鋼骨架膨石洩壓板及利用其的洩壓結構的製作方法

2023-06-16 12:57:36 1

鋼骨架膨石洩壓板及利用其的洩壓結構的製作方法
【專利摘要】一種鋼骨架膨石洩壓板及其洩壓結構，其中洩壓板包括鋼骨架和鋪設在鋼骨架之上的鋼絲網，鋼骨架和鋼絲網之上設有膨石輕質芯材，膨石輕質芯材之上設有水泥基複合抗滲保護層，鋼骨架和鋼絲網之下設有主筋保護層；鋼骨架膨石洩壓板的單位面積質量為40kg／m2～50kg／m2，洩壓閾值約為8.0KN／m2～10.0KN／m2；膨石輕質芯材為350級～450級的膨石芯材，主筋保護層厚度為15～20mm；水泥基複合抗滲保護層的厚度為1mm～3mm。本發明的鋼骨架膨石洩壓板具有保溫、隔熱、防火、隔聲、洩壓、承重等特點。通過一系列的動態破壞試驗檢驗，由膨石構成的洩壓板在動載作用下具有優良的洩壓性能。
【專利說明】鋼骨架膨石洩壓板及利用其的洩壓結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及建築構件【技術領域】，尤其是涉及一種鋼骨架膨石洩壓板及利用其的洩壓結構。
【背景技術】
[0002]以往輕質洩壓、輕質易碎屋蓋採用石棉瓦，由於其在生產過程中存在有害、有毒物質，現國家不允許使用。目前工程中採用較多的替代品為壓型鋼板、夾芯板和陽光板。壓型鋼板、夾芯板能滿足輕質要求，但不滿足防火、耐久和易碎要求。陽光板耐久性差且不能滿足保溫隔熱要求。這樣在實際工程中已無合適的洩壓板材可以選用。
[0003]我公司研製生產的鋼骨架膨石洩壓板，具有輕質、承重、洩壓、保溫隔熱、防火、隔聲、抗滲等性能，其既保證了建築正常使用的功能，又滿足了洩壓易碎要求，填補了市場空白，為有洩壓要求建築的設計施工提供了有效的材料保障和技術解決方案。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於設計一種新型的鋼骨架膨石洩壓板，解決上述問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
[0006]一種鋼骨架膨石洩壓板，包括鋼骨架和鋪設在所述鋼骨架之上的鋼絲網，所述鋼骨架和所述鋼絲網之上設有膨石輕質芯材，所述膨石輕質芯材之上設有水泥基複合抗滲保護層，所述鋼骨架和所述鋼絲網之下設有主筋保護層；所述鋼骨架膨石洩壓板的單位面積質量為40kg / m2?50kg / m2,洩壓閾值約為8.0KN / m2?10.0KN / m2 ;所述膨石輕質芯材為350級?450級的膨石芯材，所述主筋保護層厚度為15?20mm ;所述水泥基複合抗滲保護層的厚度為Imm?3mm。
[0007]所述水泥基複合抗滲保護層為優質複合型耐久性塗層；所述膨石輕質芯材是由水泥、膨脹珍珠巖及水配合，經過凝固、硬化生成的膨石輕質節能材料，是一種各組份具有不同性質的多相複合材料；其中的水泥和膨脹珍珠巖能夠看作水泥為基相，膨脹珍珠巖為分散相的二組份體系。
[0008]所述膨石輕質芯材為400級的膨石芯材；所述鋼絲網為冷拔低碳鋼絲網，所述冷拔低碳鋼絲網的網間距不大於150mm，鋼筋搭接長度不小於200mm。
[0009]所述鋼骨架膨石洩壓板的厚度不小於100mm。
[0010]一種利用根據所述的鋼骨架膨石洩壓板的洩壓結構，還包括主體結構、配件和主肋或檁條；
[0011]所述鋼絲網和所述配件與所述主體結構之間均應相互連接；所述配件與所述鋼絲網之間採用雙向雙面焊，連接牢固；
[0012]所述鋼絲網與所述主肋或檁條的連接方式為，所述鋼絲網僅與一側的所述主肋或檁條焊接牢固；
[0013]所述主肋或檁條與所述主體結構之間的相應杆件的連接節點處，所述主體結構之間的相應杆件設置加勁板和封口板。
[0014]本發明的鋼骨架膨石洩壓板包括兩種板型:1、用於無檁體系的鋼骨架輕型板(簡稱輕型洩壓板)。輕型板由兩部分組成即鋼骨架和改性水泥膨脹珍珠巖複合材料，又稱膨石輕質節能材料(簡稱「膨石」)芯材，該板為訂製板(見圖1)。2、用於有檁體系的膨石輕質節能板(簡稱膨石板)。膨石板是由「膨石」芯材和冷拔低碳鋼絲網組成，該板為定尺預製板。
[0015]本發明的有益效果可以總結如下:
