一种新型防爆墙的制作方法

本发明涉及民用建筑爆炸防护
技术领域：
，特别涉及一种新型防爆墙。
背景技术：
：防爆墙是保护军用设施和重要民用建筑抵御爆炸袭击的重要结构形式，主流的防爆墙设计主要依靠结构的强度、延性和能量吸收来抵御爆炸荷载。国内外学者对防爆墙在爆炸荷载下的响应及防爆效果，进行了大量研究。如hulton和gough提出钢-混凝土-钢防爆墙，由摩擦焊接销钉分开的两块钢板组成，整体厚度可达210mm至740mm，内部填充混凝土以提供惯性抵抗力；在大量试验研究基础上，coyle和cormie等给出了钢-混凝土-钢防爆墙的详细设计指南和设计范例。随着新型材料的发展，越来越多的研究者开始关注轻型防爆墙的开发或利用耗能材料耗散爆炸能，如ye和ma研究了在防爆墙前表面附加泡沫铝层的防爆技术，研究发现在泡沫附加层设计合理的情况下，结构的抗爆性能将得到大幅增强。然而，研究也发现该技术的有效性取决于泡沫层的合理设计、泡沫材料的特性和爆炸荷载的特征。学者们还研究发展了临时防爆墙，如scherbatiuk和rattanawangcharoen进行了填土防护单元的爆炸试验和数值模拟；rice等研究了砌体-砂-砌体防爆墙抵抗爆炸荷载的有效性；等研究了填充砂石的铝板抵抗爆炸荷载的有效性。尽管近年来开发了多种具有新型材料和新型结构形式的防爆墙，防爆墙的设计理念依然主要基于传统的结构强度、延性和能量吸收概念。在这些概念基础上设计合理的防爆墙能减弱爆炸荷载但也有固有的不足。例如，无筋砌体防爆墙与钢筋混凝土防爆墙一旦受爆炸荷载破坏，产生的碎片将对防爆墙后的人员和结构造成极大的威胁。钢-混凝土-钢防爆墙利用高强钢和大质量填充混凝土来抵抗爆炸荷载，钢面板对爆炸荷载提供初始抗力并约束填充混凝土，填充混凝土对爆炸荷载提供惯性抗力，这样的设计往往尺寸巨大且成本昂贵。另一方面，使用柔性材料如泡沫来吸收爆炸能量可以使防爆墙质量轻且有效抵抗爆炸荷载；然而泡沫材料的性能很不稳定难以控制，而且泡沫材料吸收爆炸能量的效率不但取决于泡沫材料特性而且取决于其与爆炸荷载的相互作用。与此同时，由于这种防爆墙基于结构材料的大塑性变形来吸收爆炸能量，抵抗重复爆炸力的能力较差。这些特性使得泡沫材料很难设计成高效经济的防爆墙。此外，考虑到城市规划需要和土地限制，大多数防爆墙体积庞大而不适合在城市地区建造。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于城市地区的新型防爆墙，造型美观，结构轻盈，抗爆防护效果好，并可极大的节省材料和建造成本。本发明所采用的技术方案是：一种新型防爆墙，包括至少一排结构柱层，和用于将所述结构柱层固定在地面上的地面锚固装置；所述结构柱层由若干个结构柱单体等间距均匀排列组成。所述地面锚固装置采用固定在地面内的螺纹锚固孔口形式，所述螺纹锚固孔口和所述结构柱单体一一对应；每根所述结构柱单体的下端部设置有与所述螺纹锚固孔口相配合的螺纹。所述地面锚固装置采用几何矩阵形式的联通轨道，所述联通轨道由若干条纵横相交的轨道单体构成；所述轨道单体为槽形结构，其两翼缘板上端面分别设置有与所述结构柱单体相配合的向内折边。所述结构柱单体的下端部通过卡槽套设有与所述轨道单体相连接的套筒，所述套筒底部设置有底板，所述底板的下端面通过大滚轮坐落在所述轨道单体的腹板内，所述底板的外侧上端面通过小滚轮与所述轨道单体的向内折边相接触。所述结构柱单体的下端部通过卡槽连接有垫片，所述垫片通过螺栓与所述轨道单体的向内折边固定连接；所述结构柱单体底面通过滚轮坐落在所述轨道单体的腹板内。所述结构柱层为两排或两排以上，相邻所述结构柱层的结构柱单体之间采用轴心正位排列方式。所述结构柱层为两排或两排以上，相邻所述结构柱层的结构柱单体之间采用轴心错位排列方式。所述结构柱单体采用截面形式为圆形、方形、三角形或菱形的实心柱或空心套筒。所述结构柱层为两排或两排以上，相邻所述结构柱层的结构柱单体采用截面形式相同的结构柱单体。所述结构柱层为两排或两排以上，相邻所述结构柱层的结构柱单体采用截面形式不同的结构柱单体。本发明的有益效果是：本发明防爆墙在增加对墙后人员和结构防护等级的同时，不会产生碎片对防爆墙后的人员和结构造成伤害；此外，本发明防爆墙除了符合城市规划美观的需求，可应用于城市范围外，还具有加工、安装、拆除简便，可抵抗重复爆炸等优点，可以显著的节省材料和建造成本，同时有望在其他类型的防护结构中得到应用。