CN112049322B - 一种四棱台内核夹芯防爆墙板 - Google Patents

一种四棱台内核夹芯防爆墙板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种四棱台内核夹芯防爆墙板，包括第一钢板层、四棱台内核层、第二钢板层和若干第一连接部件，四棱台内核层设置于第一钢板层与第二钢板层之间；若干第一连接部件穿过第一钢板层、四棱台内核层及第二钢板层将该三层连接为一体；四棱台内核层包括若干四棱台体，若干四棱台体呈矩阵形式分布于第一钢板层与第二钢板层之间，且相邻两个四棱台体相连使若干四棱台体形成一横截呈锯齿状的整体，若干四棱台体的上表面与第一钢板层的下表面接触，若干四棱台体的下表面与第二钢板层的上表面接触。本发明所占用的空间小、整体质量轻便，减轻建筑物自重，降低施工成本；经软件模拟验证能够有效抵抗爆炸荷载，增强了防爆墙对于普通建筑的适用性。

Description

一种四棱台内核夹芯防爆墙板
技术领域
本发明涉及建筑防爆工程领域，具体地，涉及一种四棱台内核夹芯防爆墙板。
背景技术
近年来恐怖袭击对普通建筑的破坏造成了大量生命和财产的损失。世界各地不断发生针对普通建筑的爆炸事件，炸弹型恐怖袭击对人类生命和公共建筑的安全造成严重的威胁和损害。此外，日常火工制品的储存，重要建筑的防爆对保护人民财产和人身安全也至关重要。如何有效地防护各类结构物以及构件免遭严重的破坏，降低生命和财产损失已经成为了一门重要的课题。
现有的防爆墙板多是采用厚重的混凝土墙体或者组合材料墙体来抵抗爆炸的冲击荷载，通过增加材料在爆炸冲击波方向厚度以增强其抵抗爆炸能力，保护建筑物免遭破坏。但是在厚度方向上增加材料的方法对于普通的公共建筑不太适用，因为采用这种方法会大大增加结构自重，降低结构安全性，给安装带来一定的难度，对建筑物的美观也有一定影响。此外，现有的防爆墙体在爆炸过程中可能产生碎片飞出，造成二次伤害。这种防护措施对爆炸冲击波的衰减能力有限并且施工成本相对较高，因此开发出一种较为轻便且吸能性能与变形性能均较好的新型防爆墙板有着十分重要的意义。
例如：经检索发现申请号为201810704904.0的中国专利，公开了一种蜂窝式橡胶铅芯抗裂防爆墙，其中包括了吸能缓冲层，该吸能缓冲层包括蜂窝钢板、钢框板、橡胶层和铅层，吸能缓冲层内部骨架为蜂窝钢板，蜂窝钢板是由多个六边形框筒叠合而成的一体结构，橡胶层仅靠在蜂窝钢板的内侧，橡胶层与蜂窝钢板用结构胶进行粘结，橡胶层内设置六边形实心铅芯。横向拉结钢管沿蜂窝式橡胶铅芯抗裂防爆墙的纵向等间隔布置，横向拉结钢管穿过钢框板埋入高强限位混杂混凝土内，用紧固件将横向拉结钢管紧固于蜂窝钢板的两侧及钢框板的两侧。但是上述专利存在以下不足：蜂窝式橡胶铅芯抗裂防爆墙结构构成复杂，包括蜂窝钢板、钢框板、橡胶层、铅芯、横纵拉结筋、紧固件、高强纤维混凝土、防火阻燃涂层等，涉及钢材、橡胶、铅材、混凝土等多种材料，加工繁琐，制作复杂，给批量生产带来一定困难，不易大面积推广使用；蜂窝式橡胶铅芯抗裂防爆墙对部分材料的成分比例要求严格，高强纤维混杂混凝土的钢纤维含量需控制在1％～3％，聚丙烯纤维含量需控制在0.1％～0.2％，对材料加工的精度控制提出一定要求；蜂窝式橡胶铅芯抗裂防爆墙在橡胶层中设置六边形实心铅芯，铅材密度为11.3437g/cm3，大于钢材、混凝土与橡胶，加之采用实心填充方式，势必增加防爆墙的整体自重，给安装带来不便的同时，也给建筑结构造成较大的额外承载负担，降低结构安全性。
目前防爆墙板基本处于对材料性能的改变，尚未有采用不同结构形式以求更大程度地利用材料吸收冲击能量的防爆墙。因此，设计一种构造简单，安装简易，用材节省的加装在建筑外墙的防爆墙板，对于公共建筑防爆，保护人民生命财产安全有较强的实际意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种四棱台内核夹芯防爆墙板。
