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冲击荷载下结构内力分析 　　摘要：通过建立模型，对结构承受冲击荷载作用的内力加以分析，分析结构在冲击荷载作用下易失效的部位，得到一些对工程实际有价值的结论。 　　关键词：冲击荷载;失效部位; 承载力; 稳定性 　　Abstract: through the model building, the structure under impact loading the analysis of the internal force, analyzes the structure under impact loading of the failure of easy parts, get some of the engineering practice valuable results. 　　Keywords: impact load; Failure parts; Bearing capacity; stability 　　中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号： 　　1.引言 　　 近年来，由于恐怖袭击或爆炸引起的建筑物受冲击荷载作用的事件越来越多，对社会产生了恶劣的影响，而冲击作用对建筑物结构的破坏作用巨大，往往会产生较大的经济损失及人员伤亡事故，逐渐引起了工程界的研究与社会各界的关注。 　　 当建筑物承受冲击力作用后，在结构内部内力分布情况往往较为复杂，通常情况下，由于建筑物在短时内受到了较大作用的力，结构内积聚大量的能量，从而首先表现在引起结构局部构件的破坏，使得整体结构的内力重分布，内力分布的变化引起各构件的承载力不足或构件失稳，进而使各构件逐步遭到破坏，最终引起建筑物的整体破坏。 　　 冲击荷载作为偶然荷载，具有其不确定性，当冲击荷载作用时，其对结构产生破坏较难加以预测，美国的Albllhassan Astaneh指出阻止偶然荷载破坏需设置外围防护结构及提高自身的强度[1]。熊世树认为防御连续性倒塌的方法是提供备用的传力路径[2]。朱炳寅在对莫斯科中国贸易中心设计时提出局部抗力增强的设计[3]。但结构在冲击荷载作用下失效构件位置往往难以确定，本文通过计算，对构件易失效部位加以分析。 　　2.计算方法 　　2.1计算模型 　　 由于冲击荷载的特殊性，很难进行现场试验，在其理论研究中，往往通过电算法进行模拟，本文以白卡纸为材料，材料性能参数见表1。通过计算并制作模型，在加载台上进行加载。模型主题结构为三层框架结构，首层高度200mm，第二层高度400mm，第三层高度550mm，每层平面为200 mm×200 mm，顶部施加15kg静载，第二层水平方向施加冲击荷载，冲击荷载通过加载装置施加，其大小为5kg荷载块下落100mm产生的荷载，加载示意图如图1。 　　 　　图1 加载示意图 　　表1 材料参数表 　　质量密度（t/） 弹性模量(N/) 屈服强度(MPa) 抗压强度(MPa) 抗剪强度(MPa) 　　0.79 1500 4.7 15 10 　　 　　2.2荷载计算 　　 欲求得被冲击物中最大动应力和最大动变形，可使用能量法近似计算出值，根据机械能守恒定律，=+V， 　　 其中V=Q(h+)，=， 　　 式中，冲击物的动能为零，为冲击物的全部能量， 为完全转变为被冲击物的弹性变形能，V为冲击物的势能，Q为冲击物质量，h为冲击物下落高度，为冲击瞬间弹性系统产生的动变形，为动荷载，为弹性系数，为弹性系统在静荷载作用下产生的静变形。 　　 所以可得 ， ； 　　2.3 结构模型计算 　　 由于模型承受竖向荷载主要集中在顶部位置，为防止承受荷载的梁产生较大挠度，加入斜向支撑，当模型仅受竖向静荷载作用时，结构的主要控制因素为截面的承载力，利用圆环截面构件建立满足竖向荷载承载力需求的模型如图2、表2。 　　 　　图2 模型示意图 　　表2 模型主要构件截面参数 　　 柱 斜撑 顶层、中间层梁 底层梁 　　内径 8mm 6mm 6mm 4mm 　　层数 3 3 3 3 　　 当模型承受横向冲击荷载，为研究结构整体在冲击作用下的影响，避免结构因冲击连接构件破坏而整体受力不明显的影响，将冲击连接构件二层加载位置梁两侧的节点上以共同受力，利用前述动荷载计算方法求得冲击荷载，当冲击荷载作用在结构上时，结构各构件均呈现出不满足状态，如图3。 　　 　　图3 冲击荷载作用下内力图 　　 其现象主要表现为以下几点： 　　 （1）柱中内力增大，致使柱正截面承载力不足，应力比增大4~9倍； 　　 （2）冲击荷载作用，使得柱承受压力增大，柱难以满足稳定性的要求； 　　 （3）梁截面内力增大，承载力不足，挠度过大。 　　 由以上现象不难发现，冲击荷载的作用，使结构内力分布发