建筑物内部爆炸的研究概述
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爆炸物的爆燃机理研究爆炸物的爆燃机理一直以来都是科学界和工程界关注的焦点之一。
了解爆炸物爆燃机理的研究对于爆炸物的安全应用、爆炸事故的预防以及火灾的控制都具有重要意义。
本文将从分子层面分析爆炸物的爆燃机理,并探讨其中的关键步骤与相关研究。
爆炸物的爆燃机理的研究主要集中在理论计算与实验研究两个方面。
理论计算通过数值模拟和分子动力学方法可以模拟和预测爆炸物的分解、传递与反应过程,从而揭示其机理。
实验研究则通过爆炸物的燃烧热力学分析、火焰形成过程、爆炸物分解反应的测量等实验手段来验证和完善理论计算结果。
爆炸的发生需要三个基本条件:氧气、燃料和引发源。
氧气是维持火焰燃烧的必要条件,燃料提供燃烧的物质,而引发源则是燃料与氧气反应所需要的能量。
爆炸物的爆燃机理研究就是要探讨这三个条件在爆炸物内部是如何相互作用的。
在爆炸物爆燃机理中,燃料是一个重要的研究对象。
常见的爆炸物燃料包括炸药、 TNT、硝化甘油等。
爆炸物的燃料在爆炸过程中会发生分解反应,产生大量的燃烧产物和能量释放。
因此,研究燃料的分解机理对于了解爆炸物的爆燃机理至关重要。
爆炸物的爆燃机理还包括爆炸波的形成与传播过程。
当燃料与氧气混合达到一定浓度时,引发源将使混合物快速反应,形成爆炸波。
这个过程经常被用来研究爆炸物的暴发性,即对外界产生巨大冲击波和破坏力的能力。
另外,火焰在爆炸物的爆燃机理中也起着重要作用。
当燃料与氧气反应时,火焰会在爆炸物中的扩散并燃烧。
研究火焰的形成和传播过程可以揭示爆炸物的燃烧机理和能量释放规律。
对于爆炸物的爆燃机理的研究不仅可以在爆炸装置和炸药的设计中起到指导作用,还能够提高对火灾的控制能力和爆炸事故的预防措施。
科学家们通过研究不同燃料、不同条件下的爆炸物体系,可以得出一系列关于爆炸物爆燃机理的结论,并提供安全使用爆炸物和预防爆炸事故的建议。
尽管已经取得了一定的研究成果,但是爆炸物的爆燃机理研究仍然面临一些挑战。
首先,爆炸物体系的复杂性使得研究工作变得困难。
爆炸力学讲义1. 引言爆炸力学是研究爆炸现象及其背后的物理和化学原理的科学领域。
本讲义将介绍爆炸力学的基本概念、原理和应用,以帮助读者更好地理解和应对与爆炸相关的问题。
2. 爆炸基础知识2.1 爆炸定义爆炸是指在一定条件下,物质内部能量迅速释放并产生剧烈的火焰、光亮、声响和气体冲击波等现象。
它是一种极为复杂的物理过程,涉及能量转换、物质相变和反应动力学等多个方面。
2.2 爆轰与爆燃在爆炸中,有两个重要概念需要区分:爆轰和爆燃。
爆轰是指在超声速下,火焰由点火源向未点火区域传播,并产生可见的冲击波。
而爆燃则是指火焰以亚声速蔓延,并没有明显的冲击波。
2.3 爆速与传播方式爆速是指爆炸波传播的速度。
根据传播方式的不同,爆速可以分为两种类型:很快爆速和相对较慢的爆速。
其中,很快爆速通常用于高爆炸物,而相对较慢的爆速通常用于低爆炸物。
3. 爆炸物理学3.1 爆炸能量在一个完整的化学反应中,反应物与产物之间的能量差称为焓变。
当焓变为负值时,反应释放出能量;当焓变为正值时,反应吸收能量。
在爆炸中,焓变通常为负值,因此释放出大量能量。
3.2 燃烧过程在一个典型的固体燃料中,可分为三个阶段:引燃、扩展和消耗。
引燃阶段是指点火源接触到固体表面并引发可燃物质开始氧化反应;扩展阶段是指火焰从点火源向周围蔓延;消耗阶段是指可燃物质被完全消耗。
3.3 爆轰过程在一个典型的气体爆炸中,可分为四个阶段:压缩、点火、爆轰和扩展。
压缩阶段是指气体被压缩到一定程度;点火阶段是指点火源引发气体燃烧;爆轰阶段是指反应物快速释放能量,并形成冲击波;扩展阶段是指冲击波向周围传播。
4. 爆炸力学应用4.1 爆炸物品安全处理由于爆炸物品可能对人员和环境造成严重伤害,因此安全处理是至关重要的。
包括合理储存、运输和处理爆炸物品的规范,以及采取适当的安全措施来减少事故风险。
4.2 爆破工程爆破工程广泛应用于采矿、建筑和拆除等领域。
通过控制爆炸能量的释放方式和方向,可以实现精确的地质勘探、岩土工程处理和建筑拆除等目标。
库仑爆炸简单解释-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在概述部分,我们将简要介绍库仑爆炸这一现象的基本概念和背景。
