近距離爆炸下結構構件破壞分析方法及防護措施研究項目摘要

與遠距離爆炸相比，近距離爆炸下作用于建筑結構上的爆炸荷載分布不均勻，局部爆炸荷載作用下結構構件多為局部破壞，其破壞機理與損傷評估方法更加復雜，抗爆設計方法亦面臨空前挑戰(zhàn)。本項目擬針對近距離爆炸下結構構件破壞分析缺乏準確的爆炸荷載模型，精確的破壞分析與損傷評估方法、實用的防護措施等突出問題，系統(tǒng)開展近距離爆炸下結構構件破壞分析方法及防護措施研究。通過研究近距離爆炸下作用于結構構件上爆炸荷載的準確預測方法及其分布規(guī)律，建立作用于典型結構構件上爆炸荷載的簡化模型；通過近距離爆炸下結構構件的破壞機理研究，提出其破壞準則，建立近距離爆炸下典型結構構件破壞分析與損傷評估方法；通過研究近距離爆炸下結構構件抗爆設計方法與防護措施及其對遠距離爆炸防護的適用性，提出統(tǒng)一的典型結構構件抗爆設計方法與抗爆防護措施。從而進一步完善我國建筑結構抗爆設計理論體系，為編制民用建筑抗爆設計指南提供理論基礎與技術支撐。

近距離爆炸下作用于建筑結構上的爆炸荷載分布不均勻，局部爆炸荷載作用下結構構件多為局部破壞，其破壞機理與損傷評估方法更加復雜，抗爆設計方法亦面臨空前挑戰(zhàn)。本項目針對近距離爆炸下結構構件破壞分析缺乏準確的爆炸荷載模型，精確的破壞分析與損傷評估方法、實用的防護措施等突出問題，系統(tǒng)開展近距離爆炸下結構構件破壞分析方法及防護措施研究。通過研究近距離爆炸下作用于結構構件上爆炸荷載的準確預測方法及其分布規(guī)律，建立作用于典型結構構件上爆炸荷載的簡化模型；通過近距離爆炸下結構構件的破壞機理研究，提出其破壞準則，建立近距離爆炸下典型結構構件破壞分析與損傷評估方法；通過研究近距離爆炸下結構構件抗爆設計方法與防護措施及其對遠距離爆炸防護的適用性，提出典型結構構件的抗爆防護措施。發(fā)表學術論文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。上述成果進一步完善了我國建筑結構抗爆設計理論體系，為編制民用建筑抗爆設計指南提供理論基礎與技術支撐。 2100433B

本項目針對爆炸沖擊荷載造成的結構局部損傷與破壞將顯著降低鋼結構抗火性能的現(xiàn)象，擬采取理論分析與數值模擬相結合的研究方法，系統(tǒng)開展爆炸與其次生災害-火災聯(lián)合作用下鋼結構的損傷破壞與連續(xù)倒塌分析研究，以鋼梁、鋼柱等結構構件和典型鋼結構為研究對象，通過研究爆炸與火災作用下鋼結構損傷破壞的相關性，建立爆炸與火災聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結構構件的損傷破壞分析方法；通過研究爆炸后火災作用下鋼梁、鋼柱等結構構件的損傷破壞規(guī)律，建立爆炸與火災聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結構構件的損傷程度評估方法；通過研究爆炸后火災作用下溫度環(huán)境的時空變化規(guī)律，建立爆炸與火災聯(lián)合作用下鋼結構連續(xù)倒塌分析與倒塌時間預測方法。為日益廣泛應用的鋼結構的安全設計提供可靠的理論依據和分析手段，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膠片的本構關系、夾層玻璃靜力作用下力學模型、爆炸沖擊荷載-玻璃流固耦合作用等前沿問題，國內外在這些方面的研究還未取得突破性進展。因此課題通過試驗手段建立PVB膠片的本構關系，通過夾層玻璃靜力試驗及數值模擬，建立與實際受力相符的力學模型，在此基礎上進行抗爆炸試驗及數值模擬的研究分析，對玻璃幕墻在爆炸作用下的破壞機理和性能研究進行研究，為玻璃幕墻的抗爆炸設計有價值的參考。得到了夾層玻璃PVB膠片在不同溫度及加載速率下的本構關系模型；進行了四邊簡支夾層玻璃的承載力試驗及數值模擬研究，建立了與實際受力相符的夾層玻璃力學模型；進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試驗，研究了不同玻璃類型的破壞形式；在試驗的基礎上進行了爆炸荷載作用下玻璃面板動力響應的有限元分析，并考慮了不同參數（玻璃尺寸、厚度）對玻璃面板抗爆性能的影響；采用多物質ALE算法進行了了炸藥作用下爆炸的產生以及爆炸沖擊波與玻璃面板結構之間的耦合作用的數值分析；基于試驗及有限元結果，提出了爆炸沖擊荷載作用下玻璃幕墻動力響應的簡化分析方法。 2100433B

大跨空間結構通常作為重要公共建筑的屋蓋結構，易于成為恐怖破壞的目標；因此，在設計中應合理考慮爆炸荷載的效應，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，對大跨空間結構在爆炸荷載下的失效機理及防御措施開展研究，著重解決以下關鍵理論問題：（1）研究大跨空間結構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）研究大跨空間結構在爆炸荷載下的響應特征及其失效模式，揭示其失效機理；（3）提出大跨空間結構的抗爆設計思路，提出適用于工程設計的實用爆炸荷載模型和結構分析方法，研究大跨空間結構的泄爆措施。通過本項目的研究，為大跨空間結構的工程設計提供扎實的理論基礎和技術保障，適應當前空間結構快速發(fā)展的需要。