[0016]鋼骨架膨石洩壓板具有保溫、隔熱、防火、隔聲、洩壓、承重等特點。通過一系列的動態破壞試驗檢驗，由膨石構成的洩壓板在動載作用下具有優良的洩壓性能。
[0017]1.輕質
[0018]該系列洩壓板單位面積質量為45?50kg / m2。滿足《建築設計防火規範》GB50016-2006所規定的作為洩壓設施的輕質屋面板和輕質牆板的單位面積質量不宜超過60kg / m2和《民用爆破器材工程設計安全規範》GB50089-2007、《煙花爆竹工程設計安全規範》GB50161-2009、《火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品工廠設計安全規範》中1.3級、C級廠房應採用輕質洩壓屋面、輕質洩壓屋面、輕質易碎屋面單位面積質量不應超過80kg / m2的要求。
[0019]2.易碎
[0020]洩壓板的洩壓閾值約為8.0KN / m2?10.0KN / m2左右，爆炸危險性物質產生的衝擊超差壓一般為幾百千帕到幾千千帕以上，因此在衝擊波超壓作用下該系列洩壓板將產生碎裂破壞，碎裂破壞將產生足夠大的洩壓面積，滿足有爆炸危險性的廠房、庫房爆炸時所需的最大洩壓面積。
[0021]3.避免二次危害的發生
[0022]該系列洩壓板洩壓性能良好，衝擊波超壓峰值瞬間降至零。
[0023]試驗所用主體結構經歷了七次原型試驗，但主體結構未發生明顯變形。洩壓充分起到了保護主體結構的作用。
[0024]產生的破片質量可控。破片飛行速度小於等於12m / S、大部分碎片所產生的衝量小於等於80J，對人體不會產生傷害。
[0025]最大飛行距離不超過12m。滿足過有危險性建築物之間或危險性建築物與其它建築物之間當無屏障時的最小允許距離的要求。
[0026]4.易恢復
[0027]膨石板與檁條採用螺栓連接方式，在衝擊波採用作下:膨石板碎裂破壞，但檁條和螺栓均完好無損、換板簡便易行，是該系列洩壓板的突出優點。
[0028]目前該系列洩壓板已具備設計、製作、批量生產的條件，可以廣泛運用到有爆炸危險的工程中，如航空、航天、化工、石油、石化、兵器、製藥等行業。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為輕型板鋼骨架構造簡圖；
[0030]圖2為鋼骨架膨石洩壓板剖面圖；
[0031]圖3為鋼絲網與主肋連接方式示意圖；[0032]圖4為鋼絲網與鋼檁條連接方式示意圖；
[0033]圖5為輕型板與主體結構連接方式示意圖；
[0034]圖6為膨石板與主體結構連接方式示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0036]如圖1至圖6所示的一種鋼骨架膨石洩壓板，包括鋼骨架I和鋪設在所述鋼骨架I之上的鋼絲網2，所述鋼骨架I和所述鋼絲網2之上設有膨石輕質芯材4，所述膨石輕質芯材4之上設有水泥基複合抗滲保護層3，所述鋼骨架I和所述鋼絲網2之下設有主筋保護層5 ;所述鋼骨架膨石洩壓板的單位面積質量為40kg / m2?50kg / m2，洩壓閾值約為
8.0KN / m2?10.0KN / m2 ;所述膨石輕質芯材4為350級?450級的膨石芯材，所述主筋保護層5厚度為15?20mm ;所述水泥基複合抗滲保護層3的厚度為Imm?3mm。
[0037]在更加優選的實施例中，所述水泥基複合抗滲保護層3為優質複合型耐久性塗層；所述膨石輕質芯材4是由水泥、膨脹珍珠巖及水配合，經過凝固、硬化生成的膨石輕質節能材料，是一種各組份具有不同性質的多相複合材料；其中的水泥和膨脹珍珠巖能夠看作水泥為基相，膨脹珍珠巖為分散相的二組份體系。
[0038]在更加優選的實施例中，所述膨石輕質芯材4為400級的膨石芯材；所述鋼絲網2為冷拔低碳鋼絲網，所述冷拔低碳鋼絲網的網間距不大於150mm，鋼筋搭接長度不小於200mmo
[0039]在更加優選的實施例中，所述鋼骨架膨石洩壓板的厚度不小於100mm。
[0040]一種利用根據所述的鋼骨架膨石洩壓板的洩壓結構，還包括主體結構、配件6和主肋7或檁條；所述鋼絲網2和所述配件6與所述主體結構之間均應相互連接；所述配件6與所述鋼絲網2之間採用雙向雙面焊，連接牢固；角鋼與所述主肋7採用雙面焊牢；所述鋼絲網2與所述主肋7或檁條的連接方式為，所述鋼絲網2僅與一側的所述主肋7或檁條焊接牢固；所述主肋7或檁條與所述主體結構之間的相應杆件的連接節點處，所述主體結構之間的相應杆件設置加勁板和封口板。