库仑爆炸是一种通过静电力引起的爆炸现象,主要表现为两个或多个电荷之间的强烈排斥和瞬间释放。
这种爆炸现象在自然界和工业生产中都有着重要的应用,可以用来制造爆炸性物质、推动火箭等。
在本文中,我们将深入探讨库仑爆炸的原理、应用和潜在影响,希望读者能对这一现象有更深入的了解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下所示:文章结构部分旨在介绍本文的整体框架,以便读者更好地理解文章内容和脉络。
本文主要包括三个部分:引言、正文和结论。
- 引言部分包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将简要介绍库仑爆炸的概念和在科学研究和工程领域中的重要性。
文章结构部分将详细介绍本文的组织结构,以便读者掌握文章的整体框架。
目的部分将说明本文的写作目的和意义。
- 正文部分将具体介绍什么是库仑爆炸、库仑爆炸的原理和库仑爆炸的应用。
在什么是库仑爆炸部分,将详细解释库仑爆炸的定义和特点。
库仑爆炸的原理部分将深入探讨库仑爆炸发生的物理机制和过程。
库仑爆炸的应用部分将介绍库仑爆炸在各个领域的实际应用和意义。
- 结论部分将总结库仑爆炸的重要性、潜在影响和展望未来发展。
总结库仑爆炸的重要性部分将强调库仑爆炸在科学研究和工程领域的重要性和价值。
潜在影响部分将讨论库仑爆炸可能带来的积极或消极影响。
展望未来发展部分将探讨库仑爆炸在未来的应用和发展趋势。
1.3 目的目的部分旨在介绍本文的写作目的,即为读者提供关于库仑爆炸的简单解释。
通过对库仑爆炸的概念、原理和应用进行解释,让读者更好地了解库仑爆炸的重要性和潜在影响,同时展望库仑爆炸在未来的发展前景。
希望读者能够通过本文的阅读,对库仑爆炸有一个全面的认识,从而增强对这一现象的理解和应用能力。
2.正文2.1 什么是库仑爆炸:库仑爆炸是一种特殊的化学爆炸过程,其名称来源于库仑定律,也被称为静电爆炸。
爆炸冲击波对建筑物的破坏机理研究爆炸作为一种自然灾害和人为事故,不仅造成了人员伤亡和经济损失,还对建筑物的结构和稳定性产生了极大的破坏。
爆炸场景下的冲击波是导致建筑物破坏的主要因素之一,因此对爆炸冲击波对建筑物的破坏机理进行研究具有重要的现实意义。
本文主要从爆炸冲击波的基本特征、建筑物的抗爆性能以及冲击波对建筑物的破坏机理等方面进行探讨。
一、爆炸冲击波的基本特征爆炸冲击波是由于爆炸产生的气体爆炸波在空气中的传播,其主要特征包括爆炸冲击波速度、压强、持续时间和冲击波前缘的形态等方面。
其中冲击波速度是爆炸冲击波最主要的特征参数之一,可根据李山峰等人的研究得出,当爆炸药量为1kg时,冲击波速度可达到600m/s以上。
同时,爆炸冲击波的形态也对其破坏效应产生着重要的影响。
当冲击波到达建筑物时,会在建筑物表面形成一个较为平缓的正压缩缩波和一个急剧的负压拉伸波,这两个波的作用机制完全不同,因此也会对建筑物的破坏产生不同的影响。
二、建筑物的抗爆性能建筑物的抗爆性能是指建筑物在爆炸冲击波作用下的承载能力和稳定性。
其主要受到建筑物的结构设计、材料强度和施工质量等多种因素的影响。
其中,在爆炸冲击波作用下,建筑物表现出的主要现象包括结构变形、结构破坏和崩塌等。
建筑物抗爆性能的提高可以从以下几个方面进行改进:首先是结构设计方面,可以采用隔爆结构、加固型结构和柔性结构等不同的抗爆设计方案;其次是材料方面,可以使用高强度、高韧性和耐腐蚀性能较好的材料,如钢筋混凝土、玻璃钢等;最后是施工方面,可以采用先进的施工技术和较为严格的施工质量管理措施。
三、冲击波对建筑物的破坏机理冲击波对建筑物的破坏主要表现为动量负载和惯性负载两种机理。
动量负载是指冲击波在建筑物表面形成的正压缩缩波对建筑物施加的动量作用,从而导致建筑物发生变形、破坏或者倒塌。
惯性负载则是由于冲击波前缘形态的急剧变化而导致的负压拉伸波向内向外振动引起的建筑物破坏。
具体来讲,冲击波对建筑物的动量负载主要表现为建筑表面的切向位移和法向位移,其大小和方向取决于冲击波的形态和建筑物的抗爆性能。
建筑结构抗爆设计研究及概述摘要:随着我国人民生活水平的提高,人们对自己所居住的房子的质量也有了更高的要求,在享受物质生活的同时,他们要求自己的房子宽敞、舒适,更重要的是安全。
为此,我们在设计建筑结构的时候,要将建筑的抗爆问题设计进去,我们所说的建筑不单指人们居住的房子,这还涉及到一些其它的建筑。
