3.3 平面杆系有限元法

平面杆系有限元法是建筑结构设计中应用最为广泛的一种方法，是有限元这种数值技术应用最早、最为成熟的一个领域。在拆除爆破的设计中，平面杆系有限元法主要应用于以下几方面：

（1）确定爆前建筑物的稳定性。对于许多建筑物，在正式爆破前需要用人工或爆破方法拆除部分构件，这便使结构的受力情况发生了变化。为了保证建筑物在正式爆破前的稳定性，应当进行结构受力状况的校核。采用平面杆系有限单元法可以迅速完成这一工作，为爆前的预处理工作提供合理、安全的方案。

（2）为确定主承重立柱失稳的临界爆破高度提供理论依据。采用平面杆系有限元法，可以模拟在主承重立柱的不同爆破高度下框架结构整体的受力情况，通过优选可提供合理的主承重立柱爆破高度。

（3）确定梁柱的切割部位。在底层的主承重立柱爆破后，上层梁、柱的结合部位是否能形成足够数量的塑性铰链，决定了结构能否在自重作用下解体。

虽然有限元也能解决变形问题，但其研究对象主要是连续介质，而拆除爆破是一个由连续到不连续直至坍塌解体的过程，因而存在着有限元法难以解决的困难。基于连续介质力学的平面杆系有限元法难以模拟脆性材料在爆炸与冲击作用下碎块的形成及运动；脆性材料在高加载率下强度增加；变形与裂纹扩展的滞后；难以体现岩土材料的非均质性和各向异性特征；高加载率下脆性材料的结构理论与强度准则难于建立等。平面杆系有限元法在爆破研究中主要用于结构的静力分析，因而一般可作为拆除爆破模拟“预处理”的工具。