《爆炸與火災聯合作用下鋼結構損傷破壞與連續倒塌分析》是依託天津大學，由丁陽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：爆炸與火災聯合作用下鋼結構損傷破壞與連續倒塌分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁陽
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對爆炸衝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象，擬採取理論分析與數值模擬相結合的研究方法，系統開展爆炸與其次生災害-火災聯合作用下鋼結構的損傷破壞與連續倒塌分析研究，以鋼樑、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，建立爆炸與火災聯合作用下鋼樑、鋼柱等結構構件的損傷破壞分析方法；通過研究爆炸後火災作用下鋼樑、鋼柱等結構構件的損傷破壞規律，建立爆炸與火災聯合作用下鋼樑、鋼柱等結構構件的損傷程度評估方法；通過研究爆炸後火災作用下溫度環境的時空變化規律，建立爆炸與火災聯合作用下鋼結構連續倒塌分析與倒塌時間預測方法。為日益廣泛套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。
結題摘要
我國經濟繁榮、社會穩定，但由於世界形勢複雜多變、地區間貧富差距，社會矛盾依然存在，我國依然面臨著潛在的人為恐怖攻擊爆炸威脅。爆炸發生後將導致建築結構發生破壞；與此同時，爆炸會引發火災等次生災害。對於鋼結構建築，火災是最具有破壞效應的特殊作用之一，爆炸及爆炸後引起的火災將進一步加劇結構的破壞，甚至引發結構的連續倒塌，給人民生命及財產安全帶來嚴重威脅。研究爆炸和火災聯合作用下鋼結構的損傷機理及連續倒塌具有重要意義。 本項目對鋼構件在爆炸與火災聯合作用下的損傷破壞模式與鋼結構倒塌機理進行研究，取得成果如下： （1）爆炸與火災聯合作用下的荷載模型。通過對室內爆炸及爆炸後火災發展規律的研究，以我國典型民用建築為研究對象，採用數值模擬和理論推導的方法建立了室內爆炸荷載模型、爆炸後建築內部火災溫度模型，以及作用於構件的荷載模型，為進一步研究鋼構件在爆炸火災下的損傷破壞奠定基礎。 （2）爆炸與火災聯合作用下鋼結構構件的損傷評估。通過對鋼材在高應變率、高溫下損傷演化規律的研究，提出一種基於連續損傷力學理論和微觀空隙發展理論的損傷模型，並將其引入鋼材本構模型中，建立了爆炸與火災聯合作用下鋼柱損傷破壞分析方法；通過對不同截面尺寸、不同高度鋼柱的參數分析，研究了爆炸與火災聯合作用下鋼柱的失效模式，採用公式擬合的方法建立了爆炸與火災聯合作用下鋼柱損傷評估的P-I-t曲面; 通過對鋼柱在爆炸下回響規律的研究，提出一種鋼柱在爆炸與火災聯合作用下的快速損傷評估方法，採用公式擬合的方法得到爆炸荷載下鋼柱的整體變形與局部變形，並作為初始條件引入抗火分析。該研究成果可套用於任意截面鋼柱在爆炸與火災下的初步損傷評估。 （3）爆炸與火災聯合作用下鋼結構連續倒塌高效分析模型與方法。通過對倒塌過程中鋼結構節點受力特徵的分析，提出一種考慮軸力-彎矩耦合效應的節點模型，進而建立套用於連續倒塌分析的鋼框架結構高效數值分析模型；參照國外相關規範，提出了結構在同一樓層內及不同樓層間的容許倒塌範圍，進而建立子結構的選取原則，提出了一種基於子結構法的鋼框架結構快速損傷評估方法；在上述研究基礎上，提出了鋼框架結構在爆炸與火災聯合作用下連續倒塌的分析方法，通過大量參數分析，建立了結構抗火時間與炸藥當量的關係，研究了鋼框架結構爆炸與火災聯合作用下的倒塌機制。該成果可實現鋼結構在爆炸與火災作用下的快速抗倒塌評估。
