一种高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲的制作方法

本发明涉及一种土木工程领域的有特殊防护要求的建筑结构防护技术的设计，具体涉及一种高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲。

背景技术：

当今世界恐怖活动日益猖獗，尤其是9.11事件以来，如何应对恐怖组织利用商用飞机等大型飞射物对重要建筑物(例如核电厂、商业中心建筑物等)的袭击，保护人民的生命财产安全不受侵害，已成为一个各国都在争相研究、重要而紧迫的课题。比如9.11事件后，针对美国新建核电厂，美国核管会(nrc)明确要求在设计中考虑抗击大型商用飞机撞击，还对美国国内的在役核电厂进行了专项评估。近年来我国也在积极开展核电厂抗飞机撞击等课题的研究工作。

由于恐怖袭击的威胁，对新建和在役的有防护要求的重要建筑物，考虑大型商用飞机及其他飞射物撞击及爆燃已是大势所趋。

为应对大型飞射物的威胁，新建建筑结构设计中一般采用加大主体结构截面尺寸等传统方法，对既有建筑一般采用加大截面加固法、外包钢加固法、粘钢加固法等加固方法，这些方法在工程领域有一定的应用价值，而由于这些方法的重点在于增加结构的刚度，抵抗高速撞击的效果并不好，而且存在着施工工艺复杂、工程质量不易保证、施工和维护成本高等不足。

根据发明人进行的查新结果，国际上还未提出使用外挂高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲来提高重要建筑物抗飞射物撞击能力的技术方案。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲。

高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲包括钢板，所述钢板与建筑物主体结构连接；所述高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲还包括：内层高性能纤维布、固液两相溶液、工程填充物、封边板、胶粘剂和外层高性能纤维布；其中，所述内层高性能纤维布和外层高性能纤维布加工成一排连续的长方体空间结构；由固液两相溶液、工程填充物以及钢板组合构成的叠层结构设置在所述长方体空间结构中；所述内层高性能纤维布位于所述钢板和建筑物主体结构之间，所述内层高性能纤维布通过胶粘剂连接到建筑物主体结构上。

优选地，所述内层高性能纤维布和外层高性能纤维布采用无机纤维，所述无机纤维包括碳纤维。

优选地，还包括封口；所述封口经配置用以将所述长方体空间结构密封。

优选地，所述封口与所述内层高性能纤维布一体设置。

优选地，所述钢板为高强度碳素钢制成的钢板，其形状为长方形，边长宜符合建筑模数，为便于布置，其边长不超过1.5m。

优选地，所述固液两相溶液为新型的功能材料，其在正常状态下以液体的形式存在，但当受到冲击力作用时，其表观粘度就会急剧增加，呈现出类固体形态并具有很好的抗冲击性，当冲击力消失后，又可以比较迅速的恢复到原来的液态，例如使用二氧化硅作为固体基材和聚乙二醇作为液体基材的固液两相溶液等。

优选地，所述工程填充物为一种轻质并具有一定吸能或抗穿透能力的填充物，可采用橡胶、芳纶或碳纤维布，在不过多增加重量和经济成本的情况下增加整个装甲的厚度，进而增强抵抗持续时间较长的大面积撞击荷载的能力。

优选地，所述封边板为一层防止固液两相溶液挥发的封边构件，采用塑料、铝合金或白铁皮。

优选地，所述胶粘剂是配合所述高性能纤维布使用的，能将高性能纤维布与建筑物主体结构连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机、天然或合成的一类物质。

优选地，用于抗飞射物撞击。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，与增加建筑物主体结构的截面厚度相比，防飞射物撞击防护效果更好，也不需要对主体结构布置进行过多修改。

2、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，在防护装甲制作完成后通过胶粘剂直接到主体结构即可，施工十分方便。

3、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，在撞击后一般只会对防护装甲产生破坏，由于防护装甲仅通过胶粘剂连接，可方便拆卸、维修和更换。

4、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，钢板与固液两相溶液被设计为叠层结构，此结构形式不仅可充分利用钢板的变形来消耗飞射物的动能，同时钢板也为固液两相溶液提供了更好的物理防护，具有极强的抗穿透性，有效避免了固液两相溶液与飞射物直接接触而引发的燃烧风险。

5、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，不仅适用于既有建筑物的加固，也可布置于新建建筑物。

6、本发明提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，还可以对结构的表面缺陷进行封闭，进而提高结构的耐久性能。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲剖面图。

