钢筋混凝土结构基于性能的抗爆设计方法

The blast resistant design method of engineering structures in our country based on reliability theory.This project plans to introduce the most advanced design method,performance-based design,into the field of blast-resistant design. By theoretical analysis, finite element modeling and field test, the project will be finished from four main parts: explosive risk assessment and determination of the blast load, the performance analysis of frame and structural components, determination of the performance levels, life-cycle cost calculation. The train of ideas in this project is from structural components to frame and from performance to design. Thus, a full range of research could be achieved. The research object is to establish a more comprehensive system on performance-based blast-resistant of reinforced concrete structure. First, the relationship of performance between structural components and frame will be studied; a system of classifying delicate performance levels will be established. Then, the loss cost of building, including the loss of personnel and equipment, will be calculated. Combined with the explosive risk assessment, the performance-based blast resistant system will be finished. This research is of great significance in enhancing the level of blast resistant design as well as security protection ability of engineering structures.

目前我国工程结构抗爆设计方法仍以可靠度理论为基础。本项目将基于性能的结构设计方法引入抗爆设计领域，以钢筋混凝土结构为对象，拟从爆炸风险性评估和荷载的确定 、建筑结构的性能分析、建筑结构性能水平的划分和建议性能目标的确定、建筑结构全寿命花费的评估等四个方面，按照由构件到结构，从性能到设计的研究思路，运用理论分析、有限元模拟、野外试验等手段，对钢筋混凝土结构基于性能的抗爆设计方法进行研究。研究目标是建立结构性能与构件性能之间的关系，提出建筑结构性能水平划分体系；评估建筑结构爆炸后损失，考虑人员、设备的损伤情况；结合建筑结构的遭受爆炸的风险性分析，建立钢筋混凝土结构基于性能的抗爆设计方法。研究成果对提升我国工程结构抗爆设计水平，提升工程的安全防护能力等方面都具有十分重要的学术理论价值和工程应用价值。

当今，恐怖主义盛行，偶然性爆炸事故频发，工程结构针对爆炸冲击的防灾减灾需求十分迫切。尽管抗爆设计领域的研究较多，但是有关抗爆设计的研究较少。这致使结构抗爆设计方法发展缓慢，目前仍以确定性设计方法为主。本项目将基于性能的设计方法引入到结构抗爆设计领域，开展基于性能的抗爆设计研究。本课题首先构建了第一代基于性能抗爆设计方法和第二代基于性能抗爆设计方法，并将分项系数设计方法与基于性能抗爆设计方法结合，提出一种改进的基于性能抗爆设计方法；针对RC梁，建立了爆炸荷载下RC梁的优化设计方法，并提出了RC梁基于性能的抗爆设计方法；针对RC柱，分析了RC柱的易损性，提出RC柱的无量纲PI曲线理论模型和RC柱的基于性能抗爆设计方法，并将PI曲线与分项系数设计方法相结合，提出了RC柱的基于性能的分项系数设计方法；针对RC板，进行了侵入爆炸试验，分析了RC板的损伤破坏程度和对爆炸波的消波作用；针对RC框架，以结构损失为目标，提出了RC结构易损性曲线的计算方法。同时，本课题研究了起波钢筋的抗爆性能，拓展了抗爆结构的形式。