本發(fā)明涉及一種土木工程領(lǐng)域的有特殊防護(hù)要求的建筑結(jié)構(gòu)防護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)，具體涉及一種高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界恐怖活動(dòng)日益猖獗，尤其是9.11事件以來(lái)，如何應(yīng)對(duì)恐怖組織利用商用飛機(jī)等大型飛射物對(duì)重要建筑物(例如核電廠、商業(yè)中心建筑物等)的襲擊，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全不受侵害，已成為一個(gè)各國(guó)都在爭(zhēng)相研究、重要而緊迫的課題。比如9.11事件后，針對(duì)美國(guó)新建核電廠，美國(guó)核管會(huì)(nrc)明確要求在設(shè)計(jì)中考慮抗擊大型商用飛機(jī)撞擊，還對(duì)美國(guó)國(guó)內(nèi)的在役核電廠進(jìn)行了專項(xiàng)評(píng)估。近年來(lái)我國(guó)也在積極開(kāi)展核電廠抗飛機(jī)撞擊等課題的研究工作。

由于恐怖襲擊的威脅，對(duì)新建和在役的有防護(hù)要求的重要建筑物，考慮大型商用飛機(jī)及其他飛射物撞擊及爆燃已是大勢(shì)所趨。

為應(yīng)對(duì)大型飛射物的威脅，新建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般采用加大主體結(jié)構(gòu)截面尺寸等傳統(tǒng)方法，對(duì)既有建筑一般采用加大截面加固法、外包鋼加固法、粘鋼加固法等加固方法，這些方法在工程領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價(jià)值，而由于這些方法的重點(diǎn)在于增加結(jié)構(gòu)的剛度，抵抗高速撞擊的效果并不好，而且存在著施工工藝復(fù)雜、工程質(zhì)量不易保證、施工和維護(hù)成本高等不足。

根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的查新結(jié)果，國(guó)際上還未提出使用外掛高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲來(lái)提高重要建筑物抗飛射物撞擊能力的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲。

高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，其包括波紋鋼板；所述波紋鋼板與建筑物主體結(jié)構(gòu)連接；所述波紋鋼板和建筑物主體之間設(shè)有空隙；所述高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲還包括內(nèi)層高性能纖維布、鋼管束、膠粘劑和外層高性能纖維布；其中所述外層高性能纖維布和內(nèi)層高性能纖維布經(jīng)配置加工成一排連續(xù)的三棱柱狀空間結(jié)構(gòu)；所述波紋鋼板和鋼管束設(shè)置在所述三棱柱狀空間結(jié)構(gòu)中；所述三棱柱空間結(jié)構(gòu)的頂部和底部的高性能纖維布經(jīng)配置以封閉，所述內(nèi)層高性能纖維布通過(guò)連接件連接到建筑物主體結(jié)構(gòu)上。

優(yōu)選地，所述連接件為膠粘劑。

優(yōu)選地，還包括封口；所述封口經(jīng)配置用以將所述三棱柱狀空間結(jié)構(gòu)的頂部和底部的高性能纖維布密封。

優(yōu)選地，所述封口與所述內(nèi)層高性能纖維布一體設(shè)置。

優(yōu)選地，所述外層高性能纖維布和內(nèi)層高性能纖維布為碳纖維無(wú)機(jī)纖維或有機(jī)纖維。

優(yōu)選地，所述波紋鋼板為高強(qiáng)度碳素鋼制成的波紋狀鋼板，其形狀應(yīng)根據(jù)建筑物主體結(jié)構(gòu)尺寸和所需設(shè)防強(qiáng)度選擇，外表面進(jìn)行防銹處理；厚度為3-20mm，采用國(guó)標(biāo)q345鋼板，表面噴漆防護(hù)。

優(yōu)選地，所述鋼管束為普通工業(yè)用鋼管，經(jīng)捆綁形成適應(yīng)于波紋鋼板下部三棱柱空間的鋼管束。

優(yōu)選地，所述膠粘劑是配合所述高性能纖維布使用的，能將高性能纖維布與建筑物主體結(jié)構(gòu)連接在一起，固化后具有足夠強(qiáng)度的有機(jī)或無(wú)機(jī)、天然或合成的一類物質(zhì)。

優(yōu)選地，用于抗飛射物撞擊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，與增加建筑物主體結(jié)構(gòu)的截面厚度相比，防飛射物撞擊防護(hù)效果更好，也不需要對(duì)主體結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行過(guò)多修改。

