双钢板混凝土组合结构抗冲击性能的研究进展

试验研究

9·11事件发生后，假想的大型商用飞机撞击结构的问题，成为了迫在眉睫的“现实风险”。从SC结构的抗冲击设计要求来看，主要包括两个方面：其一是防止结构发生局部贯穿，其二是限制结构产生较大的整体变形。从试验方法和对应实际工况来看，目前对冲击问题的研究可以分为高速冲击和低速冲击。除了冲击物速度的影响，结构的破坏形式还与冲击物的质量、形状以及结构本身的动力学特性有关。本文从实际工况、试验方法、输入能量、结构响应、破坏机制、适用理论和设计重点等方面，定性地对低速冲击和高速冲击进行对比，见表 1。

表 1  低速冲击与高速冲击的对比

高速冲击试验

大量试验研究显示，高速冲击作用下RC结构的局部破坏形式分为3种（图1）。为了防止结构背冲击侧混凝土碎块飞射，使用钢板覆盖表面是提高结构抗冲击性能的一种有效的加固手段。通过使用结构胶或机械连接件，将钢板与RC结构连接，形成的有衬结构(steel faced concrete，简称SFC结构)具有很好的抗冲击性能。

图1  冲击作用下RC结构的局部破坏模式

外侧钢板的存在使得SC结构与SFC结构十分类似，具有很好的抗冲击性能。两者的区别在于，SFC结构保留了RC结构的受力钢筋，表面钢板只用来提高结构抗冲击性能；而SC结构通常不设置受力钢筋，采用钢板代替钢筋承担荷载。因此，SC结构的早期研究也主要侧重于使用钢板代替钢筋后结构的静力性能和抗震性能，其抗冲击性能直至2005年才受到关注。