一種防打擊結構及其確定方法技術

本發明專利技術公開了一種防打擊結構及其確定方法，該結構包括由下至上依次連接的防護部、消能部和加固部；防護部包括頂板和至少一個槽體，槽體連接于頂板底部，槽體周圍設有第一填筑體，第一填筑體支撐頂板，槽體用于應急避難；消能部包括鋼桁架、第二填筑體和若干個消能孔，第二填筑體底部連接于頂板、頂部連接于加固部底部，鋼桁架和消能孔嵌于第二填筑體內，鋼桁架底部連接于頂板。通過加固部、消能部和防護部豎向逐段漸進式承受荷載、消耗能量，防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全。

【技術實現步驟摘要】
一種防打擊結構及其確定方法
本專利技術涉及應急避難領域，特別是涉及一種防打擊結構及其確定方法。
技術介紹
在以往城市地下空間結構體系中，對應急避難空間的規劃與設計，應對城市防空能力和城市應急疏散能力遠遠不足，未將城市防護與防災功能統一起來，尚未形成一個統一領導下的城市綜合防空、防災體制，實現城市防空、防災綜合化和一體化。這樣一來嚴重影響了城市地下空間的安全性，需要找到一種有效的防打擊結構。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：針對現有技術存在的現有城市防空能力和城市應急疏散能力薄弱的問題，提供一種防打擊結構及其確定方法。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種防打擊結構，包括由下至上依次連接的防護部、消能部和加固部；所述防護部包括頂板和至少一個槽體，所述槽體連接于所述頂板底部，所述槽體周圍設有第一填筑體，所述第一填筑體支撐所述頂板，所述槽體用于應急避難；所述消能部包括鋼桁架、第二填筑體和若干個消能孔，所述第二填筑體底部連接于所述頂板、頂部連接于所述加固部底部，所述鋼桁架和所述消能孔嵌于所述第二填筑體內，所述鋼桁架底部連接于所述頂板。采用本專利技術所述的一種防打擊結構，通過所述加固部、所述消能部和所述防護部豎向逐段漸進式承受荷載并消耗能量，有效防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全。優選地，所述消能孔位于所述鋼桁架上部。優選地，所述鋼桁架形式為三角形桁架結構。進一步優選地，所述鋼桁架包括由三角形頂部向底部斜向設置的斜桿和豎向設置螺栓桿，所述斜桿上設有螺孔，所述螺孔與所述螺栓桿配合，三角形頂角為α，通過所述螺栓桿調節所述斜桿的位置能夠調節α的大小。采用本專利技術所述的一種防打擊結構的三角形桁架結構，具有結構穩定、抗沖擊耗能效果好的優點。優選地，所述槽體為預制鋼筋混凝土槽。優選地，所述第一填筑體為鋼筋混凝土結構。優選地，所述第二填筑體為鋼筋混凝土結構。優選地，所述加固部包括由上至下依次連接設置的吸能層、鋼板層、軟弱墊層和鋼筋混凝土層。采用本專利技術所述的一種防打擊結構的加固部，通過所述吸能層、所述鋼板層、所述軟弱墊層和所述鋼筋混凝土層豎向逐段漸進式承受荷載并消耗能量(其中，吸能層作為最上層直接與打擊荷載接觸，在豎向第一段耗散掉大部分能量，一般采用泡沫金屬，具有輕質和高強度的特點；鋼板層對剩余的能量進行耗散；軟弱墊層為儲備作用，對鋼板層耗散剩下的能量剩進行耗散，一般由土工合成材料加筋結構設計組成；鋼筋混凝土層為應急避難空間頂部結構，能承擔一部分能量，應急避難空間的最后防御措施，從而形成豎向逐段漸進式承受荷載的頂層結構)，從而有效加強頂層結構強度、提高頂層結構分抗荷載能力，防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全。本專利技術還提供了一種如以上任一項所述防打擊結構的確定方法，包括：確定意外打擊荷載產生的能量w；根據w確定所述加固部消耗能量w1，進而確定所述加固部的結構參數；根據w確定所述消能部消耗能量w2，進而確定所述消能部的結構參數；通過所述防護部消耗能量w3＝w-w1-w2，進而確定所述防護部的結構參數。采用本專利技術所述的一種防打擊結構的確定方法，能夠有效確定所述加固部、所述消能部和所述防護部的各個參數，通過豎向逐段漸進式承受荷載、消耗能量，防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全。優選地，通過以下公式確定所述意外打擊荷載產生的能量w：Pc1＝KPhw＝Pc1·t0h式中，w—所述意外打擊荷載產生的能量，Pc1—防空地下室結構頂部的爆炸動荷載最大壓力(kN/m2)，K—頂部爆炸動荷載綜合反射系數，Ph—爆炸土中壓縮波的最大壓力(kN/m2)，h—頂部的覆土厚度，v0—土的起始壓力波速(m/s)，γc—波速比。進一步優選地，所述加固部消耗能量w1＝(60％～70％)w。進一步優選地，所述消能部消耗能量w2≥90％(30％～40％)w。進一步優選地，通過以下公式確定所述消能部消耗能量w2：w2＝(30％～40％)w＝f2·V2式中，w2—所述消能部消耗能量，w—所述意外打擊荷載產生的能量，f2—所述消能部綜合強度，V2—所述消能部作用體積。進一步優選地，所述消能部包括鋼桁架和若干個消能孔，所述鋼桁架的縱斷面呈三角形，所述鋼桁架包括由三角形頂部向底部斜向設置的斜桿和豎向設置螺栓桿，所述斜桿上設有螺孔，所述螺孔與所述螺栓桿配合，三角形頂角為α，通過所述螺栓桿調節所述斜桿的位置能夠調節α的大小，可通過以下方式進行模擬計算確定所述鋼桁架和所述消能孔的參數：步驟1、采用鉛球來模擬打擊荷載作用產生的能量w，假設有x個不同重量的鉛球，每個所述鉛球每次作用高度為y，則共計x×y種打擊荷載作用下的工況；步驟2、通過計算每種工況下所述加固部消耗能量w1，求得每種工況下所述消能部需要消耗能量w2；步驟3、當鉛球作用在所述消能部上時，通過所述螺栓桿改變α的取值，所述斜桿的夾角分別有z種取值，設置n種不同所述消能孔數量，結合荷載作用類型，共計x×y×z×n種工況進行模型試驗研究，以確定所有工況下最優的α和所述消能孔的數量。進一步優選地，在所述鋼桁架三角斷面，以三角形中線對稱設置若干個所述消能孔。進一步優選地，通過以下公式確定所述防護部的所述頂板消耗能量w3：w3＝(0～10％)w＝f3·V3式中，w3—所述頂板耗散能量，w—所述意外打擊荷載產生的能量，f3—所述頂板強度，V3—所述頂板作用體積。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：1、本專利技術所述的一種防打擊結構，通過所述加固部、所述消能部和所述防護部豎向逐段漸進式承受荷載、消耗能量，防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全；2、本專利技術所述的一種防打擊結構的確定方法，能夠有效確定所述加固部、所述消能部和所述防護部的各個參數，通過豎向逐段漸進式承受荷載、消耗能量，防止地下結構上部地段抗荷載時變形過大，可以有效加強地下結構安全屏障，節省結構體系施做時間，方便安裝與拆除，提升施工效率，能夠有效地保障地下空間的應急避難問題，增加地下空間的安全。附圖說明圖1是本專利技術所述防打擊結構的示意圖；圖2是所述加固部的結構示意圖；圖3是所述消能部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種防打擊結構，其特征在于，包括由下至上依次連接的防護部(3)、消能部(2)和加固部(1)；/n所述防護部(3)包括頂板(31)和至少一個槽體(32)，所述槽體(32)連接于所述頂板(31)底部，所述槽體(32)周圍設有第一填筑體(33)，所述第一填筑體(33)支撐所述頂板(31)，所述槽體(32)用于應急避難；/n所述消能部(2)包括鋼桁架(21)、第二填筑體(23)和若干個消能孔(22)，所述第二填筑體(23)底部連接于所述頂板(31)、頂部連接于所述加固部(1)底部，所述鋼桁架(21)和所述消能孔(22)嵌于所述第二填筑體(23)內，所述鋼桁架(21)底部連接于所述頂板(31)。/n