为实现上述发明目的，本发明提供一种四棱台内核夹芯防爆墙板，包括：第一钢板层、四棱台内核层、第二钢板层和若干第一连接部件，其中，所述四棱台内核层设置于所述第一钢板层与所述第二钢板层之间；所述若干第一连接部件穿过所述第一钢板层、所述四棱台内核层及所述第二钢板层将该三层连接为一体；
所述四棱台内核层包括若干四棱台体，所述若干四棱台体呈矩阵形式分布于所述第一钢板层与所述第二钢板层之间，且相邻两个所述四棱台体相连使所述若干四棱台体形成一横截呈锯齿状的整体，所述若干四棱台体的上表面与所述第一钢板层的下表面接触，所述若干四棱台体的下表面与所述第二钢板层的上表面接触。
优选地，四棱台内核夹芯防爆墙板包括第二连接部件，所述第二连接部件用于连接所述第一钢板层、所述第二钢板层。
优选地，所述第二连接部件包括若干螺栓孔和连接件，所述若干螺栓孔等距分布于所述第一钢板层、所述第二钢板层的四周，通过所述连接件穿过所述螺栓孔将所述第一钢板层与所述第二钢板层连接。
优选地，所述第一连接部件、所述第二连接部件包括带有螺纹的螺栓、螺栓垫圈和六角螺帽，其中，所述六角螺帽设置于所述螺栓的两端，所述螺栓垫圈穿于所述螺栓上并位于所述六角螺帽与所述第一钢板层、所述第二钢板层之间。
优选地，四棱台内核夹芯防爆墙板包括用于连接建筑主体梁结构的定位部件，所述定位部件设置于所述第一钢板层、所述第二钢板层的一侧。
优选地，所述定位部件包括多个定位角钢和第三连接部件，所述定位角钢通过所述第三连接部件与所述第一钢板层、所述第二钢板层连接；所述定位角钢为L型部件，所述定位角钢的一边设有用于通过所述第三连接部件的第一圆孔，所述定位角钢的另一边设有用于与框架梁的螺栓连接及定位的第二圆孔。
优选地，所述多个定位角钢均匀地分布于所述第一钢板层、所述第二钢板层两侧边缘。
优选地，所述第一钢板层、所述第二钢板层中部设有呈矩阵排布的第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一钢板层、所述第二钢板层的厚度方向，所述第一通孔用于所述第一连接部件穿过所述第一钢板层、所述第二钢板层。
优选地，所述四棱台设有用于穿过所述第一连接部件的第二通孔，所述第二通孔贯穿所述四棱台的上下面。
优选地，所述四棱台内核层由钢板沿板厚方向一次冲压制成。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：
本发明上述结构，设置两层钢板和位于两层钢板之间四棱台内核层，通过设置用于吸收能量的四棱台内核层，使得在冲击荷载作用下，墙板可以产生很大的压缩变形，从而有效地减小冲击载荷的强度和吸收爆炸冲击波的部分能量，减轻爆炸荷载对建筑物的破坏程度，达到吸收爆炸能量、减轻其他重要结构构件受损的目的，且在爆炸荷载下，利用两层钢板较好的延展性，以及较好的整体性，附着在建筑原有的墙体上能够减轻承重墙体受到的冲击，有效防止墙体产生碎片飞出，避免造成二次伤害，达到保护其他重要结构构件的目的，保护人员生命财产安全。
本发明上述结构，由两层钢板及中间的四棱台内核层构成了中空钢材质结构，整体结构所占用的空间小，质量轻便，减轻建筑物自重，降低建筑用材及施工成本。
本发明上述结构，墙板仅采用螺栓连接，配合钢材成熟的加工技术，便于批量加工和室内安装；考虑到对于普通建筑的适用性，有利于将防爆墙体的应用推广到更大的适用范围。
本发明上述结构，通过设置定位部件，定位部件采用L型定位角钢，便于防爆墙板与建筑主体梁结构的安装，且安装简易。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1a是本发明一优选实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的三维效果图；
