近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析方法及防護(hù)措施研究

近距離爆炸下作用于建筑結(jié)構(gòu)上的爆炸荷載分布不均勻，局部爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為局部破壞，其破壞機理與損傷評估方法更加復(fù)雜，抗爆設(shè)計方法亦面臨空前挑戰(zhàn)。本項目針對近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析缺乏準(zhǔn)確的爆炸荷載模型，精確的破壞分析與損傷評估方法、實用的防護(hù)措施等突出問題，系統(tǒng)開展近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析方法及防護(hù)措施研究。通過研究近距離爆炸下作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上爆炸荷載的準(zhǔn)確預(yù)測方法及其分布規(guī)律，建立作用于典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件上爆炸荷載的簡化模型；通過近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞機理研究，提出其破壞準(zhǔn)則，建立近距離爆炸下典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析與損傷評估方法；通過研究近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗爆設(shè)計方法與防護(hù)措施及其對遠(yuǎn)距離爆炸防護(hù)的適用性，提出典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗爆防護(hù)措施。發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇，其中SCI檢索論文2篇，EI檢索論文4篇，ISTP檢索論文1篇；合作編寫專著1本；合作培養(yǎng)博士生3人，碩士生8人。上述成果進(jìn)一步完善了我國建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計理論體系，為編制民用建筑抗爆設(shè)計指南提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。 2100433B

與遠(yuǎn)距離爆炸相比，近距離爆炸下作用于建筑結(jié)構(gòu)上的爆炸荷載分布不均勻，局部爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為局部破壞，其破壞機理與損傷評估方法更加復(fù)雜，抗爆設(shè)計方法亦面臨空前挑戰(zhàn)。本項目擬針對近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析缺乏準(zhǔn)確的爆炸荷載模型，精確的破壞分析與損傷評估方法、實用的防護(hù)措施等突出問題，系統(tǒng)開展近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析方法及防護(hù)措施研究。通過研究近距離爆炸下作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上爆炸荷載的準(zhǔn)確預(yù)測方法及其分布規(guī)律，建立作用于典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件上爆炸荷載的簡化模型；通過近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞機理研究，提出其破壞準(zhǔn)則，建立近距離爆炸下典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞分析與損傷評估方法；通過研究近距離爆炸下結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗爆設(shè)計方法與防護(hù)措施及其對遠(yuǎn)距離爆炸防護(hù)的適用性，提出統(tǒng)一的典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗爆設(shè)計方法與抗爆防護(hù)措施。從而進(jìn)一步完善我國建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計理論體系，為編制民用建筑抗爆設(shè)計指南提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

本項目針對爆炸沖擊荷載造成的結(jié)構(gòu)局部損傷與破壞將顯著降低鋼結(jié)構(gòu)抗火性能的現(xiàn)象，擬采取理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)開展爆炸與其次生災(zāi)害-火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼結(jié)構(gòu)的損傷破壞與連續(xù)倒塌分析研究，以鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和典型鋼結(jié)構(gòu)為研究對象，通過研究爆炸與火災(zāi)作用下鋼結(jié)構(gòu)損傷破壞的相關(guān)性，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞分析方法；通過研究爆炸后火災(zāi)作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞規(guī)律，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度評估方法；通過研究爆炸后火災(zāi)作用下溫度環(huán)境的時空變化規(guī)律，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析與倒塌時間預(yù)測方法。為日益廣泛應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計提供可靠的理論依據(jù)和分析手段，因而具有重要的理論意義和工程價值。

中文摘要：爆炸荷載作用下玻璃幕墻的破壞機理涉及到PVB膠片的本構(gòu)關(guān)系、夾層玻璃靜力作用下力學(xué)模型、爆炸沖擊荷載-玻璃流固耦合作用等前沿問題，國內(nèi)外在這些方面的研究還未取得突破性進(jìn)展。因此課題通過試驗手段建立PVB膠片的本構(gòu)關(guān)系，通過夾層玻璃靜力試驗及數(shù)值模擬，建立與實際受力相符的力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行抗爆炸試驗及數(shù)值模擬的研究分析，對玻璃幕墻在爆炸作用下的破壞機理和性能研究進(jìn)行研究，為玻璃幕墻的抗爆炸設(shè)計有價值的參考。得到了夾層玻璃PVB膠片在不同溫度及加載速率下的本構(gòu)關(guān)系模型；進(jìn)行了四邊簡支夾層玻璃的承載力試驗及數(shù)值模擬研究，建立了與實際受力相符的夾層玻璃力學(xué)模型；進(jìn)行了不同類型玻璃面板在爆炸沖擊荷載作用下的動力響應(yīng)試驗，研究了不同玻璃類型的破壞形式；在試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了爆炸荷載作用下玻璃面板動力響應(yīng)的有限元分析，并考慮了不同參數(shù)（玻璃尺寸、厚度）對玻璃面板抗爆性能的影響；采用多物質(zhì)ALE算法進(jìn)行了了炸藥作用下爆炸的產(chǎn)生以及爆炸沖擊波與玻璃面板結(jié)構(gòu)之間的耦合作用的數(shù)值分析；基于試驗及有限元結(jié)果，提出了爆炸沖擊荷載作用下玻璃幕墻動力響應(yīng)的簡化分析方法。 2100433B

大跨空間結(jié)構(gòu)通常作為重要公共建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，易于成為恐怖破壞的目標(biāo)；因此，在設(shè)計中應(yīng)合理考慮爆炸荷載的效應(yīng)，并采取防御措施，以大幅度減少爆炸襲擊帶來的危害。申請者以前期研究為基礎(chǔ)，對大跨空間結(jié)構(gòu)在爆炸荷載下的失效機理及防御措施開展研究，著重解決以下關(guān)鍵理論問題：（1）研究大跨空間結(jié)構(gòu)在爆炸荷載下的沖擊波壓力場分布規(guī)律，提出沖擊波壓力場分布的理論模型；（2）研究大跨空間結(jié)構(gòu)在爆炸荷載下的響應(yīng)特征及其失效模式，揭示其失效機理；（3）提出大跨空間結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計思路，提出適用于工程設(shè)計的實用爆炸荷載模型和結(jié)構(gòu)分析方法，研究大跨空間結(jié)構(gòu)的泄爆措施。通過本項目的研究，為大跨空間結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計提供扎實的理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障，適應(yīng)當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的需要。