CN109853852A - 高性能钢与混凝土组合防爆柱结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，属于防爆工程领域，有益效果是防爆能力强、承载支撑能力强，保证混凝土柱结构具有强度的同时具有吸收爆炸能量的能力，发挥钢与混凝土组合柱结构的最大优势，设置拉索通过连接件分别与长连接钢板的内侧和弹性阻燃板的外侧连接固定，使结构内部相互协调，爆炸发生时对混凝土柱结构的冲击震动使纤维混凝土隔层可对吸能区域中设置的压注式吸能减震材料层摩擦挤压耗能，而且内置压型组合钢板采用多段钢板组合的结构设计能大幅耗散爆炸冲击的能量，设置的混凝土支撑肋可对内置压型组合钢板起到支撑作用，使钢与混凝土组合柱结构具备抵抗爆炸冲击和缓冲减震能力的同时具备足够的支撑强度。

Description

高性能钢与混凝土组合防爆柱结构

技术领域

本发明属于防爆工程领域，特别是涉及一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构。

背景技术

各类易燃易爆的石油化工等产品，时常由于爆炸而造成巨大的人员伤亡和经济损失，为了最大限度地控制火灾与爆炸造成的损失，有必要开发防爆效果好的防爆混凝土结构，特别是在库房、靶场、宿舍、弹药库、指挥所、车库、飞机库、油库、器材室、临时仓库、拆弹所、战地医院和检查站等军用工事基地，以及各类易燃易爆的石油化工等产品加工厂，时常由于爆炸而造成巨大的人员伤亡和经济损失，为了最大限度地控制火灾与爆炸造成的损失，修建军事安全防爆混凝土结构、立体工事防爆混凝土结构、训练基地防爆混凝土结构、野战物资仓库防爆混凝土结构、野外营地防爆混凝土结构、危险品仓库防爆混凝土结构、化工厂防爆混凝土结构、炼油厂防爆混凝土结构、爆竹厂防爆混凝土结构、储备库防爆混凝土结构、兵营营房防爆混凝土结构等系列工程十分必要。针对这一系列的问题，防爆混凝土结构需要抗裂性能高，防冲击能力强，能承受极大的冲击压力，耐爆炸压力好，抗爆能力极强、强度高、变形能力极大、缓冲性能好，可以最大限度的吸收爆炸冲击所产生的能量，能对爆炸所产生的灾害进行明显的控制，可以有效地起到抗裂抗渗以及防爆的效果。目前，在国际上恐怖问题日趋激烈，各国都把防范恐怖爆炸袭击作为一项艰巨的任务，我国的政治形式比较稳定，但同样不能大意，在一些特殊的地点，如油库，飞机场，火车站等，需要对进出的车辆人员进行检查，防止意外发生，特别是做到防止爆炸造成的巨大危害，如对公共地区的恐怖袭击进行防护，因此，有必要研发一种能够起到保护作用的防爆混凝土结构柱，以便对恐怖袭击进行防护和应急，特别是恐怖爆炸情况下，可有效的保护军警等防恐人员的人身安全。防爆混凝土结构柱可广泛应用于周边安全与防御、炸药和违禁品的搜索区域、弹药化合物、人员和材料掩体、观察点、防御射击阵地、公路检查站、边境检查站等方面。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，使钢与混凝土组合柱结构具备抵抗爆炸冲击和缓冲减震能力的同时具备足够的支撑强度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，包括内置压型组合钢板、短直角连接钢板、长连接钢板、斜钢板段、核心混凝土填充区域、混凝土支撑肋预留区域、吸能区域、核心混凝土、混凝土支撑肋、压注式吸能减震材料层、纤维混凝土隔层、弹性阻燃板、拉索、连接件、防爆纤维混凝土保护层、氧化镁防火板和防爆弹性涂层；

