爆炸荷载下多（高）层框架结构连续倒塌破坏效应与防护研究

城市建筑结构在突发性爆炸荷载下连续倒塌已经成为严重威胁公共安全的重要问题。本项目针对多（高）层钢筋混凝土框架结构，采用模型试验、理论分析和数值模拟相结合的研究手段，研究突发性爆炸荷载作用下多（高）层框架结构损伤倒塌破坏过程，揭示其损伤机理和连续倒塌破坏机制，提出多（高）层框架结构荷载模型和破坏模式，实现对突发性爆炸荷载（包括外源爆炸与内源爆炸）多（高）层框架结构连续倒塌全过程破坏效应的仿真模拟，建立适合我国规范要求的多（高）层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计方法与设计流程，并对突发性爆炸荷载下新建和现有多（高）层框架结构加固和防护措施提出效费比合理的建议和设计方案，推进和发展我国土木工程建筑结构防灾减灾的基础研究。该项目对提高我国城市建筑结构抵御非常规荷载设计能力的研究与应用具有重要的意义。

本项目针对多（高）层钢筋混凝土框架结构，采用模型试验、理论分析和数值模拟相结合的研究手段，对突发性爆炸荷载作用下框架结构损伤倒塌破坏效应进行了深入研究。主要开展的研究工作如下：（1）收集整理了国内外有关框架结构连续倒塌破坏资料，制定了分析计算模型和研究方法；（2）进行了框架梁柱单个构件在爆炸冲击荷载下动力反应和破坏效应分析，研究了承重柱各参数对爆炸损伤情况的影响；（3）研究了Ls-dyna中常用混凝土本构模型参数意义，提出了一种可以有效应用于抗爆分析的钢筋混凝土本构模型及其参数确定方法，并进行了框架模型结构实例抗爆动力分析；（4）采用缩尺模型相似关系，合理制定了野外爆炸试验方案，通过设计加工一套轴压加载装置，进行了不同距离、不同爆炸当量、不同边界条件下的梁柱模型爆炸荷载试验研究；（5）完成了框架结构模型在不同炸点位置、不同距离、不同爆炸当量等条件下的爆炸荷载系统试验研究；（6）进行了爆炸荷载下框架结构连续倒塌的非线性有限元动力分析；（7）采用外贴钢板对钢筋混凝土承重柱的抗爆加固效果进行了分析研究；（8）提出了框架结构抗连续倒塌分类设计策略和建议的三种工程设计方法，初步制定了钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计技术规程。. 主要研究结论如下：（1）钢筋混凝土梁、柱试件在爆炸荷载下的受力机制与比例距离有关。在轴压比设计取值范围内，增大轴压比对提高RC柱的抗爆能力有益；（2）内爆炸引起的破坏效应要远大于外源爆炸，外源爆炸以钢筋混凝土梁柱构件的破坏为主，内源爆炸除梁柱构件破坏以外，梁柱节点的破坏也十分严重；（3）框架角部开间发生内爆炸后，若角柱和与之相邻的边柱同时失效，结构发生连续倒塌的风险大大增强。框架内部爆炸后，炸点附近的柱和节点发生严重破坏；（4）数值模拟基本反映了角部爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的动力灾变过程，可为今后的参数影响分析和爆炸荷载作用下连续倒塌破坏模式控制提供参考。