附图说明图1：本发明技术方案一结构柱单体示意图；图2：本发明技术方案一地面锚固装置布置俯视示意图；图3：本发明技术方案二结构柱单体采用套筒方式与联通轨道相连接的连接结构俯视示意图；图4：本发明技术方案二结构柱单体采用套筒方式与联通轨道相连接的连接结构a-a剖面示意图；图5：本发明技术方案二结构柱单体采用螺栓方式与联通轨道相连接的连接结构俯视示意图；图6：本发明技术方案二结构柱单体采用螺栓方式与联通轨道相连接的连接结构b-b剖面示意图；图7：本发明实施例一侧视示意图；图8：本发明实施例一俯视示意图。附图标注：1-结构柱单体；2-螺纹；3-螺纹锚固孔口；4-轨道单体；5-向内折边；6-套筒；7-铰页；8-小滚轮；9-大滚轮；10-垫片；11-螺栓；12-滚轮；13-建筑物；14-传感器；tnt-炸药。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的描述。技术方案一如附图1和2所示，一种新型防爆墙，包括至少一排结构柱层，和用于将所述结构柱层固定在地面上的地面锚固装置。所述结构柱层由若干个结构柱单体1等间距均匀排列组成，每根所述结构柱单体1的下端部设置有与下述螺纹锚固孔口3相配合的螺纹2，螺纹2长度根据设计要求的锚固深度而定。所述结构柱单体1采用实心柱或空心套筒，所述实心柱或空心套筒采用高强金属或合金材料制成，可根据需求采用碳纤维加固；当所述结构柱单体1采用空心套筒时，套筒内可填充水泥、砂浆、混凝土、纤维加固混凝土等材料。所述结构柱单体1的截面几何形式不限，可为圆形、方形、三角形、菱形等凸体几何，亦可为不规则凹体几何；所述结构柱单体1的截面尺寸为10mm～500mm，其高度为1m～10m。当所述结构柱层为两排或两排以上时，相邻所述结构柱层的结构柱单体1之间采用轴心正位排列方式，亦或采用轴心错位排列方式；并且，相邻所述结构柱层的结构柱单体1采用截面形式相同的结构柱单体1，亦或采用截面形式不同的结构柱单体1。可根据防爆效果与城市规划艺术效果等设计要求，调整不同结构柱层的前后顺序、角度等。所述地面锚固装置采用固定在地面内的螺纹锚固孔口3形式，所述螺纹锚固孔口3和所述结构柱单体1一一对应。安装时，在有防护需求的建筑物13外围适当距离(1m～50m)地面打造多排螺纹锚固孔口3，纵横方向排数在1至50；螺纹锚固孔口3直径范围在10mm～500mm，同排螺纹锚固孔口3间距在10mm～500mm，相邻排螺纹锚固孔口3间距在10mm～500mm(即，结构柱层排与排之间的距离)，排数在1至50；锚固深度视结构柱单体1的几何尺寸具体设计，一般在50mm以上。技术方案二如附图3至6所示，一种新型防爆墙，包括至少一排结构柱层，和用于将所述结构柱层固定在地面上的地面锚固装置。所述结构柱层由若干个结构柱单体1等间距均匀排列组成，每根所述结构柱单体1的下端部设置有与下述联通轨道相配合的卡槽，并通过套筒方式或螺栓方式固定于下述联通导轨上。所述结构柱单体1采用实心柱或空心套筒，所述实心柱或空心套筒采用高强金属或合金材料制成，可根据需求采用碳纤维加固；当所述结构柱单体1采用空心套筒时，套筒内可填充水泥、砂浆、混凝土、纤维加固混凝土等材料。所述结构柱单体1的截面几何形式不限，可为圆形、方形、三角形、菱形等凸体几何，亦可为不规则凹体几何；所述结构柱单体1的截面尺寸为10mm～500mm，其高度为1m～10m。当所述结构柱层为两排或两排以上时，相邻所述结构柱层的结构柱单体1之间采用轴心正位排列方式，亦或采用轴心错位排列方式；并且，相邻所述结构柱层的结构柱单体1采用截面形式相同的结构柱单体1，亦或采用截面形式不同的结构柱单体1。可根据防爆效果与城市规划艺术效果等设计要求，调整不同结构柱层的前后顺序、角度等。所述地面锚固装置采用几何矩阵形式的联通轨道，所述联通轨道由若干条纵横相交的轨道单体4构成；所述轨道单体4为槽形结构，其两翼缘板上端面分别设置有与所述结构柱单体相配合的向内折边5。当所述结构柱单体1采用套筒方式固定于所述联通导轨上，如图3和图4所示，所述结构柱单体1的下端部通过卡槽套设有与所述轨道单体4相连接的套筒6，所述套筒6由两个半圆柱体通过铰页7相互连接组成，所述套筒6底部设置有底板，所述底板的下端面通过大滚轮9坐落在所述轨道单体4的腹板内，所述底板的外侧上端面通过小滚轮8与所述轨道单体4的向内折边5相接触；所述结构柱单体1可通过套筒6底板上、下端面的小滚轮8和大滚轮9在所述联通轨道内移动。