本文简单介绍了建筑结构抗爆设计的相关内容,这其中涉及到了建筑抗爆设计的一些原则。
本文的提出,旨在为相关的部门提供一点理论上的依据。
关键字:建筑结构;抗爆设计;设计原则Abstract: With the improvement of living standards of our people, the quality of the people living in the house also have higher requirements in the enjoyment of material life, they require their own spacious, comfortable house, but more importantly it is safe. To this end, we in the design of the building structure, you want to building antiknock design into the building we are talking not only refers to people living in the house, which also involves some other building. This paper briefly describes the antiknock design of building structures, which involves some of the principles of design of the building antiknock. This article, aims to provide little theoretical basis for the relevant departments.Keywords: building structure; antiknock design; design principles1 引言由于地理区域发展的不平衡性,使得不同地理区域的人们生活水平有着很大的差异,这使得很多的地方经常发生社会暴乱、恐怖袭击等事件,这些时间的发生,带来的最直接的后果就是人身安全和社会财富的损失。
爆破工程研究报告一、研究背景随着现代建筑业的不断发展,爆破工程在建筑拆除、岩石开采等领域得到了广泛应用。
然而,爆破工程的安全性和效率一直是人们关注的焦点。
因此,对于爆破工程的研究显得尤为重要。
二、爆破工程的定义和分类1. 爆破工程的定义爆破工程是指利用化学能量或物理能量,在岩体或混凝土结构体中产生巨大能量,使其发生裂解或变形而达到拆除、开采等目的的一种技术。
2. 爆破工程的分类根据使用材料不同,可以将爆破工程分为化学爆炸和物理爆炸两种类型。
其中化学爆炸主要使用硝酸铵等高能材料进行引爆;物理爆炸则是利用气压波和冲击波来达到拆除、开采等目的。
三、影响爆破效果的因素1. 岩体性质岩体性质是影响爆破效果最为重要的因素之一。
岩体的硬度、韧性、裂隙等特性都会影响爆破效果。
2. 爆破设计爆破设计是指根据实际情况确定爆破方案,包括药量、孔距、孔深等参数。
合理的爆破设计可以提高爆破效果,并减少对周围环境的影响。
3. 爆炸物质不同的爆炸物质具有不同的性能,如能量密度、速度等。
选择合适的爆炸物质对于提高爆破效果至关重要。
4. 爆破技术爆破技术包括引爆方式、起爆时间等参数。
选择合适的引爆方式和起爆时间可以提高爆破效果,同时减少对周围环境的影响。
四、安全管理措施1. 安全教育在进行任何一项工程之前,必须对工作人员进行充分的安全教育,使其了解工程风险和安全操作规程。
2. 安全防护措施在进行工程时,必须采取各种安全防护措施,如戴安全帽、穿防护服、佩戴防护眼镜等。
3. 环境保护在进行爆破工程时,必须采取措施减少对周围环境的影响。
如选择合适的爆炸物质、合理设计爆破方案等。
五、结论爆破工程是一项高风险的工程,需要严格遵守相关规定和安全操作规程。
同时,对于岩体性质、爆破设计、爆炸物质和爆破技术等因素进行深入研究,可以提高爆破效果和安全性。
最终达到高效、安全的目的。
钢筋混凝土框架结构内部爆炸毁伤效应试验研究1.引言钢筋混凝土框架结构是建筑领域常见的一种结构形式,具有承载能力强、耐久性好的优点,因此被广泛应用于各类建筑中。
然而,在一些特殊情况下,如发生爆炸等灾难事件时,钢筋混凝土框架结构容易受到严重破坏,对建筑物和人员安全造成威胁。