[0041]如圖2所示的鋼骨架膨石洩壓板的3厚水泥基複合抗滲保護層3是優質複合型耐久性塗層，保證構件在規定的設計使用年限內，在規定條件下完成預定功能。400級膨石輕質芯材4是由水泥、膨脹珍珠巖及水按一定配合比配合，經過凝固、硬化生成膨石輕質節能材料，它是一種各組份具有不同性質的多相複合材料。水泥膨脹珍珠巖可看作水泥石為基相，膨脹珍珠巖為分散相的二組份體系。
[0042]洩壓板應滿足二種工況的使用要求，即承載力極限狀態、正常使用極限狀態(簡稱正常狀態)的使用要求和爆炸衝擊波超壓作用狀態(簡稱爆炸狀態)的易碎要求。該系列洩壓板，單位面積質量40kg / m2?50kg / m2。而且在對其做單點集中加載試驗時，整個加載過程膨石輕質節能材料表現出良好的力傳遞性能。洩壓板的洩壓閾值約為8.0KN /m2?10.0KN / m2左右，在定量力作用下芯材將產生碎裂。由此可以看出鋼骨架膨石洩壓板具有輕質、傳力、並在一定荷載作用下易碎的性能。[0043]研究認為，碎片質量、飛行速度是產生危害的主要元素，散落範圍是衡量二次危害影響大小的標準。
[0044]原型板試驗分析表明:隨著裝藥量的增加，碎片的飛行高度、騰空數量、衝量均同時增加。隨著作用時間增加、碎片的飛行速度呈上升態勢，達到一定峰值而後開始減小。當飛行速度為零時，飛行距離達到最大值。在同一時刻破片質量大、飛行速度就慢、飛行距離就近。
[0045]從高速攝像可以看出，在同一時刻當裝藥量為2.4kgTNT時。碎片飛行速度12.6m / s，飛行高度4.7m，碎片質量0.389kg，衝量102.6J。當裝藥量為3.6kgTNT時。碎片飛行速度12.3m / S，飛行高度9.84m,碎片質量0.28kg，衝量211.5J。當裝藥量為4.8kgTNT時。碎片飛行速度28.85m / s，飛行高度2.067m，碎片質量0.137kg，衝量456.8J。當該破片飛行高度為6.16m時，碎片變成粉塵。
[0046]分析表明:碎片向上飛行造成二次危害的機率較小，關鍵是衝擊波超壓峰值的大小、洩壓作用、壓力降低的快慢、破片散落時的質量大小、高度和下降速度。多次試驗表明超壓由峰值變為零超壓所用時間約為5-8ms，超壓快速下降會大大減輕對主體結構、人員和設備的損傷。碎片在散落的過程中，由於空氣阻力和相互間碰撞力，碎片將進一步變小，所產生的衝量值一般小於等於80J，不會對人體造成傷害。
[0047]碎片散落的範圍和分布特徵分五種形態:形態一，當碎片最大邊長大於等於15cm時，碎片大部分散落在鋼絲網2上，數量約5%-15%左右，與裝藥量有關，裝藥量小，散落的數量就大，裝藥量大，散落得數量就小。形態二，50 % -60 %的碎片和粉末散落在板下地面上呈堆積態。形態三，15%-20%的粉末沿建築物周邊1.5m-3.0m範圍內散落，呈密集態。形態四，10%-15%的碎片粉末距建築物3.0-9.0米範圍內散落，呈稀疏態。形態五，3%-5%，邊長小於等於30mm的碎片散落在距建築物10m-12m範圍內散落。呈點狀分布，即每平方米內約4-7塊。
[0048]通過單板破壞效應試驗和現場原型試驗，我們明確了鋼骨架膨石洩壓板構造方面的要求:
[0049]1.洩壓板的鋼骨架1、冷拔低碳鋼絲網2和配件6與主體結構之間均應相互連接，避免爆炸發生時產生二次危害。
[0050]2.配件6與冷拔低碳鋼絲網2之間採用雙向雙面焊，連接牢固。
[0051]3冷拔低碳鋼絲網2與主肋7或檁條連接做法(見圖3、圖4)，要求僅與一側主肋7或檁條焊接牢固，不得採用兩側同時焊接做法。這樣做主要是為了避免原型板的型材邊框和底部冷拔低碳鋼絲網2產生較大的翹曲變形。
[0052]4.主肋7或檁條與主體結構連接做法(見圖5、圖6)。其中，在圖4_6中，圖標8為增加幹硬性膨石輕質節能材料，圖標9為膨石輕質節能板，圖標10為50*50*4墊板，圖標11為MlO螺栓，圖標12為30*30*3方鋼管，圖標13為鋼檁條，圖標14為鋼骨架輕型洩爆屋面板，圖標15為主體結構鋼梁。
