恐怖爆炸袭击和意外爆炸事件引起建筑结构的倒塌破坏时有发生,对于目前广泛应用的钢结构建筑,爆炸荷载作用很容易造成钢结构构件的损伤和破坏,尤其是竖向承重构件箱形钢柱,并进而引发钢结构的连续倒塌,造成巨大的经济损失和人员伤亡。而作用于建筑结构上的爆炸荷载受炸药质量、起爆点位置、城市复杂环境、环境温度和湿度等诸多因素的影响,具有一定的波动特性;同时,建筑结构本身如材料的静动态属性、结构构件的几何尺寸等也具有不确定性。因此,为了研究爆炸荷载作用下箱形钢柱的损伤破坏机理及可靠度分析,本文主要系统地开展了以下几方面的工作:(1)介绍爆炸的传播机理及爆炸荷载的简化超压时程曲线。通过比较分析研究人员得出的爆炸荷载试验数据和对爆炸荷载简化模型研究得到的经验公式、图表及计算机代码Conwep等成果,得出爆炸荷载具有较强的波动性,并根据Hao的研究,通过统计分析得到在不同比例距离Z下爆炸荷载参数反射超压峰值Pr和超压持时td的平均值、标准差和变异系数最佳拟合曲线图表和公式。(2)基于有限元数值模拟的方法研究爆炸荷载作用下箱形钢柱的力学响应及破坏模式。通过参数分析,进一步研究箱形钢柱宽厚比、轴压比、长细比等参数对动态响应的影响,同时分析在冲量荷载、准静态荷载和动力荷载下不同爆炸荷载作用下箱形钢柱的破坏模式。结果表明,爆炸荷载下箱形钢柱的破坏模式主要有三种:整体弯曲破坏、局部变形破坏和局部与整体变形联合破坏。(3)建立一种评估箱形钢柱在爆炸荷载作用下损伤程度的高效工具和方法。基于箱形钢柱在爆炸荷载作用下整体变形和局部变形的损伤判定标准和P-I损伤曲线简化公式,拟合出不同损伤指数、不同几何尺寸下箱形钢柱的整体和局部变形的P-I损伤曲线预测公式,同时将拟合的预测公式和数值模拟进行比较验证。结果表明,该方法能够节省大量的模拟运算时间,并且计算精度在可接受范围内,可有效应用于实际工程与应用中。(4)基于不同损伤指数的P-I损伤曲线和蒙特卡罗模拟方法,进行可靠度分析,建立不确定爆炸荷载作用下箱形钢柱损伤指数累积分布概率和失效概率的计算方法。同时比较分析了确定的爆炸荷载或确定的结构尺寸与考虑爆炸荷载和结构尺寸波动性对箱形钢柱损伤指数累积分布概率的影响。结果表明,炸药质量和比例距离对结构的可靠度有重要影响;考虑爆炸荷载和结构尺寸的随机波动对箱形钢柱在爆炸荷载作用下可靠度的重要性,且反射超压峰值的随机波动对损伤指数累积分布概率的影响最高。