图1b是本发明一优选实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的三维效果图；
图2是本发明一优选实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的正视图；
图3是本发明一优选实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的侧视图；
图4是图1a中A-A剖面图；
图5为图1a中B-B剖面图；
图6为本发明一实施例四棱台内核夹芯防爆墙板与框架梁连接示意图；
图7为本发明一实施例四棱台内核夹芯防爆墙板与框架梁连接节点大样图；
图中标记分别表示为：1为第一钢板层、2为第二钢板层、3为四棱台内核层、4为定位角钢、5为第三连接部件、6为第二连接部件、61为第二螺栓垫圈、62为第二六角螺帽、7为第一连接部件、71为第一螺栓垫圈、72为第一六角螺帽、10为框架梁。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1a、图1b所示，为本发明一优选实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的三维效果图，包括第一钢板层1、四棱台内核层3、第二钢板层2和若干第一连接部件7，其中，四棱台内核层3设置于第一钢板层1与第二钢板层2之间；若干第一连接部件7分别穿过第一钢板层1、四棱台内核层3及第二钢板层2将该三层连接为一体。利用四棱台内核层3的变形吸收能量的能力抵抗爆炸荷载。第一钢板层1、第二钢板层2可以采用尺寸相同的矩形钢板。
参照图1b所示，四棱台内核层3包括若干空心状的四棱台体，若干四棱台体呈矩阵形式分布于第一钢板层1与第二钢板层2之间，且相邻两个四棱台体相连使若干四棱台体形成一横截呈锯齿状的整体，且各四棱台体的两个斜面相互垂直；若干四棱台体的上表面与第一钢板层1的下表面接触，若干四棱台体的下表面与第二钢板层2的上表面接触。作为一优选方式，四棱台内核层3可以钢板沿板厚方向一次冲压制成一空心状的一体整体结构。将四棱台内核层3水平放置于第一钢板层1与第二钢板层2之间，且四棱台内核层3与第一钢板层1、第二钢板层2平行，并保证四棱台体的高度方向与第一钢板层1、第二钢板层2的板厚方向平行。该四棱台内核层3各四棱台体斜面与两侧钢板成一定夹角，通过与平面的一定夹角引导冲击荷载在四棱台内核内相互传导，致使各四棱台体共同发生变形，实现对爆炸荷载更大程度的吸收。
在其他部分优选实施中，结合图1a及图3所示，四棱台内核夹芯防爆墙板包括设置于墙板四周的第二连接部件6，第二连接部件6用于连接第一钢板层1、第二钢板层2，用于限制第一钢板层1与第二钢板层2在平面内的运动。作为一优选方式，第二连接部件6包括若干螺栓孔和连接件，若干螺栓孔等距分布于第一钢板层1、第二钢板层2的四周，该螺栓孔贯通第一钢板层1、第二钢板层2的厚度方向，通过连接件穿过螺栓孔将第一钢板层1与第二钢板层2连接，从而墙板的四周进一步加固，整体结构更加稳定。连接件可以采用带螺纹的螺栓。
作为一优选方式，参照图5所示，第二连接部件6包括带螺纹的第二螺栓、两个第二六角螺帽62和两个第二螺栓垫圈61，两个第二六角螺帽62分别设置在第二螺栓的两端，第二六角螺帽62能通过在螺纹螺杆上的移动调节墙板在平面外的松紧程度，限制第一钢板层1与第二钢板层2在平面外的运动。在第二六角螺帽62与第一钢板层1的上表面及另一第二六角螺帽62与第二钢板层2的下表面之间各设置第二螺栓垫圈61，并将该第二螺栓垫圈61套于第二螺栓上，从而缓解六角螺帽9与第二螺栓对两侧第一钢板层1、第二钢板层2开设的螺栓孔造成的局部压力。