[0053]5.主肋7和檁條與主體結構相應杆件連接節點處主體結構杆件應設加勁板和封口板，提聞杆件的局部穩定性。
[0054]6.洩壓板主筋保護層5厚度宜為15?20mm，該保護層主要起避免冷拔低碳鋼絲網2直接承受外界環境的侵襲。[0055]7.洩壓板厚度不小於100mm.受力冷拔低碳鋼絲網2間距不大於150mm。鋼筋搭接長度不小於200mm。
[0056]目前工程中一般採用壓型鋼板、夾芯板代替，但還存在易碎性能不好、耐久性差等問題。
[0057]2011年11月I日11時30分許，兩輛裝載72噸炸藥的貨車，在貴州省黔南州福泉市馬場坪收費站附近發生爆炸，事故造成8人死亡，218人受傷。事故發生後，現場爆心附近及不遠的一座小山上散布著大量壓型鋼板殘片，尺寸從幾十釐米到一米以上的都有。
[0058]從這個事故中我們可以看出，壓型鋼板、夾芯板在爆炸衝擊波的作用下是以比較大的尺寸碎片型式飛出的，並且碎片邊緣較鋒利，因此如果做為有洩壓要求場所的洩壓屋面，將會給事故現場周邊人員造成較大的次生傷害。
[0059]與上面事故對比的是，在本次鋼骨架輕型屋面板(即鋼骨架膨石洩壓板)洩壓性能研究的爆炸實驗中，可以很明顯的看到爆炸後板材是以碎塊的型式飛散的(見圖7、圖8)，衝擊波超壓越大，碎塊粉碎的效果越好，並且由於碎塊較輕，受空氣阻力影響較大，根據實驗數據，在碎塊飛行IOm後，碎塊能量普遍已經衰減到10焦耳以下。這時基本不會對人員造成較嚴重的傷害。
[0060]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明並不局限於以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:包括鋼骨架和鋪設在所述鋼骨架之上的鋼絲網，所述鋼骨架和所述鋼絲網之上設有膨石輕質芯材，所述膨石輕質芯材之上設有水泥基複合抗滲保護層，所述鋼骨架和所述鋼絲網之下設有主筋保護層；所述主筋保護層厚度為15?20mm ;所述水泥基複合抗滲保護層的厚度為Imm?3mm。
2.根據權利要求1所述的鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:所述鋼骨架膨石洩壓板的單位面積質量為40kg / m2?50kg / m2,洩壓閾值約為8.0KN / m2?10.0KN / m2 ;所述膨石輕質芯材為350級?450級的膨石芯材。
3.根據權利要求2所述的鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:所述水泥基複合抗滲保護層為優質複合型耐久性塗層；所述膨石輕質芯材是由水泥、膨脹珍珠巖及水配合，經過凝固、硬化生成的膨石輕質節能材料，是一種各組份具有不同性質的多相複合材料；其中的水泥和膨脹珍珠巖能夠看作水泥為基相，膨脹珍珠巖為分散相的二組份體系。
4.根據權利要求2所述的鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:所述膨石輕質芯材為400級的膨石芯材。
5.根據權利要求1所述的鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:所述鋼絲網為冷拔低碳鋼絲網，所述冷拔低碳鋼絲網的網間距不大於150mm，鋼筋搭接長度不小於200mm。
6.根據權利要求1所述的鋼骨架膨石洩壓板，其特徵在於:所述鋼骨架膨石洩壓板的厚度不小於100mm。
7.一種利用根據權利要求1-6所述的鋼骨架膨石洩壓板的洩壓結構，其特徵在於:還包括主體結構、配件和主肋或檁條； 所述鋼絲網和所述配件與所述主體結構之間均應相互連接；所述配件與所述鋼絲網之間採用雙向雙面焊，連接牢固； 所述鋼絲網與所述主肋或檁條的連接方式為，所述鋼絲網僅與一側的所述主肋或檁條焊接牢固； 所述主肋或檁條與所述主體結構之間的相應杆件的連接節點處，所述主體結構之間的相應杆件設置加勁板和封口板。
【文檔編號】E04C2/288GK103510652SQ201310504047
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】陳智勇, 王文明 申請人:北京天基新材料股份有限公司