当所述结构柱单体1采用螺栓方式固定于所述联通导轨上，如图5和图6所示，所述结构柱单体的下端部通过卡槽连接有垫片10，所述垫片10通过螺栓11与所述轨道单体4的向内折边5固定连接；所述结构柱单体底面通过滚轮12坐落在所述轨道单体4的腹板内，并可在所述联通轨道内移动。所述联通轨道安装时，在有防护需求建筑物13外围适当距离(1m至50m)地面建造几何矩阵形式的联通轨道，所述联通轨道的具体平面构造取决于被防护建筑物13的外缘几何形式，所述联通轨道的纵横间距在10mm至500mm，纵横轨道单体4的数目在1至50。为更晰地表述本发明的目的和效果，面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。实施例1：1、如附图3和4所示，将若干个圆形截面的结构柱单体1固定于地面，构造单排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，截面直径为20mm，间距为10mm；2、如附图3和4所示，将1kg炸药tnt放置于本发明防爆墙一侧，在另一侧垂直距离1m处起布置四个压力传感器14，传感器14距地面0.25m，传感器14间距为1m，用于记录爆炸波经过防爆墙后的超压数值；在自由场布置一个压力传感器14，距地面0.25m，用于记录爆炸波在自由场传播的超压数值。3、引爆炸药，记录传感器14采集数据，分析并比较本发明防爆墙相对于爆炸波在自由场传播情况的爆炸荷载衰减效果，性能测定如表1所示。表1本发明防爆墙性能测试表(实施例1)比例距离(m/kg1/3)22.533.544.555.566.5超压(kpa)138977357473933282522冲量(kpa·ms)77716662585552494745*超压减少比例51％43％37％32％28％26％24％23％22％22％*冲量减少比例43％35％29％24％19％16％12％9％6％4％*以自由场测试结果为基准实施例2：将若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造单排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，底边边长为20mm，间距为10mm；其余步骤同实施例1，实施效果如表2所示。表2本发明防爆墙性能测试表(实施例2)*以自由场测试结果为基准实施例3：将若干个圆形截面结构柱单体1固定于地面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，截面直径为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心正位排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表3所示。表3本发明防爆墙性能测试表(实施例3)比例距离(m/kg1/3)22.533.544.555.566.5超压(kpa)94715646393430262321冲量(kpa·ms)51504948484747464645*超压减少比例67％59％51％45％40％35％32％29％26％24％*冲量减少比例62％54％47％40％34％28％21％15％9％3％*以自由场测试结果为基准实施例4：将若干个圆形截面结构柱单体1固定于地面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，截面直径为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心错位15mm排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表4所示。表4本发明防爆墙性能测试表(实施例4)*以自由场测试结果为基准实施例5：将若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心正位排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表5所示。