fā)展可靠有效和直接的連續(xù)倒塌分析方法上花費了很多的精力。 關鍵詞 ：連續(xù)倒塌分析；建筑結構；爆炸荷載；沖擊荷載 連續(xù)倒塌被定義為 “由于一個基本的局部構件失效在構件之間擴散最終造成整個結構或者是不成比例的一大部分倒塌 ”。建筑結構在沖擊負載作用下連續(xù)倒塌分析方法 LI Zhongxian(李忠獻 )， SHI Yanchao(師燕超 ) 摘要 ：建筑物在沖擊負載作用下的連續(xù)倒塌已經(jīng)引起了全世界的極大關注。我們也提出了最近剛剛完成的關于鋼筋混凝土框架在爆破荷載下的連續(xù)倒塌新分析方法。對于工程師們而言，他們估算連續(xù)倒塌的方法不僅僅要求精確和簡要，而且容易上手，立竿見影。 直接模擬法 在直接模擬法中，建筑結構，氣流和爆炸都被細致的建立到模型中去。 這座建筑的結構倒塌分析分為兩個階段。 這是利用直接模擬方法分析結構連續(xù)倒塌的一個很好的例子。 他們的模型包括整個世界貿(mào)易中心北塔的建筑和波音 767客機。圖 4給出了一 個典型的結果，它表示了材料在塔遭受撞擊之后 位置。取而代之的是，作用在結構上的沖擊荷載是首先用 TM51300和 ，然后它們被直接作用于建筑結構的正面、側面、屋頂和背面。在他們的研究中，同樣比較了 DYN方法、 GSA和基于交替荷載路徑法的 DoD指導方針得出的結果。隨著計算機科學的發(fā)展，與改善有限元模型和荷載運用方法的進步，直接模擬方法有可能成為進行爆炸和沖擊荷載作用下結構連續(xù)倒塌分析的一種準確有效的方法。這能夠可觀的減少有限單元模型的尺寸，同時增加模擬的效率。在這個分析當中，爆炸被假定在地表引發(fā)。這樣能夠節(jié)省大量的計算內(nèi)存和計算時間，特別是對復雜的結構，如高層建筑。波音767客機也用 AUTODYN殼求解器和拉格朗日求解器來建模。建筑結構、空氣和爆炸都需要細致的建模，這樣就需要成千上萬的基本單元。爆炸所產(chǎn)生的地面運動，沒有考慮。 爆炸荷載下的建筑倒塌的直接模擬 Luccioni et al 曾經(jīng)對一座真實的建筑物進行了結構倒塌分析。這些文獻既有優(yōu)點又有不足之處。這篇論文僅僅研究了特殊荷載（如：爆炸和沖擊），造成的建筑結構連續(xù)倒塌的分析。對于工程師們而言，他們估算連續(xù)倒塌的方法不僅僅要求精確和簡要，而且容易上手，立竿見影。 因而，最近許多研究者都在發(fā)展可靠有效和直接的連續(xù)倒塌分析方法上花費了很多的精力。 隨著最近 Alfred P． Murrah聯(lián)邦大樓和世界貿(mào)易中心（ WTC）的倒塌，許多的研究更多的關注如何建造抵抗由于爆炸和沖擊荷載造成連續(xù)倒塌的建筑。人們廣泛討論它們的適宜性、適用性和可靠性。這座建筑叫做 “AMIA”，屬于阿根廷猶太人互濟會，被恐怖分子襲擊并倒塌。倒塌的建筑物的數(shù) 值結果如圖 2所示。特定的算法和軟件也同樣需要用來計算 “沖擊波 —結構 ”相互作用，同時得到結構的損壞和倒塌特性。圖 3是 AUTODYN產(chǎn)生的世界貿(mào)易中心北塔和波音 767客機三維有限單元模型。當然，特定的有限的單元仍然需要形成。這次爆炸相當于 1000公斤 TNT當量，換算距離為 ,這樣只有第一層的中柱會由于爆炸的影響而倒塌。 總得來說，直接模擬法能夠產(chǎn)生可信的結構在爆炸和沖擊荷載作用下倒塌的預測結果，但是那是以大量的時間投入，淵博的結構動力學、損 傷力學、動態(tài)材料特性和計算技巧為基礎的。這類方法的可行性可以按照以下的方法進行改： 1）開發(fā)新的有限單元，不僅僅要易于建立和計算，并且能夠描述復雜的結構構件特性，如非線性和動力特性； 2）提出新的方法，準確預測負荷爆炸周圍建筑結構的不同的爆炸情景。從中可以看出， DYN方法給出了合理的鋼筋混凝土框架在臨界沖擊荷載作用下倒塌預測值。這種方法與其他直接模擬方法的主要區(qū)別是爆炸的初值和沖擊波的傳播不是直接建模的。對波音 767客機撞擊北塔的模擬；撞擊泄漏的燃料燃燒造成的北塔強度和剛度的衰減；最后，重力作用引起的北塔連續(xù)倒塌。 世界貿(mào)易中心倒塌分析 Quan和 Brinbaum用 AUT0DYN 3D計算機程序對世界貿(mào)易中心北塔進行了沖擊和倒塌的計算機三維模擬，用數(shù)值的方式重現(xiàn)了 9月 11 日世界貿(mào)易中心北塔整個受沖擊和倒塌的過程。實際損壞和數(shù)值模擬的結果的很好的一致性，證明了細致化的結構、材料和爆炸效應模擬對于這種分析是必需的，并且是現(xiàn)今唯一能夠成功的進行的對整個建筑的完整倒塌分析的方式。圖 1表現(xiàn)了這座建筑 物的結構和爆炸位置。 建筑結構連續(xù)倒塌分析方法 在這個部分，現(xiàn)今在文獻中可以找到的結構連續(xù)倒塌分析方法分為兩類，直接模擬法和交替荷載路徑法。因為連續(xù)倒塌的災難性特點，和為 了抵抗它而潛在的建造和改造建筑物的高額費用，所以連續(xù)倒塌分析方法是絕對必要且可信的。人們廣泛討論它們的適宜性、適用性和可靠性。對于一個經(jīng)濟的，安全的，能夠抵抗沖擊負載作用下連續(xù)倒塌的建筑結構設計，連續(xù)倒塌分析是必不可少的。其含義為一個或者一組關鍵承重構件的失效造成周圍構件的失效和部分或者 是整個結構的倒塌。 目前可行的結構連續(xù)倒塌分析方法可以被大致分為兩類：直接模擬法，這種方法直接模擬了使結構破壞和建筑物倒塌的爆炸荷載效應，和非耦合交替荷載路徑法，這種方法通過模擬由于移除關鍵承重構件造成的不同水平的損壞來對結構進行分析。大多數(shù)爆炸和沖擊造成的材料非線性反應和動力效應還有損壞都被包括在這種模擬當中。第二階段包括建筑與爆炸產(chǎn)生的沖擊波之間的效應和相互作用?？墒?，要達到這種準確度是要花費很大的代價的。所有圍墻上以及中央核心中的柱都被簡化，以梁單元來模擬，而非使用固體元素或殼單元。計算結果表明，對北塔遭受撞擊和倒塌的科學合理的、真實的、可行的方案可以通過數(shù)值模擬得到。分析利用的是用戶自定義副程式的LS． DYNA計算機程序。 上面提到 DYN方法最為巨大的改進是沖擊波和建筑結構之間的相互作用，最初的爆炸和沖擊波傳播并不需要直接