中文摘要：爆炸荷载作用下玻璃幕墙的破坏机理涉及到PVB胶片的本构关系、夹层玻璃静力作用下力学模型、爆炸冲击荷载-玻璃流固耦合作用等前沿问题，国内外在这些方面的研究还未取得突破性进展。因此课题通过试验手段建立PVB胶片的本构关系，通过夹层玻璃静力试验及数值模拟，建立与实际受力相符的力学模型，在此基础上进行抗爆炸试验及数值模拟的研究分析，对玻璃幕墙在爆炸作用下的破坏机理和性能研究进行研究，为玻璃幕墙的抗爆炸设计有价值的参考。得到了夹层玻璃PVB胶片在不同温度及加载速率下的本构关系模型；进行了四边简支夹层玻璃的承载力试验及数值模拟研究，建立了与实际受力相符的夹层玻璃力学模型；进行了不同类型玻璃面板在爆炸冲击荷载作用下的动力响应试验，研究了不同玻璃类型的破坏形式；在试验的基础上进行了爆炸荷载作用下玻璃面板动力响应的有限元分析，并考虑了不同参数（玻璃尺寸、厚度）对玻璃面板抗爆性能的影响；采用多物质ALE算法进行了了炸药作用下爆炸的产生以及爆炸冲击波与玻璃面板结构之间的耦合作用的数值分析；基于试验及有限元结果，提出了爆炸冲击荷载作用下玻璃幕墙动力响应的简化分析方法。 2100433B

现有关于玻璃幕墙结构的研究均集中在静力荷载作用下的设计与计算。近年来，发生了一些爆炸冲击等偶然荷载作用下的建筑破坏事故，而玻璃幕墙作为建筑的外围护结构，它的抗爆性能显得尤为重要。但研究爆炸冲击荷载作用下的幕墙结构的工作性能涉及冲击荷载作用下夹层玻璃PVB胶片的本构关系、夹层玻璃的非线性动力分析、玻璃幕墙-冲击波流固耦合作用等复杂的基础问题。本课题是在中央电视台新台址大楼玻璃幕墙抗爆炸试验的基础上，结合抗爆炸试验和数值仿真模拟手段，进行玻璃幕墙在抗爆作用下的破坏机理和性能的研究。通过对比爆炸仿真与试验测量结果，找出适合玻璃幕墙爆炸仿真的理论方法和关键技术，对影响玻璃幕墙抗爆炸能力的主要因素和规律进行分析，找到控制设计因素及方法，为制订玻璃幕墙抗爆炸设计规范提供理论依据。通过本课题的研究有望为重大玻璃幕墙结构的抗爆炸设计提供科学依据，填补国内空白，开始实现我国从幕墙应用大国到研究强国的转变。

本项目针对爆炸冲击荷载造成的结构局部损伤与破坏将显著降低钢结构抗火性能的现象，拟采取理论分析与数值模拟相结合的研究方法，系统开展爆炸与其次生灾害-火灾联合作用下钢结构的损伤破坏与连续倒塌分析研究，以钢梁、钢柱等结构构件和典型钢结构为研究对象，通过研究爆炸与火灾作用下钢结构损伤破坏的相关性，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏分析方法；通过研究爆炸后火灾作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤程度评估方法；通过研究爆炸后火灾作用下温度环境的时空变化规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢结构连续倒塌分析与倒塌时间预测方法。为日益广泛应用的钢结构的安全设计提供可靠的理论依据和分析手段，因而具有重要的理论意义和工程价值。

点支式玻璃幕墙在公共建筑中广泛应用，而爆炸引起的高速飞行的玻璃碎片是爆炸造成人员伤亡的主要因素。为减少爆炸产生的后果，本项目提出研究爆炸冲击波作用下点支式玻璃幕墙的破损机制和模式。.首先通过静力拉伸和压缩试验，确定玻璃的静态拉、压力学模型；通过中应变率冲击试验，研究应变率效应对玻璃力学性能的影响并建立理论模型；通过静力拉伸和剪切试验，确定PVB的静态拉、剪力学模型，并通过试验研究PVB的松弛特性；通过冲击试验，研究应变率对PVB力学性能的影响，并建立理论模型；然后考虑PVB的实际抗剪刚度，建立夹胶玻璃的力学模型，并通过堆载试验进行验证；建立细致的有限元模型，分析点支式玻璃幕墙在爆炸冲击波作用下的动态反应过程、破损机制和破损模式，并通过现场爆炸试验进行验证；最后通过系统的参数分析，建立评估点支式玻璃幕墙抗爆性能的系列P-I图。.本项目的研究成果可用于点支式玻璃幕墙的抗爆设计和抗爆性能评估。

大跨空间结构通常作为重要公共建筑的屋盖结构，易于成为恐怖破坏的目标；因此，在设计中应合理考虑爆炸荷载的效应，并采取防御措施，以大幅度减少爆炸袭击带来的危害。申请者以前期研究为基础，对大跨空间结构在爆炸荷载下的失效机理及防御措施开展研究，着重解决以下关键理论问题：（1）研究大跨空间结构在爆炸荷载下的冲击波压力场分布规律，提出冲击波压力场分布的理论模型；（2）研究大跨空间结构在爆炸荷载下的响应特征及其失效模式，揭示其失效机理；（3）提出大跨空间结构的抗爆设计思路，提出适用于工程设计的实用爆炸荷载模型和结构分析方法，研究大跨空间结构的泄爆措施。通过本项目的研究，为大跨空间结构的工程设计提供扎实的理论基础和技术保障，适应当前空间结构快速发展的需要。