对钢筋混凝土框架结构内部爆炸毁伤效应进行深入研究,对于提高建筑抗爆性能、减少灾害事故造成的损失具有重要意义。
2.研究背景随着近年来恐怖袭击事件和事故灾难频发,钢筋混凝土框架结构受到爆炸毁伤的风险日益凸显。
然而,目前对于钢筋混凝土框架结构内部爆炸毁伤效应的研究还比较有限,存在着很多未解之谜。
有必要通过试验研究的方式,深入探讨钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载作用下的毁伤机理和效应规律,为今后的抗爆设计和事故应对提供科学依据。
3.研究内容本研究将选择具有代表性的钢筋混凝土框架结构样本,通过设置不同大小、不同位置的爆炸源,对结构内部爆炸毁伤效应进行全面、系统的试验研究。
具体内容包括但不限于以下几个方面:3.1 结构受力性能试验:通过静力加载试验,获得钢筋混凝土框架结构在正常工作状态下的受力性能参数,为后续试验研究提供基础数据;3.2 爆炸荷载参数选择:根据实际爆炸事故中的爆炸荷载特点,选择合适的爆炸源,并确定其爆炸荷载参数,以模拟真实的爆炸场景;3.3 结构毁伤特征观测:在爆炸试验过程中,通过高速摄像技术和传感器监测技术,对结构内部毁伤特征进行实时观测,获取毁伤过程中的动态数据;3.4 毁伤效应分析:结合试验数据和数值模拟方法,对结构内部爆炸毁伤效应的机理进行深入分析,揭示毁伤规律和影响因素;3.5 抗爆性能评价:基于试验结果,对钢筋混凝土框架结构的抗爆性能进行评价,提出相应的改进和设计建议。
4.研究意义通过上述试验研究,可以全面了解钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载作用下的受力性能和毁伤特征,为建筑抗爆设计和事故应对提供科学依据。
也能够为应急救援和灾害防范提供重要参考,为提高社会安全性做出贡献。
爆炸现象的模拟与分析研究一、引言爆炸是一种极为危险和破坏性极强的现象,其对人类和环境的影响十分深远。
为了更好地研究和控制这种现象,需要深入了解爆炸的物理过程及其对周围环境的影响。
本文将依托国内外前沿科技和理论知识,对爆炸现象进行模拟与分析,探究其发展规律和控制方法,以期提供参考和借鉴。
二、爆炸现象的定义和分类爆炸是指物质在一定条件下发生突然而剧烈的化学或物理反应,释放出大量的热能、光能和声能,产生爆震波和高速气流,对周围环境造成一定的破坏和影响。
按照爆炸材料的形态和爆炸过程的特点,爆炸现象可以分为以下几类:1.气体爆炸:指气体在一定条件下发生燃烧反应,释放出大量的热能和光能,产生火焰和爆炸波。
2.液体爆炸:指液体在一定条件下发生燃烧反应或化学反应,瞬间蒸发产生气体,从而形成爆炸。
3.固体爆炸:指固体材料在一定条件下发生物理或化学反应,释放出大量的热能和气体,形成火焰和爆炸波。
三、爆炸现象的模拟方法为了更好地探究爆炸现象的物理规律和机理,需要采用不同的模拟方法进行研究,常用的方法如下:1.数值模拟法:利用计算机模拟爆炸过程中热力学、动力学等物理过程,通过迭代计算得到爆炸波、温度、压力等参数变化规律。
2.实验模拟法:在实验室内进行爆炸实验,观察和记录爆炸现象的各种参数变化,分析爆炸机理和影响。
3.理论分析法:基于物理学和化学学的基础理论,对爆炸过程进行分析和推导,探究爆炸的规律和特点。
四、爆炸现象的模拟和分析实例以气体爆炸为例,本文将采用数值模拟法进行研究。
根据爆炸现象的特点,模拟计算中需关注以下参数:1.燃爆速度:指一定条件下反应物的燃烧速度,是气体爆炸时最重要的参数之一。
2.爆炸波压力:指爆炸产生的压力波在空气中传播和扩散的效应。
3.爆炸波速度:爆炸波在空气中传播的速度,是爆炸能量传递和扩散的重要参数。
基于以上参数,本文利用计算机自主编写程序,并以一个格子状的模型作为仿真对象,进行数值模拟实验。
爆炸物的研究和应用随着现代科学技术的进步,人类在研究和应用爆炸物方面取得了巨大的进展。
爆炸物可以分为化学炸药、物理炸药和核炸药三种类型。
在工业生产、建筑拆除、军事防御等领域,爆炸物都有着广泛的应用。
本文将从爆炸物的研究和应用两个方面进行探讨。
一、爆炸物的研究1.化学炸药的研究化学炸药是一种能够释放大量能量的物质,由于其安全性较高、制备难度较低,化学炸药应用最为广泛。
目前大多数国家都在进行化学炸药的研究,例如我国就建立了火炸药、炸药和高能燃烧剂三个类别的化学炸药研究室。
