(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111344617.1 (22)申请日 2021.11.15 (71)申请人 应急管理部天津消防研究所 地址 300381 天津市南 开区卫津南路1 10号 (72)发明人 陈晔　李毅　纪超　王鹏飞　 朱红亚　 (74)专利代理 机构 天津知川知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 12249 代理人 胡翠 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测 方法 (57)摘要 本发明提供了一种爆炸场景下钢结构建筑 倒塌评估预测方法， 包括如下步骤： S1、 确定爆炸 下钢结构倒塌分析时， 考虑损伤的梁、 板构件的 范围； S2、 根据爆炸下梁板子结构抗倒塌能力折 减系数理论计算公式， 结合抗力等效原则， 得出 爆炸场景下钢结构 梁、 板损伤模拟方法； S3、 建立 钢结构连续倒塌分析模型， 评估 结构的抗连续倒 塌性能。 本发 明所述的爆炸场景下钢结构建筑倒 塌评估预测方法能相对准确且高效的评估预测 钢结构建筑在爆炸荷载作用下抗连续倒 塌性能， 为工程实际中的建筑抗倒塌性能的评估、 改造提 升提供技 术支撑。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114065346 A 2022.02.18 CN 114065346 A 1.一种爆炸场景 下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 确定爆炸下钢结构倒塌分析时， 考虑损伤的梁、 板构件的范围； S2、 根据爆炸下梁板子结构抗倒塌能力折减系数理论计算公式， 结合抗力等效原则， 得 出爆炸场景 下钢结构梁、 板损伤模拟方法； S3、 建立钢结构连续倒塌分析模型， 评估结构的抗连续倒塌性能。 2.根据权利要求1所述的爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特征在于： 步骤 S1的具体方法如下： 确定钢结构中爆炸场景下的失效柱， 与失效柱相连接的梁、 板构件均属于需要考虑损 伤的构件范围内。 3.根据权利要求1所述的爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特征在于： 步骤 S2的具体方法如下： 创建框架局部分析模型， 利用理论公式计算出爆炸下梁板子结构的抗力折减系数， 利 用计算出的抗力折减系数对局部分析模型中材料的强度和弹性模量参数进 行折减， 进而对 局部分析模型进行非线性静力 分析， 得到局部分析模型结构的抗力曲线， 并与未进行参数 折减的局部分析模型非线性静力 分析结果进行对比， 得到宏观模型 的抗力折减系 数， 通过 与理论公式计算的折减系数进 行比较， 判断出需要进 行材料折减系数修正的板或板与梁构 件以及修正范围， 并通过模拟计算得到折减系 数的具体修正方法及计算式， 建立基于材料 参数折减与折减系数修 正的爆炸场景 下框架梁板损伤简化模拟方法。 4.根据权利要求3所述的爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特征在于： 利用 LS‑DYNA显式动力有限元分析软件创建框架局部分析模型， 其中， 钢梁、 钢柱采用beam梁单 元模拟， 钢筋混凝 土板采用shel l壳单元模拟。 5.根据权利要求1所述的爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特征在于： 步骤 S3中， 利用LS ‑DYNA显式动力有限元分析软件， 结合多尺度的建模方法， 建立钢结构连续倒 塌分析模型； 其中， 钢梁、 钢 柱采用Beam单元模拟， 钢 筋混凝土板采用分层shell单元模拟， 节点采用 宏观单元模拟。 6.根据权利要求1所述的爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 其特征在于： 步骤 S3的具体方法如下： 钢结构连续倒塌分析模型创建后， 根据步骤S1和设定的工况， 确定考虑爆炸场景下损 伤的梁、 板构件， 使用步骤S2中爆炸场景下钢结构梁、 板损伤模拟方法对梁、 板构件性能进 行折减， 随后移除工况设定的失效柱， 对剩余结构进 行非线性动态分析， 评估预测钢结构的 抗连续倒塌性能。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114065346 A 2一种爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方 法 技术领域 [0001]本发明属于建筑物倒塌评估预测技术领域， 尤其是涉及 一种爆炸场景下钢结构建 筑倒塌评估预测方法。 背景技术 [0002]高层、 超高层建筑常采用钢结构作为主体结构， 但此类钢结构建筑往往集多种功 能为一体， 人员流动性大， 一旦发生连续倒塌破坏， 将造成重大的人员伤亡及经济损失。 爆 炸是造成建筑结构发生连续倒塌的重要原因之一， 爆 炸荷载作用下建筑结构的连续倒塌是 一个非常复杂的非线性过程， 当前研究主要 是采用替代传力路径法来分析评估建筑结构的 抗倒塌性能， 该方法的优点是仅分析已移除承重构件的剩余结构的行为响应， 适用性较广， 但由于该方法不能反应爆 炸荷载与结构间的相互作用及 对移除柱周围构件的影响， 其得到 的结果可能与实际情况有所差别， 偏于危险。 直接模拟法虽能考虑真实爆炸荷载与结构间 的作用过程， 但需要建立详细的炸药、 空气和结构模型， 计算效率低且对计算机要求高， 不 适用于工程实际。 因此， 有必要提出考虑爆炸与结构间相互作用的钢 结构连续倒塌评估预 测方法， 准确且相对高效的对钢结构建筑的抗倒塌性能进行评估。 发明内容 [0003]有鉴于此， 为了克服现有替代传力路径 法和直接模拟法在钢结构建筑抗连续倒塌 性能评估时的不足， 本发明旨在提出一种爆炸场景下钢 结构建筑倒塌评估预测方法， 以解 决目前倒塌分析常用的替代传力路径法无法反映爆 炸荷载与建筑结构间的相互作用过程， 使得其倒塌评估结果与实际情况有一定差异， 准确度有待提高， 直接模拟法需要建立复杂 的计算模型， 耗费大量的计算资源， 效率低、 不 适用于工程实际等问题。 [0004]为达到上述目的， 本发明的技 术方案是这样实现的： [0005]一种爆炸场景 下钢结构建筑倒塌评估预测方法， 包括如下步骤： [0006]S1、 确定爆炸下钢结构倒塌分析时， 考虑损伤的梁、 板构件的范围； [0007]S2、 根据爆炸下梁板子结构抗倒塌能力折减系数理论计算公式， 结合抗力等效原 则， 得出爆炸场景 下钢结构梁、 板损伤模拟方法； [0008]S3、 建立钢结构连续倒塌分析模型， 评估结构的抗连续倒塌性能。 [0009]进一步的， 步骤S1的具体方法如下： [0010]确定钢结构中爆炸场景下的失效柱， 与失效柱相 连接的梁、 板构件均属于需要考 虑损伤的构件范围内。 [0011]进一步的， 步骤S2的具体方法如下： [0012]创建框架局部分析模型， 利用理论公式计算出爆炸下梁板子结构的抗力折减系 数， 利用计算出 的抗力折减系 数对局部分析模型中材料 的强度和弹性模量参数进行折减， 进而对局部分析模型进行非线性静力 分析， 得到局部分析模型结构的抗力曲线， 并与未进 行参数折减的局部分析模型非线性静力分析结果进行对比， 得到宏观模型的抗力折减系说　明　书 1/4 页 3 CN 114065346 A 3