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。

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。

本项目主要对浮法玻璃及PVB夹胶材料的静动态力学性能，以及爆炸冲击波作用下单片玻璃幕墙、点支式夹层玻璃幕墙的破损机制进行了系统性研究，主要取得以下成果： 1) 通过浮法玻璃的准静态力学性能试验，确定了其轴拉、弯曲及轴压强度等力学指标。基于Monte Carlo模拟方法阐释了强度数据离散现象以及尺寸效应，建立了玻璃面板强度随尺寸的变化关系； 2) 通过系列动态压缩试验和动态劈裂试验，研究了浮法玻璃动态压缩强度及动态劈裂强度与应变率的关系，其中压缩强度具有一定的应变率效应（10-3s-1~800s-1），而劈裂强度的应变率效应（10-3s-1~40s-1）较明显；建立了浮法玻璃的动态本构模型； 3) 通过系列单轴拉伸试验、剪切试验和松弛试验，研究了温度（-30℃～40℃）和应变率（10-3s-1～200s-1）对PVB力学性能的影响： PVB材料具有明显的应变率及温度相关性，抗拉强度与剪切模量随温度升高而降低，随应变率升高而升高；建立了PVB材料的应变率及温度相关本构关系； 4) 建立了点支式玻璃幕墙抗爆性能分析的力学模型，并通过现场爆炸试验进行验证；结合参数分析，研究了几何尺寸对位移响应和破坏模式的影响；建立了可用于夹层玻璃抗爆性能评估的P-I曲线； 5) 通过理论分析及现场爆炸试验研究了单层玻璃板的受爆破碎机理，基于能量原理提出了玻璃碎片尺寸及飞溅距离的评估方法。 项目成果可用于夹层玻璃幕墙抗爆设计和抗爆性能评估。 2100433B

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。