高性能钢与混凝土组合防爆柱结构中，由内侧至外侧依次设置内置压型组合钢板、压注式吸能减震材料层、纤维混凝土隔层、弹性阻燃板、防爆纤维混凝土保护层、氧化镁防火板和防爆弹性涂层，在内置压型组合钢板的吸能区域中设置压注式吸能减震材料层，在内置压型组合钢板的核心混凝土填充区域中设置核心混凝土，在内置压型组合钢板的混凝土支撑肋预留区域中设置混凝土支撑肋，设置若干拉索，拉索通过连接件分别与长连接钢板的内侧和弹性阻燃板的外侧连接固定，内置压型组合钢板包括短直角连接钢板、长连接钢板、斜钢板段、核心混凝土填充区域、混凝土支撑肋预留区域、吸能区域，内置压型组合钢板的吸能区域均朝向防爆侧，内置压型组合钢板的混凝土支撑肋预留区域均指向混凝土柱结构的四个角方向，短直角连接钢板为直角的钢板段，长连接钢板为平直的钢板段，二者相互交替，且由斜向的斜钢板段连结，在内置压型组合钢板内部的中心区域为核心混凝土填充区域，长连接钢板和斜钢板段围成吸能区域，短直角连接钢板的两条直角边和斜钢板段围成混凝土支撑肋预留区域。

进一步地，所述短直角连接钢板、长连接钢板、斜钢板段采用低屈服点钢板制成。

进一步地，所述弹性阻燃板采用岩棉、玻璃棉、柔性阻燃橡胶以及防爆纤维材料混制而成，防爆纤维选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维或防爆碳纤维。

进一步地，压注式吸能减震材料层采用沥青、橡胶、硅树脂系材料制成，并且和硬化添加剂一起压注，硬化后形成减震层。

进一步地，所述核心混凝土、混凝土支撑肋和纤维混凝土隔层均采用橡胶纤维、阻尼材料添加入轻质混凝土，每立方米混凝土添加橡胶纤维材料2.5kg-4.5kg，橡胶纤维材料选用废弃轮胎加工制成，阻尼材料采用聚乙烯醇、聚丙乳液、丁苯乳胶的一种或多种混制而成，其体积百分比为10~15%。

进一步地，所述防爆弹性涂层17采用高聚物涂料，高聚物涂料采用苯丙乳液，苯丙乳液体积含量为40~60%。

进一步地，拉索采用弹性材料。

进一步地，所述防爆纤维混凝土保护层采用防爆纤维添加入轻质混凝土，防爆纤维优先选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维以及防爆碳纤维混制而成，防爆纤维的体积含量为3~5%，长度为20-50mm，直径为1.5-2.0mm。

进一步地，所述短直角连接钢板的两条直角边连接的斜钢板段相互平行，长连接钢板两端连接的斜钢板段的倾斜角度和为180°。

本发明的有益效果

本发明的有益效果是防爆能力强、抗裂能力高、承载支撑能力强，在保证混凝土柱结构具有一定强度的同时具有吸收爆炸产生能量的能力，发挥钢与混凝土组合柱结构的最大优势，设置拉索通过连接件分别与长连接钢板的内侧和弹性阻燃板的外侧连接固定，使结构内部相互协调，能大幅耗散爆炸冲击的能量，爆炸发生时对混凝土柱结构的冲击震动使纤维混凝土隔层可对吸能区域中设置的压注式吸能减震材料层摩擦挤压耗能，使爆炸对混凝土柱结构的冲击能量转化成热能等形式耗散掉，而且内置压型组合钢板采用多段钢板组合的结构设计可以保证充分吸收爆炸产生的能量，设置的混凝土支撑肋可对内置压型组合钢板起到支撑作用，使钢与混凝土组合柱结构具备抵抗爆炸冲击和缓冲减震能力的同时具备足够的支撑强度。