通过改变配方、改进结构等方法,科学家们正在不断研究开发出更为高效、环保、安全的化学炸药。
2.物理炸药的研究物理炸药是通过大量的机械能、重力等方式产生高能量的物质。
包括爆炸焊接、冲击波喷射等技术,因其破坏力大,应用在工程建设、交通建设、能源开采等领域。
在物理炸药的研究方面,国内外有许多大型科研机构和高校在进行研究,大力推进物理炸药在各种领域的应用。
3.核炸药的研究核炸药是一种可释放核能量的物质,由于其威力极大,被列为了国家保密科研领域。
核炸药的研制需要空间、资源、大规模研发投资等,目前全球只有少数国家拥有该技术。
在科学研究领域,许多研究机构正在研发新型核炸药,通过提高核燃料利用率、减少辐射及污染等方式,降低核炸药对环境的影响。
二、爆炸物的应用1.在工业生产中的应用工业生产中,爆炸物广泛应用于废旧物资处理、矿山爆破、钻井、挖掘、农业等方面。
例如,煤矿的爆破采用爆炸物可以使煤层裂开,达到采煤的目的,同时也可以减少煤矿事故。
在农业领域,爆炸物的应用也得到了许多发展,例如爆炸灌溉系统可以取代传统的喷灌农具,提高水平灌溉效果,减少水资源浪费。
2.在建筑拆除中的应用建筑拆迁中,爆炸物有着无可替代的重要作用。
通过合理的爆破技术,可以使得建筑的破坏出现在短时间内完成,同时还可减少环境污染和噪音污染等情况的发生。
爆炸物在建筑拆除中广受肯定,多年来一直是建筑拆除行业的主要工作方式之一。
别墅爆炸分析报告范文近日,某别墅区突发爆炸事故,造成了一定的人员伤亡和房屋损毁。
为了我们更好地了解这一事故的原因和后果,特进行了详细的调查和分析。
以下是我们的报告:一、事故背景该别墅区位于市中心,环境优雅,居住者多为高收入人群。
事故发生在某个晴朗的周末下午,大多数居民在家休息或进行家庭活动。
二、事故经过据目击者证实,事故发生时他们听到了一声巨响,紧接着房屋内部冒出了黑烟,并迅速蔓延到整栋别墅。
周围居民迅速报警并疏散。
消防人员赶到现场后进行了救援和灭火,但已来不及挽救别墅的全部。
最终造成了一人死亡,多人受伤。
三、事故原因分析结合事故现场调查和受伤居民的证言,我们初步确定该起别墅爆炸事故可能的原因如下:1. 煤气泄漏:居民普遍使用煤气作为家庭烹饪和供暖的能源。
据了解,该别墅区的煤气管道老化严重,漏气风险较高。
2. 突发火灾:由于当时居民大多在家中进行活动,使用明火进行烹饪等,一旦有突发火灾,极易引发爆炸。
3. 不当使用燃气设施:调查发现,有些居民在不合适的场所设置了燃气设施,如蓄水箱等。
这样的举动增大了爆炸的风险。
四、事故后果1. 人员伤亡:据初步统计,这起别墅爆炸事故造成了一人死亡,多人受伤。
受伤者已全部送往医院接受治疗,并得到妥善照料。
2. 房屋损毁:爆炸导致一栋别墅被大火吞噬,房屋结构严重受损。
其他相邻别墅也受到了不同程度的破坏。
五、建议和措施1. 加强煤气管道维护:将老化的煤气管道更换,并定期检查和维护管道,确保安全使用。
2. 加强火源管理:居民应合理安装和使用明火设备,避免火灾的发生。
3. 加强生活设施规划:禁止在不合适的场所设置燃气设施,制定相关规章制度。
4. 加强应急救援能力:提高社区消防队伍的储备,配备先进的火灾扑救设备,缩短救援反应时间。
六、总结此次别墅爆炸事故的发生对我们敲响了安全意识警钟。
要加强对燃气和火源的管理,依法依。
建筑工地炸事故近年来,建筑工地炸事故频频发生,给社会治安和民众生命财产安全带来严重威胁。
本文将就建筑工地炸事故的原因和应对措施展开论述。
一、炸事故的原因1.1.施工管理不善建筑工地存在施工管理不善的问题,如缺乏有效的安全制度和操作规范,不合理的施工安排和仓库管理等。
这些问题导致了爆炸事故的发生。
1.2.材料储存不当许多建筑工地材料堆放不当,如易燃、易爆物品与其他物品混存,没有作好有效的分区管理、防火设施和安全隔离等。
这些问题使得火灾风险大幅增加。
1.3.操作人员安全意识淡薄部分操作人员安全意识淡薄,没有参加过系统的安全培训,缺乏安全操作技能和应急处理能力。
这使得他们在施工过程中无法正确应对危险情况,从而导致爆炸事故的发生。
二、应对措施2.1.加强施工现场管理建筑工地应建立完善的安全管理制度,制定详细的操作规范,提供充足的防护设施和消防设备。
同时,加强对施工人员的安全培训,增强他们的安全意识和应急处置能力。
2.2.严格材料储存建筑工地应建立合理的材料分区管理制度,避免易燃、易爆物品与其他物品混存。
