CN114263288B - 一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构及其制作方法，属于土木工程装配式施工建造领域。本发明为了解决核电站安全壳、海洋平台这种大型能源工程的外部防护层可能遭受意外的冲击荷载作用而发生脆性破坏的威胁，并且考虑到在现场施工中，在混凝土浇筑以及模板焊接的繁琐施工程序下，施工质量难以控制等问题。本发明包括若干个预制的钢板混凝土夹芯拼装模块，在工程施工现场可以直接吊装，各个相邻模块之间通过螺栓进行固定连接，在空腔内浇筑自密实混凝土和发泡吸能材料，逐层施工，最终拼接构成一个完整密闭的耗能防护层。本发明在浇筑混凝土时不需要专门支模，节能高效可以明显地缩短施工工期，施工效率可以提升40％。
Description
技术领域
本发明属于土木工程装配式施工建造领域，特别是涉及一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构及其制作方法。
背景技术
核电站安全壳、极地海洋平台等重大能源工程结构在设计阶段必须要考虑意外荷载撞击这一荷载工况。目前这些结构的外部防护层多采用钢筋混凝土结构，然而混凝土在冲击作用下极易发生脆性开裂，还可能伴随着混凝土碎块的掉落，对需要防护的结构和环境均形成巨大威胁。同时，钢筋混凝土结构在现场施工时需要支护大量的模板，施工周期急剧增加，混凝土浇筑质量难以得到保证。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决核电站安全壳、极地海洋平台等工程的外部防护层遭受冲击荷载时发生脆性破坏导致结构安全性受到威胁的问题，并且通过装配式施工手段降低现场施工难度，提升施工效率，保证施工质量，进而提出一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构及其制作方法，结构上设置外包钢板和夹芯发泡材料耗能层增强延性和耗能能力，施工工艺上借鉴了钢结构装配式施工手段，从而对能源工程的防护层进行升级更新。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构的制作方法，其特征在于：通过若干螺栓和螺母将若干拼装模块进行固定连接，再在施工现场将自密实混凝土和发泡吸能材料灌入模块的空腔内，逐层施工，最后形成完整的屏蔽结构。
更进一步的，具体包括以下步骤：
步骤一：准备材料，准备外侧钢板、内侧钢板、若干高强螺栓、若干高强螺母、端板、若干螺栓、若干螺母、自密实混凝土和发泡吸能材料；
步骤二：将准备的外侧钢板和内侧钢板相对设置，并且在表面加工出多个圆形通孔，将高强螺栓从圆形通孔穿过，在高强螺栓末端拧上高强螺母，调整好螺杆长度，将高强螺母点焊在内侧钢板上，组成其中一个基础模块，然后批量制作产生多个基础模块，然后调整两个基础模块之间的距离，侧边分别焊接固定在三个端板上，留出一侧作为浇筑口，组成拼装模块；
步骤三：将步骤二中的多个拼装模块运送到施工现场，每个拼装模块的端板上的腰型通孔均对应设置，螺栓从腰型通孔穿过，螺纹端拧上螺母固定连接；将多个拼装模块进行水平拼装连接，组成钢骨架；
步骤四：步骤三中组装钢骨架直接作为自密实混凝土和发泡吸能材料浇筑的模板，在外侧钢板和内侧钢板的空腔内浇筑自密实混凝土，在两个内侧钢板相邻的空腔内浇筑发泡吸能材料，再将端板封盖在浇筑口上，然后逐层施工，最后形成完整的多腔吸能防护结构。
一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构，包括若干拼装模块，若干拼装模块进行固定连接，每个拼装模块内设置有三个腔体，两个腔体内浇筑自密实混凝土，另一个腔体内浇筑发泡吸能材料；
每个拼装模块包括两个基础模块，两个基础模块上下相对设置，预留吸能层的厚度，两个基础模块的三边垂直焊接固定在三块端板上，留出一侧作为自密实混凝土和发泡吸能材料的浇筑口；
