Abstract Increasing terrorist attacks towards ordinary or strategic buildings and soft targets represent one of the major impetus to improve existing methods of design for blast-resistant structures. When a building undergoes an extreme dynamic event such as blast or impact, local damage of its key structural components (i.e., the columns) may lead to severe failure and even collapse of the entire building. Consequently, the availability of simplified, time efficient and reliable methods of analysis can be relevant for design. In this paper, H-section steel columns subjected to blast loads are numerically investigated, so as to derive practical formulations for damage evaluation assessment. The strategy is based on parametric Finite Element (FE) models (with up to 5600 configurations), validated towards experiments and, used as an extensive data bank, for further elaboration via Gene Expression Programming. Analytical formulations are in fact proposed for calculating some relevant parameters of design, such as (a) the initial and (b) the residual axial capacity of the examined columns. The collected results show that the proposed formulations can offer a good level of accuracy and high calculation efficiency for blast loaded H-section steel columns. In addition, an expression is proposed to relate the damage index (based residual axial capacity) to the conventional displacement/rotational index. Sensitivity analyses and some calculation examples are finally presented, to further investigate the potential of the approach for design purposes.

中文翻译：

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基于基因表达编程的冲击冲击载荷下H型钢柱的损伤评估

摘要 越来越多的针对普通或战略建筑物和软目标的恐怖袭击是改进现有抗爆结构设计方法的主要动力之一。当建筑物遭受爆炸或撞击等极端动态事件时，其关键结构部件（即柱子）的局部损坏可能导致整个建筑物严重失效甚至倒塌。因此，简化、省时且可靠的分析方法的可用性可能与设计相关。在本文中，对承受爆炸载荷的 H 型钢柱进行了数值研究，以推导出用于损伤评估评估的实用公式。该策略基于参数化有限元 (FE) 模型（最多 5600 个配置），经过实验验证，用作广泛的数据库，通过基因表达编程进一步阐述。实际上提出了分析公式来计算一些相关的设计参数，例如 (a) 初始和 (b) 被检查柱的剩余轴向承载力。收集的结果表明，所提出的公式可以为爆炸加载的 H 型钢柱提供良好的精度和较高的计算效率。此外，还提出了一种将损伤指数（基于残余轴向承载力）与常规位移/旋转指数相关联的表达式。最后介绍了敏感性分析和一些计算示例，以进一步研究该方法用于设计目的的潜力。实际上提出了分析公式来计算一些相关的设计参数，例如 (a) 初始和 (b) 被检查柱的剩余轴向承载力。收集的结果表明，所提出的公式可以为爆炸加载的 H 型钢柱提供良好的精度和较高的计算效率。此外，还提出了一种将损伤指数（基于残余轴向承载力）与常规位移/旋转指数相关联的表达式。最后介绍了敏感性分析和一些计算示例，以进一步研究该方法用于设计目的的潜力。实际上提出了分析公式来计算一些相关的设计参数，例如 (a) 初始和 (b) 被检查柱的剩余轴向承载力。收集的结果表明，所提出的公式可以为爆炸加载的 H 型钢柱提供良好的精度和较高的计算效率。此外，还提出了一种将损伤指数（基于残余轴向承载力）与常规位移/旋转指数相关联的表达式。最后介绍了敏感性分析和一些计算示例，以进一步研究该方法用于设计目的的潜力。收集的结果表明，所提出的公式可以为爆炸加载的 H 型钢柱提供良好的精度和较高的计算效率。此外，还提出了一种将损伤指数（基于残余轴向承载力）与常规位移/旋转指数相关联的表达式。最后介绍了敏感性分析和一些计算示例，以进一步研究该方法用于设计目的的潜力。收集的结果表明，所提出的公式可以为爆炸加载的 H 型钢柱提供良好的精度和较高的计算效率。此外，还提出了一种将损伤指数（基于残余轴向承载力）与常规位移/旋转指数相关联的表达式。最后介绍了敏感性分析和一些计算示例，以进一步研究该方法用于设计目的的潜力。