近二十年来,出于军事防护工程、人民防空工程和防范蓄意恐怖爆炸及各种偶然性爆炸的需要,研究开发性能优良的抗爆新型结构和对已建工程结构的加固改造技术一直是防护工程领域的重要研究方向之一。论文针对重要建筑结构爆炸防灾和城市人民防空工程的应用需要,基于有限元方法和现场爆炸试验,研究了钢筋混凝土结构及其与钢板复合增强结构在非接触爆炸、接触爆炸和浅埋隔土爆炸三种不同条件下的的抗爆特性,揭示了二者的不同爆炸破坏特点和机理,比较研究了两种不同配筋方式的复合增强结构的抗爆性能。主要研究工作和成果如下:(一)研究了基于ANSYS/LS-DYNA软件的钢筋混凝土结构及其与钢板复合增强结构的爆炸动力响应有限元数值模拟方法,讨论了钢筋混凝土建模、爆炸荷载加载、流固耦合分析、材料本构模型及参数选取等关键技术问题。(二)建立非接触爆炸作用下板的爆炸动力响应有限元分析模型,比较研究了钢筋混凝土板和钢板加固钢筋混凝土复合增强板的抗爆特性。分析了普通钢筋混凝土板的非接触爆炸动力响应特点,探讨了其位移、应力、应变的时程变化和空间分布规律。研究了影响钢筋混凝土板抗爆性能的因素及其影响规律。比较分析了四种不同药量爆炸情况下钢筋混凝土板和钢板加固钢筋混凝土复合增强板之间爆炸动力响应的差异,证明钢板加固结构比普通钢筋混凝土结构的抗爆性能更好,钢板对钢筋混凝土结构起到了抗爆加固作用。(三)采用流固耦合有限元分析模型,计算分析了钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的局部破坏机理,用数值模拟结果形象地阐明了接触爆炸可导致的板的四种典型局部破坏模式。基于爆炸应力波传播分析,揭示了爆炸引起的板迎爆面爆炸坑与背爆面爆炸震塌漏斗坑的不同破坏机理。(四)完成了两种不同配筋方式的钢板加固钢筋混凝土复合板在不同炸药量非接触爆炸作用下的整体破坏响应和在不同炸药量接触爆炸作用下的局部破坏响应分析,比较研究了二者的抗爆性能。计算结果表明,配拉筋钢板混凝土结构比配箍筋钢板混凝土结构的抗爆性能更好。(五)采用现场爆炸试验,研究了两种不同配筋形式的钢板加固钢筋混凝土复合增强结构在浅埋情况下的抗爆特性,揭示了这种复合增强结构的破坏现象、特点和规律,建立有限元计算模型,分析了这种复合结构的爆炸动力响应。结果表明,当集团炸药在板上部土中爆炸时,两种不同配筋方式的钢板加固钢筋混凝土复合增强结构都可出现“三塑性铰”或“四塑性铰”两种典型的破坏模式,但配拉筋钢板混凝土结构比配箍筋钢板混凝土结构的抗爆性能更好。