在其他部分优选实施中，四棱台内核夹芯防爆墙板包括用于连接建筑主体梁结构或混凝土构件钢预埋件螺栓。结合图1a、图2及图3所示，定位部件设置于第一钢板层1、第二钢板层2靠近建筑物框架梁10一侧。作为一优选方式，定位部件包括多个定位角钢4和第三连接部件5，多个定位角钢4均匀地分布于第一钢板层1、第二钢板层2两侧边缘。定位角钢4通过第三连接部件5与第一钢板层1、第二钢板层2连接。第三连接部件5可以采用螺栓。定位角钢4为L型部件，在定位角钢4的一边设有用于通过第三连接部件5的带螺纹的第一圆孔，定位角钢4的另一边设有用于与框架梁10的螺栓连接及定位的带螺纹的第二圆孔。在具体实施时，在定位角钢4的一边开设两排第一圆孔；在定位角钢4的另一边开设一排第二圆孔。定位角钢4与第一钢板层1、第二钢板层2采用螺栓方式连接，将螺栓穿过第一圆孔将定位角钢4固定于第一钢板层1、第二钢板层2上，将多个定位角钢4分别固定在第一钢板层1与第二钢板层2上下两侧边缘。结合图6、图7所示，定位角钢4与框架梁10采用螺栓连接，将螺栓穿过第二圆孔将定位角钢4与框架梁10固定，实现防爆墙板的定位和与框架梁10在竖直方向的铰接连接。定位角钢4的第一圆孔、第二圆孔应符合第三连接部件5的尺寸要求。
在其他部分优选实施中，第一钢板层1、第二钢板层2中部设有呈矩阵分布的带螺纹的第一通孔，该第一通孔贯穿第一钢板层1、第二钢板层2的厚度方向，第一通孔用于第一连接部件7穿过第一钢板层1、第二钢板层2。作为一优选方式，带螺纹的第一通孔开设在四棱台台顶与第一钢板层1接触处以及第二钢板层2上相应的垂直投影处，以相邻四棱台的台顶中心间距为基准，沿垂直于板厚方向分布。
在其他部分优选实施中，每个四棱台设有用于穿过第一连接部件7的第二通孔，第二通孔开设在四棱台台顶，并贯穿四棱台台顶的厚度。作为一优选方式，第二通孔开设于四棱台台顶的中心位置。将第一连接部件7依次从第一钢板层1的第一通孔、四棱台台顶的第二通孔及第二钢板层2的第一通孔穿过，将第一钢板层1、四棱台内核层3及第二钢板层2连接。第二通孔的孔径、位置与第一通孔相匹配。
在其他部分优选实施中，参照图4所示，第一连接部件7包括带有螺纹的第一螺栓、两个第一螺栓垫圈71和两个第一六角螺帽72，其中，两个第一六角螺帽72分别设置于第一螺栓的两端，第一螺栓垫圈71穿于第一螺栓上并位于第一六角螺帽72与第一钢板层1、第二钢板层2之间。在第一螺栓、第一螺栓垫圈71以及第一六角螺帽72的共同作用下，将第一螺栓的螺杆贯穿通过第一钢板层1、四棱台内核层3以及第二钢板层2，并与第一六角螺帽72连接，将第一钢板层1、四棱台内核层3及第二钢板层2的各层钢板连接为一整体，实现两侧钢板与四棱台内核层3共同连接。第一六角螺帽72设置于第一螺栓的两端，能通过在带有螺纹的螺杆上的移动调节墙板在平面外的松紧程度；第一螺栓垫圈71穿于第一螺栓上并位于第一六角螺帽72与第一钢板层1、第二钢板层2 之间；通过设置第一螺栓垫圈71能缓解第一六角螺帽72与第一螺栓对第一钢板层1、第二钢板层2的第一通孔造成的局部压力。
上述实施例的四棱台内核夹芯防爆墙板的结构，根据不同爆炸级别的设计要求，基于爆炸荷载的理论计算和实验，对四棱台内核层3的高度和宽度，以及四棱台内核的厚度和第一钢板层1、第二钢板层2的厚度等参数进行优化设计。上述主要制作材料为钢。优选地四棱台内核采用冲压方式制作的空心结构，并通过螺栓与两侧钢板连接。夹芯防爆墙板与框架梁10的连接可以采用螺栓连接，实现防爆墙板的简易安装。在发生空气爆炸的情况下，防爆墙可以保证墙面变形在安全范围内，是对建筑安全防爆技术的一个完善。整个装置加工方便，安装简易，在公共建筑安全防爆、日常火工制品存储等领域拥有广阔的应用前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于，包括：第一钢板层、四棱台内核层、第二钢板层和若干第一连接部件，其中，所述四棱台内核层设置于所述第一钢板层与所述第二钢板层之间；所述若干第一连接部件穿过所述第一钢板层、所述四棱台内核层及所述第二钢板层将该三层连接为一体；