每个基础模块包括外侧钢板和内侧钢板，所述外侧钢板和内侧钢板相对平行设置并固定。
更进一步的，所述外侧钢板和内侧钢板的相对位置加工有多个圆形通孔，所述高强螺栓从外侧钢板和内侧钢板的圆形通孔穿过，所述高强螺母通过螺纹与高强螺栓固定。
更进一步的，两个基础模块安装时，两个基础模块的内侧钢板相对设置，两个内侧钢板间为吸能层。
更进一步的，两个基础模块的内侧钢板的间距为100mm-150mm。
更进一步的，所述端板的长边加工有腰型通孔。
更进一步的，若干拼装模块通过若干螺栓和螺母进行固连。
更进一步的，所述螺栓和螺母从腰型通孔穿过，将拼装模块连接起来。
更进一步的，从顶端的浇筑口将自密实混凝土浇筑在外侧钢板与内侧钢板组成的空腔内，将发泡吸能材料浇筑在相邻的内侧钢板组成的空腔内，浇筑完成后将第四块端板封盖在浇筑口上。
与现有技术相比，本发明所述的一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构及其制作方法的有益效果是：
1、本发明设计的防护结构外侧由钢板包裹，在遭受冲击荷载时能充分发挥钢板的薄膜效应，防护结构具有优异的抗冲击承载性能和延性。
2、本发明通过设置端板可以将防护层划分成多腔结构，端板还限制了混凝土开裂之后向四周的滑移，增强了防护结构的整体性能。
3、本发明在混凝土材料选择上使用了自密实混凝土，不需要振捣，良好的流动性使混凝土均匀地填充拼装模块的空腔，极大地提升了施工的适用性和效率。
4、本发明在结构中心夹层专门设置了吸能层，将发泡吸能材料注入结构中心的空腔，可以极大地增强结构的耗能能力，对于防护结构抵御冲击、爆炸等短时间内爆发巨大能量的这种荷载工况具有非常明显缓冲效果。
5、本发明的外侧钢板和内侧钢板采用螺栓进行连接，保证了外侧钢板和内侧钢板的连接效果，使防护结构的各个组成部分之间具有非常好的整体协同工作的能力，充分利用各个材料的强度。此外，螺栓的焊接工作均在钢板外侧完成，施工便捷安全。
6、本发明在浇筑混凝土时不需要专门支模，节能高效可以明显地缩短施工工期，施工效率可以提升40％。
7、多个方形拼装模块均在钢结构加工厂提前完成预制工作，在施工现场设直接吊装拼接，具有很高的标准化程度，充分地保证了施工质量。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明外侧钢板、内侧钢板、高强螺栓、高强螺母组成的基础模块结构示意图；
图2是本发明的拼装模块结构示意图；
图3是本发明拼装模块通过螺栓连接示意图；
图4是本发明多个拼装模块通过螺栓连接成完整密闭防护层的示意图；
图中：1-外侧钢板，2-内侧钢板，3-圆形通孔，4-高强螺栓，5-高强螺母，6-端板，7-腰型通孔，8-螺栓，9-螺母，10-自密实混凝土，11-发泡吸能材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一、具体实施方式一，参见图1-4说明本实施方式，一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构的制作方法，其特征在于：通过若干螺栓和螺母将若干拼装模块进行固定连接，再在施工现场将自密实混凝土和发泡吸能材料灌入模块的空腔内，逐层施工，最后形成完整的屏蔽结构。
本发明包括若干个预制的钢板混凝土夹芯拼装模块，在工程施工现场可以直接吊装，各个相邻模块之间通过螺栓进行固定连接，在空腔内浇筑自密实混凝土和发泡吸能材料，逐层施工，最终拼接构成一个完整密闭的耗能防护层，具体包括以下步骤：
步骤一：准备材料：准备外侧钢板1、内侧钢板2、若干高强螺栓4、若干高强螺母5、端板6、若干螺栓8、若干螺母9、自密实混凝土10和发泡吸能材料11；
步骤二：将准备的外侧钢板1和内侧钢板2相对设置，并且在表面加工出多个圆形通孔3，将高强螺栓4从圆形通孔3穿过，在高强螺栓4末端拧上高强螺母5，调整好螺杆长度，将高强螺母5点焊在内侧钢板2上，组成其中一个基础模块，然后批量制作产生多个基础模块，然后调整两个基础模块之间的距离，侧边分别焊接固定在三个端板6上，留出一侧作为浇筑口，组成拼装模块；
