爆破拆除技术在城市改扩建工程中得到广泛的应用,然而现代社会建筑物结构形状日趋复杂,拆除爆破理论还停留在半经验半理论阶段,难以满足实际工程的需要。数值模拟技术具有科学性、方便性和经济性等优点,已经成为研究拆除爆破理论的有效辅助方法。爆炸载荷作为拆除爆破领域中一项重要的因素,长期以来在数值模拟中未得到体现,框架结构作为广泛使用的建筑结构形式,研究爆炸载荷对框架结构建筑物爆破拆除倒塌过程的影响具有重要意义。本文运用等效爆炸载荷方法,采用数值模拟技术对爆炸载荷作用下框架结构建筑物拆除过程进行了研究,主要工作和成果包括:(1)基于建筑物爆破拆除力学模型研究,提出了爆炸载荷作用模型,对爆炸载荷的两种加载方式进行了研究。分析了炸药在立柱中的爆炸过程,计算了炮孔壁上峰值压力,并进行了验证。探讨了等效爆炸载荷作用机理,提出了拆除爆破数值模拟中等效爆炸载荷方法的加载方式。(2)开展了爆炸载荷作用下三层等比例小框架爆破拆除模型试验,采用高速拍照设备、锰铜压阻仪和测振仪等设备对框架结构倒塌过程进行了分析研究,研究结果表明爆炸载荷对结构的倒塌过程和最后倒塌姿态有着较大的影响,爆炸载荷引起的爆破振动幅值较大,在建筑物爆破拆除数值模拟研究中需要加载爆炸载荷。(3)针对小框架爆破拆除模型实验,建立了真实爆炸载荷加载和等效爆炸载荷施加两种方法结构有限元模型,通过数值模拟方法对比分析了爆炸载荷加载下框架模型的破坏倒塌过程,两种方法中结构的倒塌过程变化较为一致,且最终倒塌姿态也相似。模拟中支撑立柱应变最大值发生时间和幅值相差很小,爆破振动和结构触地振动产生的时间和峰值也较为一致,研究结果验证了等效爆炸载荷方法的准确性和可行性。(4)通过加载等效爆炸载荷,研究了钢筋混凝土框架厂房结构双向折叠“原地坍塌”爆破拆除过程。数值模拟方法重现了双向折叠“原地坍塌”爆破拆除技术的具体实现过程,研究结果肯定了爆炸载荷对结构爆破拆除过程的影响,同时进一步验证了等效爆炸载荷方法的有效性。通过开展爆炸载荷作用下框架-核心筒结构爆破拆除数值模拟研究,发现爆炸载荷因素对框架-核心筒结构倒塌过程中的运动姿态影响较小。(5)研究了屈曲约束支撑框架结构的爆破拆除倒塌过程,分析得知结构中存在屈曲约束支撑,使得结构抗侧移刚度较大,结构在倒塌过程中解体效果差,屈曲约束支撑对框架结构的爆破倒塌过程产生了严重不利的影响。尝试对倒V型屈曲约束支撑结构中与顶部横梁连接部位和倒V型结构中间连接部位进行预拆除处理,发现能够明显改善结构倒塌破碎效果。通过对比分析爆炸载荷作用下结构破坏倒塌过程,得出结构中施加爆炸载荷,后排支撑立柱和板破坏的较多,结构触地后破碎效果更好。