建筑工地还应设置专用储存仓库,采取有效的防火和安全隔离措施,确保材料的安全使用。
2.3.加强安全培训建筑工地应针对不同岗位的工作人员进行安全培训,培养其安全操作意识和应急避险能力。
特别是对于容易引发事故的施工工艺和操作方法,需要加强培训和监督。
2.4.加强监管和执法政府有关部门应加大对建筑工地的检查力度,提高执法力度,对违反安全规定和使用非法材料的行为予以严惩。
同时,加强与施工单位和业主的沟通合作,共同维护建筑工地的安全环境。
三、结语建筑工地炸事故的发生给社会治安和民众生命财产安全造成了巨大损失。
为了防止和减少这类事故的发生,必须重视施工管理、材料储存和操作人员安全意识的提升。
只有通过全社会的共同努力和配合,才能确保建筑工地的安全稳定,为人们创造一个安全宜居的居住和工作环境。
建筑结构的抗爆设计方法研究建筑结构的抗爆设计方法研究【摘要】爆炸对于建筑结构具有巨大的冲击力,容易导致建筑结构的损坏,因此,建筑结构设计中运用抗爆设计非常重要。
本文将从以下几个方面来分析建筑结构进行抗爆设计的必要性,并重点分析了如何进行抗爆结构的设计。
【关键词】建筑结构;抗爆设计;方法一、前言随着建筑行业的发展,抗爆设计也成为了建筑结构设计的重要工作之一。
抗爆设计不仅能够提升建筑物的性能,还能够有效的提升建筑物的安全性,进而保证居民的人身财产安全。
二、爆炸冲击波的特点众所周知,爆炸瞬时会产生巨大的冲击波,这种冲击波在遭遇阻力的时候,就会产生破坏效应,例如安置在室内,房屋的内部结构必然受到冲击波的冲击而毁坏。
通常爆炸荷载对建筑物的冲击破坏作用主要有以下特点:1、其作用的强度比地震或者台风荷载要大得多,通常都会高出建筑物本身的设计荷载几个甚至十几个数量级,巨大的冲击能量会产生相当大的破坏效应;2、爆炸的冲击波作用程度与距爆点的远近有极大关系,靠爆点越近的建筑物结构、或者处于爆点正面建筑物的受到的损坏程度比距离爆点远、处于爆点侧面的严重;3、爆炸持续的时间非常短,以毫秒计算。
通常是在引爆的前数十毫秒内,爆炸的作用由最大降至零点,建筑物在瞬间遭受极大的冲击力量;4、极大的爆炸冲击波作用于建筑物结构,会击碎建筑物结构,大量的碎片被击飞,导致人员被伤。
三、爆炸冲击波对建筑结构的损伤作用如前所述,爆炸对建筑结构的破坏效应主要是爆炸冲击波。
爆炸冲击波对建筑结构的损伤可以分为直接空气冲击波作用和渐进坍塌。
近爆点的高压和爆炸冲击会对建筑的外围护结构如外墙、窗户、楼板系统、梁、柱和钢结构支架等造成破坏作用,称为直接破坏效应。
渐进坍塌是指由于局部构件的破坏引起结构其他部分的破坏,最终导致整个结构破坏或倒塌的现象,也称连续性倒塌。
因此,建筑结构爆炸破坏过程可以划分为:1、脆性围护材料产生高速飞射的碎片,特别是玻璃飞片,对人员和设备的伤害危险巨大。
建筑物内部爆炸的研究概述摘要:屋室内部爆炸已成为如今建筑物面临的爆炸灾害的主要形式之一。
本文指出内部爆炸与开放空间爆炸的区别,分析了有限空间内部爆炸的能量释放特点、损坏方式以及气体爆炸的形式与原因,分析了爆燃与爆轰两种燃烧模式。
关键词:有限空间内爆炸;爆燃;爆轰;可燃气体混合物The research of internal explosion in limited spaceAbstract:Internal explosion has become one of the main forms of explosion disasters faced by buildings.This paper point out the difference between internal explosion and external explosion, the energy release characteristics and the reason and form of gas explosion and damage mode. Meanwhile,two modes of combustion-deflagration and detonation-were analyzed.Key word:internal explosion in limited space;deflagration;detonation;combusible gas mixture 0.引言随着经济、社会的飞速发展,工业生产与居民生活中对能源的需求量逐渐增加,可燃性气体在人们生产、生活中得到大规模的使用。
