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2019年度陕西省科学技术进步奖公示信息

一项目名称

建筑结构爆炸效应与损伤评估

二项目简介

本项目属于土木建筑工程领域的应用基础研究，研究成果服务于建筑结构相

关的防护工程设计与施工、结构动态力学性能与抗爆分析、结构爆后损伤评估、

结构优化设计等专业技术领域。

建筑结构抗爆及防护作为社会公共安全的重要组成部分逐渐成为众所关注

的焦点问题，现行的建筑结构设计规范体系中，尚未有对建筑抗爆防护安全的相

关法规和指导性文件，所进行的建筑结构爆后损伤评估和抗爆防护安全设计大多

参考国外规范并依赖于设计人员的经验。因此，研究爆炸荷载作用下建筑结构动

力灾变及其防护具有重要的理论意义和现实意义。尤其是针对生命线工程以及高

层超高层建筑结构中的关键构件和典型结构，国家应编制并颁布包含考虑恐怖爆

炸袭击和潜在危险源爆炸对建筑结构影响的防护设计规范。

本项目综合采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，全面、系统

地研究了建筑结构关键构件（梁、板、柱、墙等）及典型结构（地上结构、地下

结构）在爆炸荷载作用下的动态力学性能、数值模拟方法和损伤评估体系。主要

研究内容及成果如下：

（1）爆炸荷载计算方法：揭示了作用于建筑结构关键构件和典型结构的爆

炸荷载分布规律，提出爆炸荷载的计算模型，修正了美国抗爆手册《TM5-1300

（UFC3-340-02）抗偶然爆炸结构设计手册》中爆炸荷载的计算方法，使建筑结

构关键构件上爆炸荷载的精确计算成为可能。

（2）爆炸荷载下建筑结构的力学响应机制和破坏机理：揭示了建筑结构关

键构件及典型结构在爆炸荷载下的动态响应规律及受力机理，阐明多种特征参数

对抗爆性能的影响，定义了关键构件和典型结构的破坏类型及相应破坏特征，为

建筑结构的抗爆防护设计奠定了重要理论基础。

（3）建筑结构爆后损伤评估体系：揭示了爆炸荷载下建筑结构关键构件的

损伤机制，定义了相应的失效准则和损伤指数，构建了建筑结构关键构件爆后损

伤评估方法，可对建筑结构各关键构件在不同等级爆炸荷载下的损伤程度进行准

确评估。

（4）建筑结构动力响应最大动位移等效计算方法：基于广义单自由度理论

和统一强度理论，考虑复杂应力状态，建立了等效单自由度简化分析方法，进而

求解响应体系的最大动位移，实现对复杂结构动态响应的快速分析。

研究始于2005年，先后得到多项国家级、省部级项目资助，取得了丰富的

成果与深远的影响。具体成果如下：在国内外重要学术期刊上发表学术论文一百

余篇，其中多篇论文被SCI、EI收录；已授权国家发明专利、实用新型专利十余

项；先后培养博士后研究人员12名，博士研究生9名，硕士研究生16名，发表

博士后研究报告和博、硕士学位论文37篇。

该项目的研究成果可以为建筑结构的抗爆防护设计提供理论依据，预期为我

国建筑结构防护相关规范提供技术支撑，推动我国防护技术在建筑结构中取得突

破性进展。

三客观评价

（1）在国内外重要学术期刊上发表学术论文一百余篇，其中多篇被SCI、

EI收录。

（2）已授权国家发明专利、实用新型专利十余项；

（3）先后培养博士后研究人员12名，博士研究生9名，硕士研究生16名，

发表博、硕士学位论文和博士后研究报告合计37篇。

四应用情况

该研究成果已在工程实践中得到应用。中国建筑西北设计研究院有限公司将

本项目研究成果应用于汉中城固机场军民合用改扩建工程的防护验算中，取得了

良好的社会效益和经济效益。

五主要知识产权和标准规范等目录

权利

授权

证书编人

知识授权号（标发明人

序知识产权具体国家号（标准（标

产权（标准编准发