CN110644637A - 一种防爆墙体连接结构制备方法 - Google Patents

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    • E04C5/163—Connectors or means for connecting parts for reinforcements the reinforcements running in one single direction
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Abstract

本发明涉及一种防爆墙体连接结构制备方法，属于土木工程技术领域，具体公开了防爆墙体之间及防爆墙体与混凝土柱之间均采用塑性铰连接，防爆墙体连接结构具有抵抗连续爆炸的能力，墙体通过部分连接结构变形破坏和墙身相对转动将爆炸冲击波能量通过多种形式转化耗散，从而抵御冲击效果更佳优越；墙体连接件内采用多段铰接结构，并在结构内浇筑混凝土形成固定结构，除了抵抗爆炸冲击波效果好以外，对墙体可能发生的破坏形态以及运动路径的控制与预见也有所考量；墙身通过钢框板将混凝土包裹，防止因爆炸产生的碎屑飞溅对人员及构筑物造成二次伤害；同时本发明适用性更为广泛，不受地点的限制。

Description

一种防爆墙体连接结构制备方法
技术领域
本发明涉及一种防爆墙体连接结构制备方法，属于防灾减灾工程技术领域。
背景技术
诸如油库、化工企业、加油加气站、燃气供气场所和燃气储备站等易爆场所时常因爆炸而造成结构物破坏、大量人员伤亡和经济损失，在靶场、训练场、试验场、库区和航道等军事场地也需单独设置防爆墙来控制可能发生的爆炸事件。除此以外，恐怖袭击、局部战争冲突等各种爆炸情况时有发生，设置抗爆以及抗冲击效果好的防爆墙结构来减少爆炸对人民生命财产及周围构筑物的破坏显得尤为重要。
专利申请号201610449136.X的中国发明专利提出了一种大变形抗折防爆墙设计方法，主要通过防爆墙内布置多层轻型波纹钢板的塑性变形以及高阻尼高弹性材料的填充，来吸收爆炸冲击波能量，能量转化形式比较单一，未能将能量通过动能的形式释放，完成了墙体自身结构断面设计，未针对墙体连接等关键措施进行设计；专利申请号201910116998.4的中国发明专利提出了一种新型纤维混凝土抗爆冲击墙板的设计方法，主要从防爆结构本身的耗能性以及强度来入手，尚未对墙体破坏后的形态以及运动路径进行有效控制和合理预见，未能对爆炸冲击波作用于墙体造成混凝土碎块的飞溅进行全面控制。关于通过防爆墙体绕节点发生相对转动来消耗爆炸冲击波能量进而对防爆墙后人员以及构筑物产生防护效果的防爆墙体连接结构的设计未曾提及，在防爆墙结构设计中尚未有对墙体可能发生的破坏形态以及运动路径的控制与预见有所考量的连接结构设计，也未有防爆墙身与柱体之间的结构连接形式。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种能够有效抵抗爆炸冲击波能量，适用范围广的防爆墙体连接结构制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种防爆墙体连接结构制作方法，按照以下步骤进行操作，
S1、确定钢筋混凝土柱的截面尺寸，以钢筋混凝土柱底部为计算起始点，沿着钢筋混凝土柱纵向布置横向约束钢筋，所述横向约束钢筋通过U型钉固定在钢筋混凝土柱上，且横向约束钢筋的端头通过连接钢套筒连接固定；
S2、在立柱矩形钢筒的侧面及中空钢制墙身的侧部预先焊接单头螺栓，以钢框面板底部为起始点，同侧单头螺栓两个为一组，且垂直向上焊接，各侧所述单头螺栓距对应侧板端部距离为50mm-100mm，最底端单头螺栓距底部边缘距离为100mm-150mm；
