抗爆炸冲击的复合防护结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108487490A(43)申请公布日2018.09.04(21)申请号201810337815.7(22)申请日2018.04.16(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人马钢张玉李世强王志华武瑛(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙)14100代理人朱源武建云(51)Int.Cl.E04B1/98(2006.01)E04H9/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称抗爆炸冲击的复合防护结构(57)摘要本发明公开了一种抗爆炸冲击的复合防护结构，该结构主要由蜂窝式抗拉层和点阵桁架式抗压层通过焊点和连接键形成的点桁蜂窝式整体式防护结构，并在外层附加泡沫吸能层。该结构对爆炸作用下混凝土防护结构的传力路径进行创新性优化，既能大幅度提高防护结构的抗力等级，提高结构延性；又能约束结构中混凝土碎块的分散，消除类似传统混凝土防护结构的爆炸震塌现象。CN108487490ACN108487490A权利要求书1/1页1.一种抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：包括吸能层（3）、桁架式抗压层（2）和蜂窝式抗拉层（1）；所述蜂窝式抗拉层（1）包括蜂窝结构，所述蜂窝结构中填充混凝土，形成结构底部模板；所述桁架式抗压层（2）包括桁架结构；所述桁架结构焊接在蜂窝结构上构成整体式模板结构；在蜂窝结构上方浇筑混凝土至桁架结构的顶杆上方15cm高度；所述桁架式抗压层（2）的结构面层铺设吸能层（3）。2.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述吸能层（3）采用聚氨酯泡沫、泡沫铝或者泡沫混凝土。3.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述蜂窝结构中填充细石骨料纤维混凝土。4.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述桁架结构外填充纤维混凝土。5.根据权利要求4所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：桁架式抗压层（2）中的纤维混凝土材料中的纤维采用钢纤维、不锈钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维中的一种或几种。6.根据权利要求3所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：蜂窝式抗拉层（1）中的细石骨料纤维混凝土的细石骨料为天然碎石，粒径范围为8~25mm；纤维采用钢纤维、不锈钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述蜂窝结构上表面的每个蜂窝槽中均设置有多个抗剪键，抗剪键的间距为蜂窝单胞边长的2倍至5倍。8.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述蜂窝结构的蜂窝孔截面形状为正多边形或者不规则多边形，蜂窝孔孔壁厚度为蜂窝单胞边长的1/100至1/10。9.根据权利要求1所述的抗爆炸冲击的复合防护结构，其特征在于：所述蜂窝结构和桁架结构的材料为低碳钢或高延性合金钢。2CN108487490A说明书1/4页抗爆炸冲击的复合防护结构技术领域[0001]本发明属于防护工程领域，具体是一种抗爆炸冲击的复合防护结构。背景技术[0002]爆炸冲击波是一种强压缩波，在爆炸瞬间，爆炸物质在有限的空间和极短的时间内释放出大量能量，产生的大量高温高压产物迅速挤压周围介质，使介质的压强、密度、温度等物理量迅速突跃上升从而形成冲击波。爆炸冲击波会对结构和人员有很大的伤害，防护结构的作用就是保护建筑和人员的安全，有效降低冲击波峰值超压。[0003]现阶段大多数军事建筑无法采用地下防护工程结构，更多的关键建筑物多暴露在地面。然而随着高精度武器的更新换代，地面防护工程随时都面临被多次直接命中的威胁，传统防护结构所暴露出来的缺陷愈发明显。如何提高该类型建筑物的防护能力就显得尤为重要，目前常见的防护结构层存在的缺陷主要有以下四类：1、防护层自身无法承重，只能依附于基体层存在。例如采用吸能材料的多层夹芯板结构，质量较轻，抗爆效果良好，但单独的夹芯板难以满足承重要求，同时对静荷载的承载能力较差。[0004]2、防护结构难以承受多次爆炸冲击。例如纤维布加固钢筋混凝土板，此类型结构在爆炸荷载作用下，易加剧混凝土保护层的破坏，造成纤维布的脱落而丧失对多次爆炸冲击的防护。[0005]3、防护层受爆炸冲击易崩裂而发生二次伤害。为了提高混凝土结构的抗冲击能力，设计人员往往采取加大厚度和提高混凝土强度的方法，防护结构过厚使得现有的大多防护结构容易在遭受爆炸冲击时发生整体开裂以及块体脱落，这些剥落的碎块高速飞行，对防护结构内的人员和设施会带来较大的威胁。[0006]4、防护结构自重大且难以快速修复。例如钢纤