附图说明

下面结合附图对本发明中的高性能钢与混凝土组合防爆柱结构作进一步说明：

图1为本发明高性能钢与混凝土组合防爆柱结构横断面示意图。

图2为本发明中内置压型组合钢板示意图。

图中：1为内置压型组合钢板；2为短直角连接钢板；3为长连接钢板；4为斜钢板段；5为核心混凝土填充区域；6为混凝土支撑肋预留区域；7为吸能区域；8为核心混凝土；9为混凝土支撑肋；10为压注式吸能减震材料层；11为纤维混凝土隔层；12为弹性阻燃板；13为拉索；14为连接件；15为防爆纤维混凝土保护层；16为氧化镁防火板；17为防爆弹性涂层。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，如图1~图2所示，包括内置压型组合钢板1、短直角连接钢板2、长连接钢板3、斜钢板段4、核心混凝土填充区域5、混凝土支撑肋预留区域6、吸能区域7、核心混凝土8、混凝土支撑肋9、压注式吸能减震材料层10、纤维混凝土隔层11、弹性阻燃板12、拉索13、连接件14、防爆纤维混凝土保护层15、氧化镁防火板16和防爆弹性涂层17；

高性能钢与混凝土组合防爆柱结构中，由内侧至外侧依次设置内置压型组合钢板1、压注式吸能减震材料层10、纤维混凝土隔层11、弹性阻燃板12、防爆纤维混凝土保护层15、氧化镁防火板16和防爆弹性涂层17，在内置压型组合钢板1的吸能区域7中设置压注式吸能减震材料层10，在内置压型组合钢板1的核心混凝土填充区域5中设置核心混凝土8，在内置压型组合钢板1的混凝土支撑肋预留区域6中设置混凝土支撑肋9，设置若干拉索13，拉索13通过连接件14分别与长连接钢板3的内侧和弹性阻燃板12的外侧连接固定，内置压型组合钢板1包括短直角连接钢板2、长连接钢板3、斜钢板段4、核心混凝土填充区域5、混凝土支撑肋预留区域6、吸能区域7，内置压型组合钢板1的吸能区域7均朝向防爆侧，内置压型组合钢板1的混凝土支撑肋预留区域6均指向混凝土柱结构的四个角方向，短直角连接钢板2为直角的钢板段，长连接钢板3为平直的钢板段，二者相互交替，且由斜向的斜钢板段4连结，在内置压型组合钢板1内部的中心区域为核心混凝土填充区域5，长连接钢板3和斜钢板段4围成吸能区域7，短直角连接钢板2的两条直角边和斜钢板段4围成混凝土支撑肋预留区域6；所述短直角连接钢板2的两条直角边连接的斜钢板段4相互平行，长连接钢板3两端连接的斜钢板段4的倾斜角度和为180°。

所述短直角连接钢板2、长连接钢板3、斜钢板段4采用低屈服点钢板制成；所述弹性阻燃板12采用岩棉、玻璃棉、柔性阻燃橡胶以及防爆纤维材料混制而成，防爆纤维选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维或防爆碳纤维；压注式吸能减震材料层10采用沥青、橡胶、硅树脂系材料制成，并且和硬化添加剂一起压注，硬化后形成减震层；所述核心混凝土8、混凝土支撑肋9和纤维混凝土隔层11均采用橡胶纤维、阻尼材料添加入轻质混凝土，每立方米混凝土添加橡胶纤维材料2.5kg-4.5kg，橡胶纤维材料选用废弃轮胎加工制成，阻尼材料采用聚乙烯醇、聚丙乳液、丁苯乳胶的一种或多种混制而成，其体积百分比为10~15%；所述防爆弹性涂层17采用高聚物涂料，高聚物涂料采用苯丙乳液，苯丙乳液体积含量为40~60%；拉索13采用弹性材料；所述防爆纤维混凝土保护层15采用防爆纤维添加入轻质混凝土，防爆纤维优先选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维以及防爆碳纤维混制而成，防爆纤维的体积含量为3~5%，长度为20-50mm，直径为1.5-2.0mm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，包括内置压型组合钢板(1)、短直角连接钢板(2)、长连接钢板(3)、斜钢板段(4)、核心混凝土填充区域(5)、混凝土支撑肋预留区域(6)、吸能区域(7)、核心混凝土(8)、混凝土支撑肋(9)、压注式吸能减震材料层(10)、纤维混凝土隔层(11)、弹性阻燃板(12)、拉索(13)、连接件(14)、防爆纤维混凝土保护层(15)、氧化镁防火板(16)和防爆弹性涂层(17)，其特征在于：