【技術特征摘要】
1.一種防打擊結構，其特征在于，包括由下至上依次連接的防護部(3)、消能部(2)和加固部(1)；
所述防護部(3)包括頂板(31)和至少一個槽體(32)，所述槽體(32)連接于所述頂板(31)底部，所述槽體(32)周圍設有第一填筑體(33)，所述第一填筑體(33)支撐所述頂板(31)，所述槽體(32)用于應急避難；
所述消能部(2)包括鋼桁架(21)、第二填筑體(23)和若干個消能孔(22)，所述第二填筑體(23)底部連接于所述頂板(31)、頂部連接于所述加固部(1)底部，所述鋼桁架(21)和所述消能孔(22)嵌于所述第二填筑體(23)內，所述鋼桁架(21)底部連接于所述頂板(31)。


2.根據權利要求1所述的防打擊結構，其特征在于，所述鋼桁架(21)形式為三角形桁架結構。


3.根據權利要求2所述的防打擊結構，其特征在于，所述鋼桁架(21)包括由三角形頂部向底部斜向設置的斜桿(211)和豎向設置螺栓桿(212)，所述斜桿(211)上設有螺孔，所述螺孔與所述螺栓桿(212)配合，三角形頂角為α，通過所述螺栓桿(212)調節所述斜桿(211)的位置能夠調節α的大小。


4.一種如權利要求1-3任一項所述防打擊結構的確定方法，其特征在于，
確定意外打擊荷載(4)產生的能量w；
根據w確定所述加固部(1)消耗能量w1，進而確定所述加固部(1)的結構參數；
根據w確定所述消能部(2)消耗能量w2，進而確定所述消能部(2)的結構參數；
通過所述防護部(3)消耗能量w3＝w-w1-w2，進而確定所述防護部(3)的結構參數。


5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式確定所述意外打擊荷載(4)產生的能量w：
Pc1＝KPh



w＝Pc1·t0h
式中，w—所述意外打擊荷載(4)產生的能量，Pc1—防空地下室結構頂部的爆炸動荷載最大壓力(kN/m2)，K—頂部爆炸動荷載綜合反射系數，Ph—爆炸土中壓縮波的最大壓力(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖清華，雷升祥，熊強，李文勝，李慶，韓翔宇，袁文，朱洪江，丁猛，何亞濤，邱澤民，吳東宇，李聰明，陳喬楓，趙偉，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51