S3、在布置墙柱连接件时，将立柱矩形钢筒内穿入紧固螺纹钢，且紧固螺纹钢从钢框板底部依次往上布置，所述紧固螺纹钢对称分布在连接钢套筒的两侧，所述紧固螺纹钢的端部焊接固定在横向约束钢筋上，且与横向约束钢筋位于同一平面上，所述立柱矩形钢筒与横向约束钢筋的外缘留有间隙，所述紧固螺纹钢另一端通过螺母拧紧；
S4、在布置墙体连接件时，在边柱矩形钢筒的槽型钢板翼缘预先打孔，孔距与同组单头螺栓间距相等，各孔与槽型钢板翼缘边缘间距为每组单头螺栓间距一半，槽型钢板将墙柱连接件和防爆墙体进行连接时，槽型钢板的腹板与立柱矩形钢筒的侧面、中空钢制墙身的侧面保持水平，然后槽型钢板之间布置固定垫板，所述固定垫板距离槽型钢板的腿端水平间距为100mm-150mm；所述槽型钢板由下向上布置，依次紧密沿着立柱矩形钢筒的侧面或中空钢制墙身的侧面布置，固定垫板从距底端150mm-200mm处依次按间距为50mm-100mm垂直向上布置，实施顺序按照上述一层墙体连接件的布置方式依次向上布置；当最顶层的槽型钢板和固定垫板布置完毕后，将纵向挡板沿着槽型钢板腿端垂直分别插入槽型结构中，所述纵向挡板宽度与槽型钢板高度保持一致，长度与底层到顶层布置的槽型钢板翼缘长度之和保持一致，然后再连接中空钢制墙身，中空钢制墙身另一侧的墙体连接件的安装方式与上述方法相同；
S5、在墙体制作完成后，在立柱矩形钢筒内、边柱矩形钢筒之间分别浇筑混凝土，在边柱矩形钢筒内填充泡沫铝，同时在钢筋混凝土柱最外层浇筑一层清水混凝土，将横向约束钢筋包裹在内，并填充钢筋混凝土柱与立柱矩形钢筒之间的空隙。
优选的，所述步骤S1中横向约束钢筋之间的布置间距为550mm-800mm，且位于钢筋混凝土柱顶部和底部的所述连接钢套筒位于钢筋混凝土柱的中轴线上，其余连接钢套筒的位置相对同向钢筋混凝土柱侧面中轴线向右偏移100mm-150mm，所述U型钉的布置间隔为200mm-300mm。
优选的，所述步骤S2中同组中单头螺栓间隔为100mm-150mm，每组间隔150mm-200mm。
优选的，所述步骤S3中位于立柱矩形钢筒最下层和最上层紧固螺纹钢按间隔为100mm-150mm，其余紧固螺纹钢按间隔为250mm-400mm，距所述连接钢套最远处的紧固螺纹钢外表面到立柱矩形钢筒内壁之间的间距为350mm-500mm。
优选的，所述步骤S4中先由背爆面的槽型钢板和固定垫板的间距来确定同水平两个固定垫板的间距，并根据此间距先布置背爆面的固定垫板，后布置槽型钢板，直到同一水平一层墙体连接件布置完毕。
优选的，所述步骤S4中中空钢制墙身的外包钢框板长度为2000mm-5000mm，外包钢框板高度和厚度与墙柱连接件中钢框板的高度和厚度一致。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明设计合理，防爆墙体之间及防爆墙体与混凝土柱之间均采用塑性铰连接，防爆墙体连接结构具有抵抗连续爆炸的能力，墙体通过部分连接结构变形破坏和墙身相对转动将爆炸冲击波能量通过多种形式转化耗散，从而抵御冲击效果更佳优越；墙体连接件内采用多段铰接结构，并在结构内浇筑混凝土形成固接结构，除了抵抗爆炸冲击波效果好以外，对墙体可能发生的破坏形态以及运动路径的控制与预见也有所考量；墙身通过钢框板将混凝土包裹，防止因爆炸产生的碎屑飞溅对人员及构筑物造成二次伤害；同时本发明适用性更为广泛，不受地点的限制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中墙柱连接件的结构示意图。
图3为本发明中中空钢制墙身的结构示意图。