2、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，不僅可以防護(hù)飛射物撞擊，還能對(duì)撞擊后產(chǎn)生的爆燃起到防護(hù)效果。

3、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，在防護(hù)裝甲制作完成后通過(guò)膠粘劑直接連接到主體結(jié)構(gòu)上，施工十分方便。

4、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，在撞擊后一般只會(huì)對(duì)防護(hù)裝甲產(chǎn)生破壞，由于防護(hù)裝甲僅通過(guò)膠粘劑連接，可方便拆卸、維修和更換。

5、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行封閉，不僅對(duì)既有建筑物的結(jié)構(gòu)損傷起到修復(fù)的作用，還可保護(hù)建筑物使其免于進(jìn)一步受環(huán)境侵蝕。

6、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，以碳纖維布為代表的高性能纖維布具有自重輕、柔性好，建筑物外形適應(yīng)能力強(qiáng)，施工方便快捷，部分高性能纖維布還具有耐高溫耐腐蝕等眾多優(yōu)點(diǎn)。鋼材彈性模量較大，具有較強(qiáng)的韌性和塑性變形能力。鋼管束彈性模量較低，具有較好的變形能力。二者共同使用時(shí)，波紋鋼板主要起到防止飛射物直接穿透、削弱高頻撞擊峰值的作用，鋼管束通過(guò)自身的較大的變形起到吸收飛射物動(dòng)能、削弱撞擊荷載平臺(tái)段荷載值的作用。波紋鋼板設(shè)計(jì)成波紋形，在被防護(hù)的建筑物表面形成突出的鋸齒狀防護(hù)結(jié)構(gòu)，可有效切割分散撞擊物和荷載，使飛射物的動(dòng)能的很大一部分通過(guò)飛射物自身的破壞來(lái)吸收，減少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的撞擊作用，還可以增加鋼板的有效阻滯厚度(對(duì)垂直于被防護(hù)的建筑物外墻的飛射物，同樣鋼板厚度下，45°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.41倍，30°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.36倍)。

7、本發(fā)明提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，不僅適用于既有建筑物的加固，也可布置于新建建筑物。

附圖說(shuō)明

圖1為符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲剖面圖

圖2為圖1中的a-a向縱剖面圖

圖3為圖1符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的封口展開(kāi)示意圖

圖4為圖1符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的封口封閉示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1-圖4所示，本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲包括:內(nèi)層高性能纖維布1，波紋鋼板2、鋼管束3、膠粘劑4、外層高性能纖維布5。連接方法如下：使用膠粘劑4將高性能纖維布1和高性能纖維布5加工成一排連續(xù)的三棱柱狀空間；波紋鋼板2做成波紋型；在由1和5組成的三棱柱狀空間中依次裝入波紋鋼板2和鋼管束3；再將內(nèi)層高性能纖維布1附帶的封口6封閉，使由1和5組成的三棱柱狀空間密閉；最后將高性能纖維布5通過(guò)膠粘劑4連接到建筑物主體結(jié)構(gòu)上。

所述內(nèi)層高性能纖維布1，可采用碳纖維等無(wú)機(jī)纖維，也可采用其它化工有機(jī)纖維，包括但不限于高強(qiáng)度ii級(jí)碳纖維復(fù)合材；

所述波紋鋼板2，為高強(qiáng)度碳素鋼制成的波紋狀鋼板，其形狀應(yīng)根據(jù)建筑物主體結(jié)構(gòu)尺寸和所需設(shè)防強(qiáng)度選擇，外表面進(jìn)行防銹處理；根據(jù)防護(hù)需求，厚度可選3-20mm，采用國(guó)標(biāo)q345鋼板，表面噴漆防護(hù)；

所述鋼管束3，可選用直徑為1cm的普通鍍鋅鋼管，經(jīng)捆綁形成適應(yīng)于波紋鋼板下部三棱柱空間的鋼管束；

所述膠粘劑4，是配合所述高性能纖維布使用的，能將高性能纖維布與其他物質(zhì)(包括建筑物主體結(jié)構(gòu))連接在一起，固化后具有足夠強(qiáng)度的有機(jī)或無(wú)機(jī)、天然或合成的一類物質(zhì)，可按相關(guān)國(guó)標(biāo)選用a級(jí)膠；

