中文摘要：

本项目在对地下结构遭内部爆炸冲击下构件上的超压荷载及其损伤机理进行研究的基础上，进一步对地下结构在内部爆炸冲击下的连续倒塌、多层建筑在其地下室内部爆炸冲击下的连续坐塌、以及地表多层建筑在邻近的地下结构（或多层建筑）发生上述连续倒塌（或坐塌）下的倾斜倒覆等灾变机理及其防护技术展开研究。采用基于多种力学理论和数值模拟技术建立的多介质耦合体系模型，借助所提出的改进直接模拟法，经系统的工况分析，揭示在地下结构内部发生爆炸时构件上超压时空分布特征和各种构件的损伤机理、结构连续倒塌（或上部建筑连续坐塌）的不同机理和模式、所引发的邻近地表建筑倾覆的不同机理和模式，探寻结构在土体围压下的初始应力与土－结构动力相互作用对前三种灾变响应的影响规律，探究周围土体塌落滑移模式及地表沉陷特征，再对一些结构防连续倒塌（或坐塌）和防倾覆的措施进行数值分析，评判其防护效果和适用范围。最后辅之结构倒塌（或坐塌）试验加以验证

结论摘要：

随着地下公共建筑的大量建造和使用，针对其因内部爆炸导致的连续倒塌以及所引发的地上多层建筑连续坐塌和邻近建筑物倾覆等的灾变机理与防护技术的研究，在当今恐怖主义全球蔓延的背景下显得尤为紧迫和必要。有鉴于此，本项目组基于多种力学理论和数值模拟技术，应用LS-DYNA软件分别建立起炸药-空气-地下结构-土体、炸药-空气-带地下室的多层建筑-土体、以及炸药-空气-地下结构-土体-邻近地表结构等三类耦合体系模型。借助所提出且经有效验证的三阶段模拟法，针对地下结构遭内爆炸冲击下梁、板、柱、墙的超压时空分布及其动力响应、地下多层结构在内部爆炸下的连续倒塌机理及防护技术、多层建筑在其地下室内部爆炸下的连续坐塌机理及防护技术、以及地表结构在邻近地下结构内爆炸倒塌下的倾覆灾变机理等四类问题进行系统的数值模拟分析，取得重要且丰硕的研究成果。主要包括（1）揭示了地下单层钢筋混凝土结构在内部爆炸下作用于梁、板、柱、墙等构件上的超压分布随上覆土体厚度、土体强度、炸药距离以及炸药量等参数变化的发展规律，获知了这些构件的变形特征及损伤机理；（2）提出了地下钢筋混凝土结构的墙、板在内爆炸下的超压荷载简化计算模型—分区等形心荷载模型和不分区等形心荷载模型，验证了其有效性；（3）揭示了地下多层结构在同一层不同位置处爆炸以及在不同层发生相同爆炸下的连续倒塌机理与倒塌模式，探讨了上覆及周边土体的存在以及上覆土体厚度增加对于结构连续倒塌进程的影响规律；（4）提出了地表覆土塌陷半径的预测公式，且验证了其正确性；（5）揭示了多层建筑在其地下室同一层不同位置处爆炸以及在不同层发生相同爆炸下的倒塌机理与倒塌模式，探讨了周围土体对减缓结构倒塌速度所起的积极作用；（6）研制了地下结构在内爆炸下以及多层建筑在其地下室内爆炸下的多种抗连续倒塌技术，例如在关键构件上外贴泡沫铝或钢板、增大梁柱节点处的箍筋加密范围、以及沿梁和楼板贯通增设钢绞线等，验证了它们的有效性；（7）揭示了采用筏板、地下室以及桩-筏等基础的地表框架和框剪结构在邻近地下结构内爆炸倒塌下的倾覆响应规律，分析了这两种结构在三种基础下的抗倾覆能力的异同；（8）揭示了采用独立、条形等基础的双层网架和双层柱面网壳结构因邻近地下结构内爆炸倒塌而引起的灾变破坏机理，分析了其在两种基础形式下抗倒塌能力的异同。上述成果能为地下工程抗爆防爆研究与设计提供重要的理论指导与技术支撑。