图4为本发明中墙体连接件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图3和图4所示，一种可绕节点发生相对转动的防爆墙体结构，包括混凝土柱1及固定在混凝土柱1之间的防爆墙体2，防爆墙体2的两端分别通过墙柱连接件3与混凝土柱1连接固定，防爆墙体2主要由多个中空钢制墙身4及用于连接中空钢制墙身的墙体连接件5构成，中空钢制墙身4的两端分别通过墙体连接件5固定在墙柱连接件3上；墙体连接件5主要由边柱矩形钢筒6及转动组件7构成，中空钢制墙身4的端部固定有两个边柱矩形钢筒6，且边柱矩形钢筒6与中空钢制墙身4通过螺栓相连接，两个边柱矩形钢筒6之间安装有多个转动组件7；转动组件7主要由固定垫板8、上下挡台导向板9和连接板10构成，两个固定垫板8分别通过螺栓固定在两个中空钢制墙身4的端部，且固定垫板8上安装有铰接座11，上下挡台导向板9分别铰接在铰接座11上，上下挡台导向板9之间通过两个连接板10铰接连接；中空钢制墙身4内及边柱矩形钢筒6之间均浇筑有混凝土，边柱矩形钢筒6内填充泡沫铝。
本发明中中空钢制墙身4主要由四块外包钢框板焊接而成，边柱矩形钢筒6主要由多个槽型钢板18堆叠的槽型结构及盖在该槽型结构上的纵向挡板19焊接而成。防爆墙体2之间、防爆墙体2与混凝土柱1之间均采用墙体连接件5进行连接。由于墙体连接件5主要由边柱矩形钢筒6和转动组件7构成，边柱矩形钢筒6分别连接中空钢制墙身4，中部安装多个转动组件7，转动组件的数量根据实际情况进行计算。转动组件采用上下挡台导向板9、连接板10铰接连接构成，防爆墙体安装完成后，在边柱矩形钢筒6之间浇筑混凝土，使转动组件进行固定。这样，当爆炸冲击波能量较小时，墙体自身的强度足以抵抗其破坏；当爆炸冲击波能量较大时，由于柱边及墙体中部产生的弯矩、剪力最大，爆炸产生的冲击波使墙体中部和柱边形成塑性区域产生塑性铰，冲击波对墙体作用力达到墙体极限承载能力，墙体连接件中布置的边柱矩形钢筒6发生塑性变形或破坏。为了使其发生可控制与预见的运动形式，中空钢制墙身4之间、防爆墙体与混凝土柱之间通过转动组件连接形成铰接形式。爆炸冲击波冲击墙体时，冲击波使柱与墙、墙与墙发生相对转动，来消耗爆炸冲击波能量。边柱矩形钢筒6内填充泡沫铝还可以提高边柱矩形钢筒吸能效果。
如图2所示，墙柱连接件3主要由立柱矩形钢筒12、紧固螺纹钢13和紧固螺母14构成，混凝土柱1上自上而下固定有多个横向约束钢筋15，紧固螺纹钢13的一端固定在横向约束钢筋15上，紧固螺纹钢13的另一端贯穿立柱矩形钢筒12，端部通过紧固螺母14固定，立柱矩形钢筒12主要由四块钢框面板焊接而成，防爆墙体2侧部的两个边柱矩形钢筒6通过螺栓固定在立柱矩形钢筒12上，立柱矩形钢筒12内浇筑有混凝土。墙柱连接件主要用于防爆墙体与混凝土柱的连接，并与混凝土柱之间形成可靠的连接结构，也便于防爆墙体的安装固定。
其中，横向约束钢筋15盘设在混凝土柱1上，且横向约束钢筋15的两端插装在连接钢套筒16内，横向约束钢筋15与连接钢套筒16螺纹连接固定，横向约束钢筋15还设置有多个U型钉17，U型钉17插装在混凝土柱1上。横向约束钢筋15根据钢筋混凝土柱的尺寸预先弯曲成型，然后自下而上依次套装在钢筋混凝土柱上，并用U型钉17进行固定。
此外，立柱矩形钢筒的侧板宽度与槽型钢板的高度相等，且为混凝土柱1宽度的1/3-1/2，这样立柱矩形钢筒、边柱矩形钢筒足够宽，进而保证足够的变形余量。
在进行制作时，按照以下步骤进行操作，
