Page 65 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 王帅帅，等： 数据驱动的箍筋加密钢筋混凝土柱爆炸损伤预测与评估模型 第 11 期

表 3 收集数据的参数范围
Table 3 Parameter ranges for data collection
参数 范围 参数 范围
柱高 500～6 000 mm 纵筋配筋率 0.2%～3.2%
柱宽 80～1 200 mm 体积配箍率 0.2%～2.4%
柱深 80～800 mm 轴压比 0～0.8
混凝土立方体抗压强度 30～60 MPa 炸药质量 0.15～120 000 kg
纵筋屈服强度 400～500 MPa 爆炸距离 0.09～80 m
箍筋屈服强度 335～500 MPa

2.2 数值模拟数据
为了建立数据模型，数据库需要大量的数据样本，收集文献中的数据数量还不足以训练模型，为此，
使用验证的有限元数值模拟方法来补充数据。RC 柱参数和爆炸荷载参数选择的多样性，影响预测模型
的泛化能力。因此，本研究通过选择参数的多样性，数值模拟了 2 874 个数据样本点，来提高预测模型的
准确性和泛化性。由于手动数值模拟的工作量较大，因此通过 MATLAB 软件和 LS-DYNA 联合仿真来
减少工作量。
2.2.1 RC 柱的参数
表 4 数值模拟的钢筋混凝土柱参数范围
根据 GB50010—2010《混凝土结构设计规
Table 4 Parameter ranges for reinforced concrete columns
范》 [28] 和太平洋地震工程研究中心提供的钢筋 in numerical simulation
混凝土柱数据库 [29] ，选择参数范围如表 4 所示。 参数 符号 单位 选择值或范围
现行规范对不同截面尺寸柱的截面配筋形式统 柱高 H mm 3 000，4 000，5 000
一按照配筋率考虑，RC 柱采用 3 种常见的截面 柱宽 w mm 300，400，500，700
配筋构造形式，如图 5 所示，其中形式 1 用于柱 柱深 h mm 300，400，500，600，700
宽和柱深不超过 300 mm 的柱，形式 2 用于柱宽 混凝土立方体抗压强度 f cu MPa 30，45，60
和柱深不超过 500 mm 且大于 300 mm 的柱，形 纵筋屈服强度 f y MPa 400，500
式 3 用 于 柱 宽 和 柱 深 不 超 过 7 0 0 m m 且 大 于 箍筋屈服强度 f s MPa 335，400

500 mm 的柱 [30-31] 。本文考虑了为抗震设计的箍 纵筋配筋率 ρ l % 1～2.79
筋沿柱高度局部加密的加密柱和箍筋沿柱高度 体积配箍率 ρ v % 0.48～1.67
均匀分布的非加密柱。根据 GB 50011—2010 轴压比 N r 0，0.1，0.2，0.4
《建筑抗震设计规范》 [32] ，结构首层柱下端箍筋加

密区的高度不小于柱净高的 1/3；首层柱上端的
箍筋加密区的长度不小于柱截面长边尺寸、柱
净高的 1/6 和 500 mm 中的最大值；箍筋的加密
区间距取 100 mm，非加密区间距取 200 mm。
2.2.2 爆炸载荷
爆炸荷载参数对 RC 柱的动力响应影响较大， Form 1 Form 2 Form 3
爆炸荷载参数主要是炸药质量和爆炸距离。本文 图 5 钢筋混凝土柱的截面配筋构造形式
主要考虑车辆炸弹爆炸荷载和箱包炸弹爆炸荷载 Fig. 5 Cross-sectional reinforcement forms
下 RC 柱的动态响应。根据 T/CECS 736—2020 for reinforced concrete columns
《民用建筑防爆设计标准》 [33] ，典型的箱包、轿车、面包车、轻型卡车、中型卡车爆炸威胁的等效 TNT 当
量范围为 25～4 000 kg，本文采取更宽泛的炸药质量范围为 5～4 000 kg。根据 GB 50180—2018《城市居
住区规划设计标准》 [34] ，爆炸距离范围取为 1～30 m。RC 柱爆炸荷载参数的取值范围如表 5 所示。

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