表5本发明防爆墙性能测试表(实施例5)比例距离(m/kg1/3)22.533.544.555.566.5超压(kpa)124866450403328242118冲量(kpa·ms)84706154484441383533*超压减少比例56％50％44％41％38％36％35％35％34％35％*冲量减少比例37％35％34％33％33％32％32％31％30％30％*以自由场测试结果为基准实施例6：将若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心错位15mm排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表6所示。表6本发明防爆墙性能测试表(实施例6)*以自由场测试结果为基准实施例7：将若干个圆形截面结构柱单体1和若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，圆形直径为20mm，等腰直角三角形底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，圆形截面结构柱层在前，等腰直角三角形截面结构柱层在后，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心正位排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表7所示。表7本发明防爆墙性能测试表(实施例7)比例距离(m/kg1/3)33.544.555.3超压(kpa)594738312724冲量(kpa·ms)635954504542*超压减少比例49％45％42％40％38％38％*冲量减少比例31％27％25％23％24％25％*以自由场测试结果为基准实施例8：将若干个圆形截面结构柱单体1和若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，圆形直径为20mm，等腰直角三角形底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，圆形截面结构柱层在前，等腰直角三角形截面结构柱层在后，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心错位15mm排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表8所示。表8本发明防爆墙性能测试表(实施例8)*以自由场测试结果为基准实施例9：将若干个圆形截面结构柱单体1和若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，圆形直径为20mm，等腰直角三角形底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，等腰直角三角形截面结构柱层在前，圆形截面结构柱层在后，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心正位排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表9所示。表9本发明防爆墙性能测试表(实施例9)比例距离(m/kg1/3)22.533.544.555.566.5超压(kpa)1761158261483831262219冲量(kpa·ms)98867565574943383329*超压减少比例38％33％29％27％27％27％28％29％30％32％*冲量减少比例27％21％19％20％21％24％27％31％35％39％*以自由场测试结果为基准实施例10：将若干个圆形截面结构柱单体1和若干个等腰直角三角形截面结构柱单体1固定于地面，直角对应迎爆面，构造双排防爆墙，结构柱单体1高度为1m，圆形直径为20mm，等腰直角三角形底边边长为20mm，间距为10mm，柱排间距为20mm，等腰直角三角形截面结构柱层在前，圆形截面结构柱层在后，前后排结构柱层的结构柱单体1轴心错位15mm排列；其余步骤同实施例1，实施效果如表10所示。表10本发明防爆墙性能测试表(实施例10)比例距离(m/kg1/3)22.533.544.555.566.5超压(kpa)52474237322824211815冲量(kpa·ms)39383735343230292624*超压减少比例82％73％64％56％50％46％43％43％43％46％*冲量减少比例71％65％60％56％53％50％49％47％47％48％*以自由场测试结果为基准。当前第1页12