S1、确定钢筋混凝土柱的截面尺寸，以钢筋混凝土柱底部为计算起始点，沿着钢筋混凝土柱纵向布置横向约束钢筋15，所述横向约束钢筋15通过U型钉17固定在钢筋混凝土柱上，且横向约束钢筋15的端头通过连接钢套筒16连接固定；其中横向约束钢筋之间的布置间距为550mm-800mm，且位于钢筋混凝土柱顶部和底部的所述连接钢套筒位于钢筋混凝土柱的中轴线上，其余连接钢套筒的位置相对同向钢筋混凝土柱侧面中轴线向右偏移100mm-150mm，所述U型钉的布置间隔为200mm-300mm。
S2、在立柱矩形钢筒12的侧面及中空钢制墙身4的侧部预先焊接单头螺栓，以钢框面板底部为起始点，同侧单头螺栓两个为一组，且垂直向上焊接，各侧所述单头螺栓距对应侧板端部距离为50mm-100mm，最底端单头螺栓距底部边缘距离为100mm-150mm，同组中单头螺栓间隔为100mm-150mm，每组间隔150mm-200mm。
S3、在布置墙柱连接件3时，将立柱矩形钢筒12内穿入紧固螺纹钢13，且紧固螺纹钢13从钢框板底部依次往上布置，所述紧固螺纹钢13对称分布在连接钢套筒16的两侧，所述紧固螺纹钢13的端部焊接固定在横向约束钢筋15上，且与横向约束钢筋15位于同一平面上，所述立柱矩形钢筒12与横向约束钢筋15的外缘留有间隙，所述紧固螺纹钢13另一端通过螺母拧紧；位于立柱矩形钢筒12最下层和最上层紧固螺纹钢13按间隔为100mm-150mm进行布置，其余紧固螺纹钢13按间隔为250mm-400mm进行布置，距所述连接钢套筒最远处的紧固螺纹钢13外表面到立柱矩形钢筒12内壁之间的间距为350mm-500mm。
S4、在布置墙体连接件5时，在边柱矩形钢筒6的槽型钢板18翼缘预先打孔，孔距与同组单头螺栓间距相等，各孔与槽型钢板18翼缘边缘间距为每组单头螺栓间距一半；槽型钢板18将墙柱连接件5和防爆墙体2进行连接时，槽型钢板18的腹板与立柱矩形钢筒12的侧面、中空钢制墙身4的侧面保持水平，然后槽型钢板18之间布置固定垫板8，固定垫板8距离槽型钢板18的腿端水平间距为100mm-150mm；所述槽型钢板18由下向上布置，依次紧密沿着立柱矩形钢筒12的侧面或中空钢制墙身4的侧面布置，固定垫板8从距底端150mm-200mm处依次按间距为50mm-100mm垂直向上布置，同时制作时先由背爆面的槽型钢板和固定垫板的间距来确定同水平两个固定垫板的间距，并根据此间距先布置背爆面的固定垫板，后布置槽型钢板，直到同一水平一层墙体连接件布置完毕，实施顺序按照上述一层墙体连接件的布置方式依次向上布置；当最顶层的槽型钢板和固定垫板布置完毕后，将纵向挡板19沿着槽型钢板腿端垂直分别插入槽型结构中，所述纵向挡板19宽度与槽型钢板高度保持一致，长度与底层到顶层布置的槽型钢板翼缘长度之和保持一致，然后再连接中空钢制墙身，中空钢制墙身4另一侧的墙体连接件的安装方式与上述方法相同，其中，中空钢制墙身的外包钢框板长度为2000mm-5000mm，中空钢制墙身的外包钢框板高度和厚度与墙柱连接件中钢框板的高度和厚度一致。防爆墙身的安装个数视所需防护范围而定。
S5、在墙体制作完成后，在立柱矩形钢筒12内、边柱矩形钢筒6之间分别浇筑混凝土，在边柱矩形钢筒6内填充泡沫铝，同时在钢筋混凝土柱最外层浇筑一层清水混凝土，将横向约束钢筋包裹在内，并填充钢筋混凝土柱与立柱矩形钢筒之间的空隙。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (6)

1.一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：按照以下步骤进行操作，
S1、确定钢筋混凝土柱的截面尺寸，以钢筋混凝土柱底部为计算起始点，沿着钢筋混凝土柱纵向布置横向约束钢筋，所述横向约束钢筋通过U型钉固定在钢筋混凝土柱上，且横向约束钢筋的端头通过连接钢套筒连接固定；