所述外層高性能纖維布5，選擇與1相同的材料，其上下兩側(cè)均附帶有封口6；

所述封口6，是內(nèi)層高性能纖維布1的一部分，分布在內(nèi)層高性能纖維布1主體的上下兩側(cè)，在波紋鋼板和鋼管束安裝就位后，將高性能纖維布1上下兩側(cè)的封口6與外層高性能纖維布5使用膠粘劑4粘結(jié)，以密閉由1和5組成的三棱柱狀空間。

本實(shí)施例的描述均依據(jù)波紋鋼板的楞豎直布置的情況，但本發(fā)明也可以用于波紋鋼板的楞水平布置的情況。

高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲具體使用時(shí)，按前述連接方式進(jìn)行裝甲布置后，若建筑物主體結(jié)構(gòu)遭受較高速度的飛射物撞擊，遭受撞擊部位的鋼板和鋼管束共同工作，起到削弱撞擊后果的作用。

抗飛射物撞擊的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，以碳纖維布為代表的高性能纖維布具有自重輕、柔性好，建筑物外形適應(yīng)能力強(qiáng)，施工方便快捷，部分高性能纖維布還具有耐高溫耐腐蝕等眾多優(yōu)點(diǎn)。鋼材彈性模量較大，具有較強(qiáng)的韌性和塑性變形能力。鋼管束彈性模量較低，具有較好的變形能力。二者共同使用時(shí)，波紋鋼板主要起到防止飛射物直接穿透、削弱高頻撞擊峰值的作用，鋼管束通過(guò)自身的較大的變形起到吸收飛射物動(dòng)能、削弱撞擊荷載平臺(tái)段荷載值的作用。波紋鋼板設(shè)計(jì)成波紋形，在建筑物主體結(jié)構(gòu)表面形成突出的鋸齒狀防護(hù)結(jié)構(gòu)，可有效切割分散撞擊物和荷載，使飛射物的動(dòng)能的很大一部分通過(guò)飛射物自身的破壞來(lái)吸收，減少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的撞擊作用，還可以增加鋼板的有效阻滯厚度(對(duì)垂直于被防護(hù)的建筑物外墻的飛射物，同樣鋼板厚度下，45°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.41倍，30°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.36倍)。本發(fā)明使用高性能纖維布包裹波紋鋼板和鋼管束作為主要裝甲原料，通過(guò)膠粘實(shí)現(xiàn)裝甲與建筑物主體結(jié)構(gòu)之間、相鄰分段裝甲分縫之間的直接連接，構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝和替換方便。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例具有以下有益效果：

1、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，與增加建筑物主體結(jié)構(gòu)的截面厚度相比，防飛射物撞擊防護(hù)效果更好，也不需要對(duì)主體結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行過(guò)多修改。

2、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，不僅可以防護(hù)飛射物撞擊，還能對(duì)撞擊后產(chǎn)生的爆燃起到防護(hù)效果。

3、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，在防護(hù)裝甲制作完成后通過(guò)膠粘劑直接連接到主體結(jié)構(gòu)上，施工十分方便。

4、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，在撞擊后一般只會(huì)對(duì)防護(hù)裝甲產(chǎn)生破壞，由于防護(hù)裝甲僅通過(guò)膠粘劑連接，可方便拆卸、維修和更換。

5、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行封閉，不僅對(duì)既有建筑物的結(jié)構(gòu)損傷起到修復(fù)的作用，還可保護(hù)建筑物使其免于進(jìn)一步受環(huán)境侵蝕。

6、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，波紋鋼板設(shè)計(jì)成波紋形，在被防護(hù)的建筑物表面形成突出的鋸齒狀防護(hù)結(jié)構(gòu)，可有效切割分散撞擊物和荷載，使飛射物的動(dòng)能的很大一部分通過(guò)飛射物自身的破壞來(lái)吸收，減少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的撞擊作用，還可以增加鋼板的有效阻滯厚度(對(duì)垂直于被防護(hù)的建筑物外墻的飛射物，同樣鋼板厚度下，45°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.41倍，30°傾斜的波紋鋼板的有效阻滯厚度是平面鋼板的1.36倍)。

7、本實(shí)施例提供的高性能纖維布包裹單片波紋鋼板-鋼管束防護(hù)裝甲，不僅適用于既有建筑物的加固，也可布置于新建建筑物。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的系統(tǒng)而言，由于與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。