在实际生活中,机器老化,操作失误,未按流程生产操作等原因均可能导致可燃性气体的泄漏,由此造成的燃气粉尘爆炸问题已经引起社会各界的高度关注。
随着可燃气体在人们的日常生活中广泛应用,建筑物内部爆炸已成为建筑物爆炸灾害的主要形式之一。
与开放空间中发生爆炸不同,气体在结构内部发生爆炸时,爆炸产生的波会与约束墙壁发生耦合作用,墙体反射的爆炸波之间也会发生相互作用,之后再次反射,一般来说,前三次反射后的相互作用作用到结构上均不可忽略。
因此,内爆炸时的荷载表现更加复杂[1],建筑物内部爆炸所受的影响因素更多,与开放空间中的爆炸相比表现的更为无规律,对于内部爆炸荷载的研究与计算也更具有重要的现实意义。
1.内部爆炸与无约束空间爆炸的区别炸药在有限空间的内部爆炸与在开放无约束空间中爆炸的作用规律相比区别巨大。
在无约束条件下发生的气体或粉尘爆炸,其爆炸方式一般为可燃气体与空气混合达到极限浓度时由点火源引爆发生爆炸,产生火球向四周较为均匀的膨胀拓展,有时会因局部约束条件引起局部湍流和漩涡形成局部破坏性的波。
气体泄漏可能引发以下几种后果:(1)泄漏气体不足,未达可燃浓度,消散到周围环境中不发生着火;(2)可燃气体在泄放口高速喷出,此时一般只着火不喷射;(3)泄漏气体运动至宽广区域后被点火源点燃,发生火灾;(4)火焰经长距离传播加速,层流变湍流,完成爆燃向爆轰的转化,产生爆炸冲击波。
[2]粉尘或可燃性气体在密闭空间内燃烧爆炸时,密闭空间的约束环境对爆炸作用有着明显的影响。
气体粉尘燃烧爆炸一般划分成以下四种形式:定压燃烧、定容燃烧、爆燃与爆轰。
密闭空间属于定容燃烧,由于压力在燃烧过程中不断升高,会产生伴有压力波的燃烧,既爆燃,甚至会因障碍物的扰动等原因产生爆轰。
因此约束空间中的内爆炸特征主要体现在:爆炸冲击波效应明显增强、爆炸产生的热效应因约束而更加明显、爆轰产物导致准静态压力上升使作功的有效作用时间延长等。
2.气体内爆炸能量转变方式2.1 气体内爆炸能量释放规律与军事上所使用的炸药爆轰不同,气体爆炸需要经历从燃烧到爆轰整个过程,生产生活中的爆炸基本上都已爆燃的形式出现。
由于爆燃已亚声速流动,因此它的传播受环境影响很大。
对于建筑物内部爆炸而言,爆炸产生的作用力主要由两个阶段构成:爆炸初期是由爆炸冲击的一次波直接与结构作用,形成荷载;之后的荷载是由结构约束对高温高压爆炸产物产生的附加压力构成,即由超压引起的准静态压力荷载,此种荷载峰值较低,衰减缓慢[3]。
由于在气体燃烧爆炸过程中能量转化为动能与热能等形式,因此火焰速度与火焰温度是非常重要的两个物理量。
火焰温度可根据燃烧产物组分推算出反应热。
但由于火焰传播具有不稳定性,火焰传播速度易受各种条件影响。
例如:管壁摩擦、障碍物扰动、气体流动耗散性等。
2.2 气体内爆炸的压力变化以气体爆炸过程中压力的变化为依据,可以将爆炸过程分为三个阶段:(1)当爆炸产生的能量大于向周围热传导失去的能量时,能量不断累积,压力持续上升;(2)当爆炸产生的能量和放热散失的能量相当时,压力出现峰值;(3)随着反应进行反应释放的能量小于热耗散损失的能量时,压力逐渐下降。
对于长细比较大的容器,混合气体可能会发生爆炸时火焰阵面赶上前驱波阵面,已声速传播,激发爆轰的现象。
此时对于容器约束产生的压力,直接作用的爆炸冲击波远远大于准静态压力,对约束产生巨大的破坏作用。
3 气体内部爆炸的作用规律3.1 有限空间内气体爆燃与爆轰特点爆燃是有限空间内部气体爆炸的主要出现形式。
当燃烧过程中火焰因扰动产生湍流时,火焰阵面加速,与前方的波阵面重合,爆燃有可能转变为爆轰。
爆燃时压力升高,可以达到初始值的6~8倍,虽然其爆炸波峰值压力与爆轰波相比较低,但作用时间较长,由冲量公式可知冲量很大,也具有很大的破坏作用。
当火焰传播由爆燃转爆轰(DDT)时,火焰阵面以声速或超声速传播,爆轰阵面的压力很高。
爆燃和爆轰是两种截然不同的燃烧模式,爆燃波是膨胀波,跨过阵面压力下降,速度为每秒几米量级;爆轰相对于未响应物其传播速度是超音速传播,跨过阵面压力与密度均增加,燃烧速度可达每秒几千米量级。
3.2 气体内爆炸的准静态压力的特点爆炸产生的一次波和后续燃烧这两部分能量共同组成密闭空间内部爆炸产生的能量,即能量转变为冲击波动压和爆轰产物产生的准静态压力。
爆轰产物产生的准静态压力是燃气在结构内部爆炸时,冲击波与约束发生耦合作用,在约束或障碍物之间多次反射,压力幅值和波动随时间增加而减弱,爆轰产生的压力在约束空间内均态分布,产生一个幅值小但长时间作用的压力。