所述四棱台内核层包括若干四棱台体，所述若干四棱台体呈矩阵形式分布于所述第一钢板层与所述第二钢板层之间，且相邻两个所述四棱台体相连使所述若干四棱台体形成一横截呈锯齿状的整体，所述若干四棱台体的上表面与所述第一钢板层的下表面接触，所述若干四棱台体的下表面与所述第二钢板层的上表面接触。
2.根据权利要求1所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：还包括第二连接部件，所述第二连接部件用于连接所述第一钢板层、所述第二钢板层。
3.根据权利要求2所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述第二连接部件包括若干螺栓孔和连接件，所述若干螺栓孔等距分布于所述第一钢板层、所述第二钢板层的四周，通过所述连接件穿过所述螺栓孔将所述第一钢板层与所述第二钢板层连接。
4.根据权利要求2所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述第一连接部件、所述第二连接部件包括带有螺纹的螺栓、螺栓垫圈和六角螺帽，其中，所述六角螺帽设置于所述螺栓的两端，所述螺栓垫圈穿于所述螺栓上并位于所述六角螺帽与所述第一钢板层、所述第二钢板层之间。
5.根据权利要求1所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于，还包括用于连接建筑主体梁结构的定位部件，所述定位部件设置于所述第一钢板层、所述第二钢板层的一侧。
6.根据权利要求5所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述定位部件包括多个定位角钢和第三连接部件，所述定位角钢通过所述第三连接部件与所述第一钢板层、所述第二钢板层连接；所述定位角钢为L型部件，所述定位角钢的一边设有用于通过所述第三连接部件的第一圆孔，所述定位角钢的另一边设有用于与框架梁的螺栓连接及定位的第二圆孔。
7.根据权利要求6所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述多个定位角钢均匀地分布于所述第一钢板层、所述第二钢板层两侧边缘。
8.根据权利要求1-7任一项所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述第一钢板层、所述第二钢板层中部设有呈矩阵排布的第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一钢板层、所述第二钢板层的厚度方向，所述第一通孔用于所述第一连接部件穿过所述第一钢板层、所述第二钢板层。
9.根据权利要求1-7任一项所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述四棱台设有用于穿过所述第一连接部件的第二通孔，所述第二通孔贯穿所述四棱台的上下面。
10.根据权利要求1-7任一项所述的四棱台内核夹芯防爆墙板，其特征在于：所述四棱台内核层由钢板沿板厚方向一次冲压制成。
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