步骤三：将步骤二中的多个拼装模块运送到施工现场，每个拼装模块的端板6上的腰型通孔7均对应设置，螺栓8从腰型通孔7穿过，螺纹端拧上螺母9固定连接；将多个拼装模块进行水平拼装连接，组成钢骨架；
步骤四：步骤三中组装钢骨架直接作为自密实混凝土10和发泡吸能材料11浇筑的模板，在外侧钢板1和内侧钢板2的空腔内浇筑自密实混凝土10，在两个内侧钢板2相邻的空腔内浇筑发泡吸能材料11，再将端板6封盖在浇筑口上，然后逐层施工，最后形成完整的多腔吸能防护结构。
本发明在浇筑混凝土时不需要专门支模，节能高效可以明显地缩短施工工期，施工效率可以提升40％。
多个方形拼装模块均在钢结构加工厂提前完成预制工作，在施工现场设直接吊装拼接，具有很高的标准化程度，充分地保证了施工质量。
一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构，包括若干拼装模块，若干拼装模块进行固定连接，每个拼装模块内设置有三个腔体，两个腔体内浇筑自密实混凝土10，另一个腔体内浇筑发泡吸能材料11；
每个拼装模块包括两个基础模块，两个基础模块上下相对设置，预留吸能层的厚度，两个基础模块的三边垂直焊接固定在三块端板6上，留出一侧作为自密实混凝土10和发泡吸能材料11的浇筑口；
每个基础模块包括外侧钢板1和内侧钢板2，所述外侧钢板1和内侧钢板2相对平行设置并固定。所述外侧钢板1和内侧钢板2的相对位置加工有多个圆形通孔3，所述高强螺栓4从外侧钢板1和内侧钢板2的圆形通孔3穿过，所述高强螺母5通过螺纹与高强螺栓4固定。高强螺母5穿过高强螺栓4的螺杆，调整好合适的长度，将高强螺母5焊接在内侧钢板2上，形成一个基础模块。
本发明设计的防护结构外侧由钢板包裹，在遭受冲击荷载时能充分发挥钢板的薄膜效应，防护结构具有优异的抗冲击承载性能和延性。
本发明的外侧钢板1和内侧钢板2采用螺栓进行连接，保证了外侧钢板1和内侧钢板2的连接效果，使防护结构的各个组成部分之间具有非常好的整体协同工作的能力，充分利用各个材料的强度。此外，螺栓的焊接工作均在钢板外侧完成，施工便捷安全。
两个基础模块安装时，两个基础模块的内侧钢板2相对设置，两个内侧钢板2间为吸能层。两个基础模块的内侧钢板2的间距为100mm-150mm，也就是吸能层的厚度为100mm-150mm。
本发明在结构中心夹层专门设置了吸能层，将发泡吸能材料11注入结构中心的空腔，可以极大地增强结构的耗能能力，对于防护结构抵御冲击、爆炸等短时间内爆发巨大能量的这种荷载工况具有非常明显缓冲效果。
将两个基础模块的内侧钢板2相对，预留吸能层的厚度，基础模块焊接在三块端板6上，端板6底端预留了若干腰型通孔7。螺栓8穿过腰型通孔7，另一端拧上螺母9，将多个拼装组块横向连接。
本发明通过设置端板6可以将防护层划分成多腔结构，端板6还限制了混凝土开裂之后向四周的滑移，增强了防护结构的整体性能。
从顶端的浇筑口将自密实混凝土10浇筑在两个外侧钢板1与内侧钢板2组成的空腔内，将发泡吸能材料11浇筑在相邻的内侧钢板2组成的空腔内，也就是吸能层的空腔内，浇筑完成后将第四块端板6封盖在浇筑口上。以此类推，逐层装配。
本发明在混凝土材料选择上使用了自密实混凝土10，不需要振捣，良好的流动性使混凝土均匀地填充拼装模块的空腔，极大地提升了施工的适用性和效率。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
Claims (9)
1.一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构的制作方法，其特征在于：通过若干螺栓和螺母将若干拼装模块进行固定连接，再在施工现场将自密实混凝土和发泡吸能材料灌入模块的空腔内，逐层施工，最后形成完整的屏蔽结构；
