周世光

    (同济大学，上海 200092)

    1 引言

    爆炸，是一种物理化学现象，即在极短时间内，释放出大量能量，产生高温、高压，并使得周围介质向外做扩散运动。

    由于化工医药行业生产物料的高危性，故其生产装置、车间均有可能发生爆炸。为了防止爆炸可能造成的人员伤亡，国家相继发布了《石油化工控制室抗爆设计规范》(SH/T3160—2009)[1]、《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB50779—2012)[2]。规范中，不仅给出了作用在外墙面上爆炸荷载的计算方法、结构动力响应的验算指标，更给出了布置上的一些建议。

    图1 刚性地坪方案

    图2 柔性地坪方案

    通常，无论控制室室内地坪采用刚性地坪还是柔性地坪，控制室外墙均采用落地方案，如图1、图2 所示，即抗爆墙从基础顶面开始浇筑。这种形式有着许多优点，但是由于控制室室内外地坪存在一定高度的高差，一般都在0.5m 以上，加之爆炸水平向荷载较大，如果抗爆墙落地，则结构基础势必要多承担室内外高差所造成的爆炸荷载。这样既增加了混凝土使用量，又增加了结构基础所需承受的荷载。因此，从减轻基础荷载的角度考虑，修改外墙立面布置，使得外墙从室内地坪标高处开始浇筑，即架空方案，从而基础不再需要室内外地坪高差部分的爆炸水平向荷载。

    虽然优化的架空方案采用“疏而不堵”的思想，但是由于爆炸冲击波超压要大于标准大气压强，故此时室内刚性楼板会承受爆炸冲击波荷载作用。本文采用数值模拟的方法，就抗爆墙落地方案与架空方案进行分析比较，观察结构周边超压变化情况，研究爆源离地高度、架空高度对超压的影响。

    2 数值模拟

    数值模拟利用ANSYS 进行前处理建模，并采用Ls-dyna 进行流固耦合求解分析。选用TNT 炸药材料来模拟爆源材料，空气作为爆炸传播的流体介质，混凝土作为地坪及抗爆结构的材料。 ......