尽管准静态压力幅值较小,但其分布均匀,因而有较长的衰减时间。
衰减速率与泄压面积、结构容积与形状、爆炸能量释放特性有关。
通常来说,压力衰减速率随泄压面积减小而减慢。
4 气体内爆炸的实质与影响因素工业民用建筑物中发生的气体内爆炸事故可分为以下几种形式:气体或蒸汽爆炸;粉尘爆炸;化学试剂引起的失控反应爆炸。
生产生活中建筑物内的气体爆炸大部分属于爆燃情况,其多发于工业厂房和民用居所,如建筑房屋、破裂管道的燃料飞溅、密闭不良引起的燃气泄漏,易燃液体的挥发渗漏等。
这些情况均有可能导致爆燃发生[4]。
建筑物中发生气体爆燃时,门、窗或预先设定的泄爆结构会随空间压力增大而破裂,增加泄压面积,此时定容燃烧变为有约束泄压受限空间内爆燃泄放问题。
4.1 生产中建筑物内爆炸的爆炸实质可燃气体或蒸汽的爆炸实质是反应物本身与空气的快速氧化还原反应,属于化学爆炸。
其主要特征是快速燃烧产生的高温产物膨胀从而产生爆炸冲击波,导致被作用物体产生大变形乃至破坏。
可燃气体爆炸可以分为爆炸性混合气体爆炸,分解性气体的分解爆炸与沸腾液体蒸汽膨胀爆炸三种形式。
粉尘爆炸是指可燃粉尘达到爆炸浓度,触及明火等点火源时发生的爆炸;爆炸冲击波在传播过程中,还会扰动原来处于静止沉积状态的粉尘引起二次爆炸,加重爆炸破坏。
2015年6月27日在台湾省发生的新北粉尘爆炸事件就是因为现场喷洒大量“彩虹”粉尘遇火源发生爆炸所致。
化学工程中很多化合、分解及聚合反应需要在高温高压下进行。
当反应容器内温度异常升高时,反应速度可能迅速按指数规律增长,造成反应失控,导致压力迅速升高,引起爆炸事故。
4.2 障碍物对火焰传播的加速作用由于使用的原因,建筑物内部存在着各种障碍物如住宅中的家具、楼梯,厂房中的工具设施等均会影响火焰的传播。
当屋室内存在障碍物时,障碍物会增强流场中流体微团的扰动,产生涡团,改变火焰阵面形状,导致这种流场进一步变形,使波阵面与火焰阵面绕障碍物表面形成一定的速度梯度。
在火焰到达障碍物之前,火焰前端波阵面流动过程中遇到障碍物会形成高速梯度场和伴随绕流场,使传播过程中涡团增加,提高了火焰传播中的湍流现象。
当火焰阵面传播至这一障碍物时,火焰会沿梯度场扭曲汇聚,火焰表面因变形而被拉伸拓展,增加了火焰与可燃气体的接触面积,火焰传播速度因此提高。
由于障碍物与壁面的多次反射使预混气体得到充分的预压缩,火焰越过障碍物前可近似认为火焰阵面传播是层流状态,越过障碍物后变为湍流状态[5],而提高的火焰速度又会使湍流程度加剧,正是这种正反馈现象使得障碍物对火焰产生巨大影响。
由于障碍物对火焰阵面的扰动使得火焰湍流度增强,反应加剧,速度与压力均有所提高,导致流场局部出现高温高压强。
当火焰阵面速度增加赶上前方冲击波,即火焰阵面与波阵面重合时,会形成一个带化学反应的激波,其传播机理由扩散、输运形式转变成带化学反应的冲击形式,形成爆轰波,即在多个障碍物作用下发生爆燃转爆轰现象[6]。
5. 结语(1)建筑物内炸药爆炸与气体粉尘爆炸与开放空间爆炸相比因其爆炸波的多次反射与相互作用而更为复杂。
(2)气体内部爆炸常以爆燃的形式出现,由于其产物的准静态压力作用时间长,因此冲量巨大,具有不可忽略的破坏作用。
(3)当建筑物内部存在障碍物时,障碍物会对火焰阵面产生扰动,使火焰层流传播变为带涡团的湍流传播,可能引起爆燃转爆轰,产生巨大的破坏。
参考文献:[1] 张舵,吴克刚,卢芳云.建筑物内爆炸波的动压载荷研究[J].采矿技术,2009,9(5):69-73.[2] 赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社..[3] 高康华,金丰年,王德荣.建筑物内爆炸研究荷载综述[J]中国工程科学,2013,15(5):59-64.[4] 毕明树,杨国刚.气体和粉尘爆炸防治工程学[M].北京:化学工业出版社,2012[5] 丁以斌,郭子如,汪泉.置障条件下可燃气火焰传播的研究现状[J].工业安全与环保,2006,32(11):30~33.[6] I 0 Moen,M Donato,R Knystautas,et a1.Flame acceleration due to turbulence produced by obstacles[J].Combustion and Flame,1980,39(1):21~32.。