图2为本图1中的a-a纵剖面图。

图3为符合本发明优选实施例的封口展开示意图。

图4为符合本发明优选实施例的封口封闭示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲包括钢板2，所述钢板2与建筑物主体结构连接；所述高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲还包括：内层高性能纤维布7、固液两相溶液3、工程填充物4、封边板5、胶粘剂6和外层高性能纤维布1；其中，所述内层高性能纤维布7和外层高性能纤维布1加工成一排连续的长方体空间结构；由固液两相溶液3、工程填充物4以及钢板2组合构成的叠层结构设置在所述长方体空间结构中；所述内层高性能纤维布7位于所述钢板2和建筑物主体结构之间，所述内层高性能纤维布7通过胶粘剂6连接到建筑物主体结构上。

所述内层高性能纤维布7和外层高性能纤维布1采用无机纤维，所述无机纤维包括碳纤维。

高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲还包括封口8；所述封口8经配置用以将所述长方体空间结构密封。

所述封口8与所述内层高性能纤维布7一体设置。即所述封口8是内层高性能纤维布7的一部分，分布在内层高性能纤维布7主体的上下两侧，应与内层高性能纤维布7主体使用同一块基材裁剪，在钢板与固液两相溶液组合结构安装就位后，将高性能纤维布7上下两侧的封口8与外层高性能纤维布1使用胶粘剂6粘结，以密闭由1和7组成的长方体空间。

所述钢板2为高强度碳素钢制成的钢板，其形状为长方形，边长宜符合建筑模数(如0.6m、0.9m、1.2m等)，为便于布置，其边长不超过1.5m。

所述固液两相溶液3为新型的功能材料，其在正常状态下以液体的形式存在，但当受到冲击力作用时，其表观粘度就会急剧增加，呈现出类固体形态并具有很好的抗冲击性，当冲击力消失后，又可以比较迅速的恢复到原来的液态，例如使用二氧化硅作为固体基材和聚乙二醇作为液体基材的固液两相溶液等。

所述工程填充物4为一种轻质并具有一定吸能或抗穿透能力的填充物，可采用橡胶、芳纶或碳纤维布，在不过多增加重量和经济成本的情况下增加整个装甲的厚度，进而增强抵抗持续时间较长的大面积撞击荷载的能力。

所述封边板5为一层防止固液两相溶液挥发的封边构件，采用塑料、铝合金或白铁皮。

所述胶粘剂6是配合所述高性能纤维布使用的，能将高性能纤维布与建筑物主体结构连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机、天然或合成的一类物质。

本实施例的描述均依据长方体空间的楞竖直布置的情况，但本发明也可以用于长方体空间的楞水平布置的情况。

本实施例具体使用时，按前述连接方式进行装甲布置后，若建筑物主体结构遭受较高速度的飞射物撞击，遭受撞击部位的固液两相溶液与钢板共同工作，起到削弱撞击后果的作用。

抗飞射物撞击的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，以碳纤维布为代表的高性能纤维布具有自重轻、柔性好，建筑物外形适应能力强，施工方便快捷，部分高性能纤维布还具有耐高温耐腐蚀等众多优点。

碳纤维布内嵌组合结构由固液两相溶液与钢板叠合构成。固液两相溶液由固体颗粒和基液组成。在遭受撞击时造成固体颗粒间产生咬合摩擦力，瞬时呈现出固体特性，从而使撞击物的动能转化为溶液的内能，并同时具有极强的抗穿透性。钢材弹性模量较大，具有较强的韧性和塑性变形能力。多层钢板主要起到防止飞射物直接穿透、削弱高频撞击峰值的作用，多层钢板通过自身的较大的变形起到吸收飞射物动能、削弱撞击荷载平台段荷载值的作用。固液两相溶液与钢板交替多层布置，层数可根据实际设计需求而定。二者组成的叠合结构通过封边板封边后装入碳纤维布格袋中。

本实施例使用高性能纤维布包裹多层固液两相溶液、钢板叠合结构作为主要装甲原料，通过胶粘实现装甲与建筑物主体结构之间、相邻分段装甲分缝之间的直接连接，构造简单，成本低廉，安装和替换方便。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，与增加建筑物主体结构的截面厚度相比，防飞射物撞击防护效果更好，也不需要对主体结构布置进行过多修改。

2、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，在防护装甲制作完成后通过胶粘剂直接到主体结构即可，施工十分方便。

3、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，在撞击后一般只会对防护装甲产生破坏，由于防护装甲仅通过胶粘剂连接，可方便拆卸、维修和更换。

4、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，钢板与固液两相溶液被设计为叠层结构，此结构形式不仅可充分利用钢板的变形来消耗飞射物的动能，同时钢板也为固液两相溶液提供了更好的物理防护，具有极强的抗穿透性，有效避免了固液两相溶液与飞射物直接接触而引发的燃烧风险。

5、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，不仅适用于既有建筑物的加固，也可布置于新建建筑物。

6、本实施例提供的高性能纤维布包裹叠层固液两相溶液钢板防护装甲，还可以对结构的表面缺陷进行封闭，进而提高结构的耐久性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。