步骤一：准备材料，准备外侧钢板(1)、内侧钢板(2)、若干高强螺栓(4)、若干高强螺母(5)、端板(6)、若干螺栓(8)、若干螺母(9)、自密实混凝土(10)和发泡吸能材料(11)；
步骤二：将准备的外侧钢板(1)和内侧钢板(2)相对设置，并且在表面加工出多个圆形通孔(3)，将高强螺栓(4)从圆形通孔(3)穿过，在高强螺栓(4)末端拧上高强螺母(5)，调整好螺杆长度，将高强螺母(5)点焊在内侧钢板(2)上，组成其中一个基础模块，然后批量制作产生多个基础模块，然后调整两个基础模块之间的距离，侧边分别焊接固定在三个端板(6)上，留出一侧作为浇筑口，组成拼装模块；
步骤三：将步骤二中的多个拼装模块运送到施工现场，每个拼装模块的端板(6)上的腰型通孔(7)均对应设置，螺栓(8)从腰型通孔(7)穿过，螺纹端拧上螺母(9)固定连接；将多个拼装模块进行水平拼装连接，组成钢骨架；
步骤四：步骤三中组装钢骨架直接作为自密实混凝土(10)和发泡吸能材料(11)浇筑的模板，在外侧钢板(1)和内侧钢板(2)的空腔内浇筑自密实混凝土(10)，在两个内侧钢板(2)相邻的空腔内浇筑发泡吸能材料(11)，再将端板(6)封盖在浇筑口上，然后逐层施工，最后形成完整的多腔吸能防护结构。
2.一种钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：包括若干拼装模块，若干拼装模块进行固定连接，每个拼装模块内设置有三个腔体，两个腔体内浇筑自密实混凝土(10)，另一个腔体内浇筑发泡吸能材料(11)；
每个拼装模块包括两个基础模块，两个基础模块上下相对设置，预留吸能层的厚度，两个基础模块的三边垂直焊接固定在三块端板(6)上，留出一侧作为自密实混凝土(10)和发泡吸能材料(11)的浇筑口；
每个基础模块包括外侧钢板(1)和内侧钢板(2)，所述外侧钢板(1)和内侧钢板(2)相对平行设置并固定。
3.根据权利要求2所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：所述外侧钢板(1)和内侧钢板(2)的相对位置加工有多个圆形通孔(3)，高强螺栓(4)从外侧钢板(1)和内侧钢板(2)的圆形通孔(3)穿过，高强螺母(5)通过螺纹与高强螺栓(4)固定。
4.根据权利要求2所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：两个基础模块安装时，两个基础模块的内侧钢板(2)相对设置，两个内侧钢板(2)间为吸能层。
5.根据权利要求3所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：两个基础模块的内侧钢板(2)的间距为100mm-150mm。
6.根据权利要求2所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：所述端板(6)的长边加工有腰型通孔(7)。
7.根据权利要求6所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：若干拼装模块通过若干螺栓(8)和螺母(9)进行固连。
8.根据权利要求7所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：所述螺栓(8)和螺母(9)从腰型通孔(7)穿过，将拼装模块连接起来。
9.根据权利要求2所述的钢板混凝土夹芯耗能防护结构，其特征在于：从顶端的浇筑口将自密实混凝土(10)浇筑在两个外侧钢板(1)与内侧钢板(2)组成的空腔内，将发泡吸能材料(11)浇筑在相邻的内侧钢板(2)组成的空腔内，浇筑完成后将第四块端板(6)封盖在浇筑口上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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