高性能钢与混凝土组合防爆柱结构中，由内侧至外侧依次设置内置压型组合钢板(1)、压注式吸能减震材料层(10)、纤维混凝土隔层(11)、弹性阻燃板(12)、防爆纤维混凝土保护层(15)、氧化镁防火板(16)和防爆弹性涂层(17)，在内置压型组合钢板(1)的吸能区域(7)中设置压注式吸能减震材料层(10)，在内置压型组合钢板(1)的核心混凝土填充区域(5)中设置核心混凝土(8)，在内置压型组合钢板(1)的混凝土支撑肋预留区域(6)中设置混凝土支撑肋(9)，设置若干拉索(13)，拉索(13)通过连接件(14)分别与长连接钢板(3)的内侧和弹性阻燃板(12)的外侧连接固定，内置压型组合钢板(1)包括短直角连接钢板(2)、长连接钢板(3)、斜钢板段(4)、核心混凝土填充区域(5)、混凝土支撑肋预留区域(6)、吸能区域(7)，内置压型组合钢板(1)的吸能区域(7)均朝向防爆侧，内置压型组合钢板(1)的混凝土支撑肋预留区域(6)均指向混凝土柱结构的四个角方向，短直角连接钢板(2)为直角的钢板段，长连接钢板(3)为平直的钢板段，二者相互交替，且由斜向的斜钢板段(4)连结，在内置压型组合钢板(1)内部的中心区域为核心混凝土填充区域(5)，长连接钢板(3)和斜钢板段(4)围成吸能区域(7)，短直角连接钢板(2)的两条直角边和斜钢板段(4)围成混凝土支撑肋预留区域(6)。

2.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述短直角连接钢板(2)、长连接钢板(3)、斜钢板段(4)采用低屈服点钢板制成。

3.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述弹性阻燃板(12)采用岩棉、玻璃棉、柔性阻燃橡胶以及防爆纤维材料混制而成，防爆纤维选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维或防爆碳纤维。

4.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：压注式吸能减震材料层(10)采用沥青、橡胶、硅树脂系材料制成，并且和硬化添加剂一起压注，硬化后形成减震层。

5.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述核心混凝土(8)、混凝土支撑肋(9)和纤维混凝土隔层(11)均采用橡胶纤维、阻尼材料添加入轻质混凝土，每立方米混凝土添加橡胶纤维材料2.5kg-4.5kg，橡胶纤维材料选用废弃轮胎加工制成，阻尼材料采用聚乙烯醇、聚丙乳液、丁苯乳胶的一种或多种混制而成，其体积百分比为10~15%。

6.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述防爆弹性涂层(17)采用高聚物涂料，高聚物涂料采用苯丙乳液，苯丙乳液体积含量为40~60%。

7.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：拉索(13)采用弹性材料。

8.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述防爆纤维混凝土保护层(15)采用防爆纤维添加入轻质混凝土，防爆纤维优先选择防爆钢纤维、防爆聚丙烯纤维以及防爆碳纤维混制而成，防爆纤维的体积含量为3~5%，长度为20-50mm，直径为1.5-2.0mm。

9.根据权利要求1所述一种高性能钢与混凝土组合防爆柱结构，其特征在于：所述短直角连接钢板(2)的两条直角边连接的斜钢板段(4)相互平行，长连接钢板(3)两端连接的斜钢板段(4)的倾斜角度和为180°。