S2、在立柱矩形钢筒的侧面及中空钢制墙身的侧部预先焊接单头螺栓，以钢框面板底部为起始点，同侧单头螺栓两个为一组，且垂直向上焊接，各侧所述单头螺栓距对应侧板端部距离为50mm-100mm，最底端单头螺栓距底部边缘距离为100mm-150mm；
S3、在布置墙柱连接件时，将立柱矩形钢筒内穿入紧固螺纹钢，且紧固螺纹钢从钢框板底部依次往上布置，所述紧固螺纹钢对称分布在连接钢套筒的两侧，所述紧固螺纹钢的端部焊接固定在横向约束钢筋上，且与横向约束钢筋位于同一平面上，所述立柱矩形钢筒与横向约束钢筋的外缘留有间隙，所述紧固螺纹钢另一端通过螺母拧紧；
S4、在布置墙体连接件时，在边柱矩形钢筒的槽型钢板翼缘预先打孔，孔距与同组单头螺栓间距相等，各孔与槽型钢板翼缘边缘间距为每组单头螺栓间距一半，槽型钢板将墙柱连接件和防爆墙体进行连接时，槽型钢板的腹板与立柱矩形钢筒的侧面、中空钢制墙身的侧面保持水平，然后槽型钢板之间布置固定垫板，所述固定垫板距离槽型钢板的腿端水平间距为100mm-150mm；所述槽型钢板由下向上布置，依次紧密沿着立柱矩形钢筒的侧面或中空钢制墙身的侧面布置，固定垫板从距底端150mm-200mm处依次按间距为50mm-100mm垂直向上布置，实施顺序按照上述一层墙体连接件的布置方式依次向上布置；当最顶层的槽型钢板和固定垫板布置完毕后，将纵向挡板沿着槽型钢板腿端垂直分别插入槽型结构中，所述纵向挡板宽度与槽型钢板高度保持一致，长度与底层到顶层布置的槽型钢板翼缘长度之和保持一致，然后再连接中空钢制墙身，中空钢制墙身另一侧的墙体连接件的安装方式与上述方法相同；
S5、在墙体制作完成后，在立柱矩形钢筒内、边柱矩形钢筒之间分别浇筑混凝土，在边柱矩形钢筒内填充泡沫铝，同时在钢筋混凝土柱最外层浇筑一层清水混凝土，将横向约束钢筋包裹在内，并填充钢筋混凝土柱与立柱矩形钢筒之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：所述步骤S1中横向约束钢筋之间的布置间距为550mm-800mm，且位于钢筋混凝土柱顶部和底部的所述连接钢套筒位于钢筋混凝土柱的中轴线上，其余连接钢套筒的位置相对同向钢筋混凝土柱侧面中轴线向右偏移100mm-150mm，所述U型钉的布置间隔为200mm-300mm。
3.根据权利要求1所述的一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：所述步骤S2中同组中单头螺栓间隔为100mm-150mm，每组间隔150mm-200mm。
4.根据权利要求1所述的一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：所述步骤S3中位于立柱矩形钢筒最下层和最上层紧固螺纹钢按间隔为100mm-150mm进行布置，其余紧固螺纹钢按间隔为250mm-400mm进行布置，距所述连接钢套筒最远处的紧固螺纹钢外表面到立柱矩形钢筒内壁之间的间距为350mm-500mm。
5.根据权利要求1所述的一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：所述步骤S4中先由背爆面的槽型钢板和固定垫板的间距来确定同水平两个固定垫板的间距，并根据此间距先布置背爆面的固定垫板，后布置槽型钢板，直到同一水平一层墙体连接件布置完毕。
6.根据权利要求1所述的一种防爆墙体连接结构制作方法，其特征在于：所述步骤S4中中空钢制墙身的外包钢框板长度为2000mm-5000mm，外包钢框板高度和厚度与墙柱连接件中钢框板的高度和厚度一致。
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