近年来,世界各地恐怖袭击事件、局部战争和爆炸事故频发,以往暴恐袭击目标主要针对军事及政府建筑,近年来逐渐向普通民用建筑发展。钢结构在普通民用建筑中应用日益广泛,钢柱作为钢结构的主要承重构件,其抗爆能力直接关系着整个结构的抗爆水平。因此研究钢柱的抗爆能力具有重要的现实意义。本文运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了H型钢柱在近距爆炸冲击波和预制破片联合作用下的损伤破坏。主要研究工作和成果如下:(1)建立了由炸药、破片、空气、钢柱和刚性地面5部分组成的数值模型,通过对装药驱动金属平板、爆炸冲击波对钢板作用、联合载荷对钢板作用进行数值模拟,将其结果与理论公式和试验数据进行对比分析,验证了耦合算法、接触类型和本构模型的合理性。(2)对比分析了H型钢柱在不同载荷作用下动力响应的差别。研究表明:冲击波和破片群的破坏机理不同,冲击波主要引起钢柱的挠曲变形,而破片群主要为局部侵彻破坏。联合载荷作用比二者单独作用时线性叠加的破坏效果还要严重,说明破坏作用具有叠加增强效应。在近爆联合载荷作用下,钢柱首先受到冲击波的作用,而后受到破片群的冲击作用。(3)研究了近距爆炸冲击波和破片联合作用下各参数对H型钢柱动力响应的影响。研究表明:抗爆设计时,应合理选择钢材强度等级,而不应盲目选择高强度钢材;通过改变柱高来改变长细比对钢柱破坏影响不大;在相同用钢量下,圆管型截面钢柱的抗爆能力最好,H型截面次之,箱形截面最差;为提高钢柱抗爆能力,应尽量选择翼缘宽度与腹板高度比值小于等于1的截面类型,较厚的腹板厚度、较小的高厚比和较小的宽厚比都有利于提高钢柱的抗爆能力。(4)研究了近距爆炸冲击波和破片联合作用下荷载参数因素对H型钢柱抗爆性能的影响。研究表明:在钢柱抗爆设计时应将炸药量作为主要考虑因素;比例距离公式中随着距离因素R的增加,对钢柱的破坏作用呈现趋同的效果;随着炸药量的增加,其破坏作用并不是简单的线性增长,破坏效果具有加速增大趋势;炸药高度对钢柱抗爆性能的影响差异化明显;在钢柱抗爆设计时,对钢柱施加的轴向压力应有所限制,轴压比不宜大于0.4;外粘CFRP材料对H型钢柱能起到良好的防护效果。