一种防打击结构及其确定方法技术

本发明专利技术公开了一种防打击结构及其确定方法，该结构包括由下至上依次连接的防护部、消能部和加固部；防护部包括顶板和至少一个槽体，槽体连接于顶板底部，槽体周围设有第一填筑体，第一填筑体支撑顶板，槽体用于应急避难；消能部包括钢桁架、第二填筑体和若干个消能孔，第二填筑体底部连接于顶板、顶部连接于加固部底部，钢桁架和消能孔嵌于第二填筑体内，钢桁架底部连接于顶板。通过加固部、消能部和防护部竖向逐段渐进式承受荷载、消耗能量，防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种防打击结构及其确定方法
本专利技术涉及应急避难领域，特别是涉及一种防打击结构及其确定方法。
技术介绍
在以往城市地下空间结构体系中，对应急避难空间的规划与设计，应对城市防空能力和城市应急疏散能力远远不足，未将城市防护与防灾功能统一起来，尚未形成一个统一领导下的城市综合防空、防灾体制，实现城市防空、防灾综合化和一体化。这样一来严重影响了城市地下空间的安全性，需要找到一种有效的防打击结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的现有城市防空能力和城市应急疏散能力薄弱的问题，提供一种防打击结构及其确定方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种防打击结构，包括由下至上依次连接的防护部、消能部和加固部；所述防护部包括顶板和至少一个槽体，所述槽体连接于所述顶板底部，所述槽体周围设有第一填筑体，所述第一填筑体支撑所述顶板，所述槽体用于应急避难；所述消能部包括钢桁架、第二填筑体和若干个消能孔，所述第二填筑体底部连接于所述顶板、顶部连接于所述加固部底部，所述钢桁架和所述消能孔嵌于所述第二填筑体内，所述钢桁架底部连接于所述顶板。采用本专利技术所述的一种防打击结构，通过所述加固部、所述消能部和所述防护部竖向逐段渐进式承受荷载并消耗能量，有效防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全。优选地，所述消能孔位于所述钢桁架上部。优选地，所述钢桁架形式为三角形桁架结构。进一步优选地，所述钢桁架包括由三角形顶部向底部斜向设置的斜杆和竖向设置螺栓杆，所述斜杆上设有螺孔，所述螺孔与所述螺栓杆配合，三角形顶角为α，通过所述螺栓杆调节所述斜杆的位置能够调节α的大小。采用本专利技术所述的一种防打击结构的三角形桁架结构，具有结构稳定、抗冲击耗能效果好的优点。优选地，所述槽体为预制钢筋混凝土槽。优选地，所述第一填筑体为钢筋混凝土结构。优选地，所述第二填筑体为钢筋混凝土结构。优选地，所述加固部包括由上至下依次连接设置的吸能层、钢板层、软弱垫层和钢筋混凝土层。采用本专利技术所述的一种防打击结构的加固部，通过所述吸能层、所述钢板层、所述软弱垫层和所述钢筋混凝土层竖向逐段渐进式承受荷载并消耗能量(其中，吸能层作为最上层直接与打击荷载接触，在竖向第一段耗散掉大部分能量，一般采用泡沫金属，具有轻质和高强度的特点；钢板层对剩余的能量进行耗散；软弱垫层为储备作用，对钢板层耗散剩下的能量剩进行耗散，一般由土工合成材料加筋结构设计组成；钢筋混凝土层为应急避难空间顶部结构，能承担一部分能量，应急避难空间的最后防御措施，从而形成竖向逐段渐进式承受荷载的顶层结构)，从而有效加强顶层结构强度、提高顶层结构分抗荷载能力，防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全。本专利技术还提供了一种如以上任一项所述防打击结构的确定方法，包括：确定意外打击荷载产生的能量w；根据w确定所述加固部消耗能量w1，进而确定所述加固部的结构参数；根据w确定所述消能部消耗能量w2，进而确定所述消能部的结构参数；通过所述防护部消耗能量w3＝w-w1-w2，进而确定所述防护部的结构参数。采用本专利技术所述的一种防打击结构的确定方法，能够有效确定所述加固部、所述消能部和所述防护部的各个参数，通过竖向逐段渐进式承受荷载、消耗能量，防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全。优选地，通过以下公式确定所述意外打击荷载产生的能量w：Pc1＝KPhw＝Pc1·t0h式中，w—所述意外打击荷载产生的能量，Pc1—防空地下室结构顶部的爆炸动荷载最大压力(kN/m2)，K—顶部爆炸动荷载综合反射系数，Ph—爆炸土中压缩波的最大压力(kN/m2)，h—顶部的覆土厚度，v0—土的起始压力波速(m/s)，γc—波速比。进一步优选地，所述加固部消耗能量w1＝(60％～70％)w。进一步优选地，所述消能部消耗能量w2≥90％(30％～40％)w。进一步优选地，通过以下公式确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—所述意外打击荷载产生的能量，f2—所述消能部综合强度，V2—所述消能部作用体积。进一步优选地，所述消能部包括钢桁架和若干个消能孔，所述钢桁架的纵断面呈三角形，所述钢桁架包括由三角形顶部向底部斜向设置的斜杆和竖向设置螺栓杆，所述斜杆上设有螺孔，所述螺孔与所述螺栓杆配合，三角形顶角为α，通过所述螺栓杆调节所述斜杆的位置能够调节α的大小，可通过以下方式进行模拟计算确定所述钢桁架和所述消能孔的参数：步骤1、采用铅球来模拟打击荷载作用产生的能量w，假设有x个不同重量的铅球，每个所述铅球每次作用高度为y，则共计x×y种打击荷载作用下的工况；步骤2、通过计算每种工况下所述加固部消耗能量w1，求得每种工况下所述消能部需要消耗能量w2；步骤3、当铅球作用在所述消能部上时，通过所述螺栓杆改变α的取值，所述斜杆的夹角分别有z种取值，设置n种不同所述消能孔数量，结合荷载作用类型，共计x×y×z×n种工况进行模型试验研究，以确定所有工况下最优的α和所述消能孔的数量。进一步优选地，在所述钢桁架三角断面，以三角形中线对称设置若干个所述消能孔。进一步优选地，通过以下公式确定所述防护部的所述顶板消耗能量w3：w3＝(0～10％)w＝f3·V3式中，w3—所述顶板耗散能量，w—所述意外打击荷载产生的能量，f3—所述顶板强度，V3—所述顶板作用体积。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术所述的一种防打击结构，通过所述加固部、所述消能部和所述防护部竖向逐段渐进式承受荷载、消耗能量，防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全；2、本专利技术所述的一种防打击结构的确定方法，能够有效确定所述加固部、所述消能部和所述防护部的各个参数，通过竖向逐段渐进式承受荷载、消耗能量，防止地下结构上部地段抗荷载时变形过大，可以有效加强地下结构安全屏障，节省结构体系施做时间，方便安装与拆除，提升施工效率，能够有效地保障地下空间的应急避难问题，增加地下空间的安全。附图说明图1是本专利技术所述防打击结构的示意图；图2是所述加固部的结构示意图；图3是所述消能部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防打击结构，其特征在于，包括由下至上依次连接的防护部(3)、消能部(2)和加固部(1)；/n所述防护部(3)包括顶板(31)和至少一个槽体(32)，所述槽体(32)连接于所述顶板(31)底部，所述槽体(32)周围设有第一填筑体(33)，所述第一填筑体(33)支撑所述顶板(31)，所述槽体(32)用于应急避难；/n所述消能部(2)包括钢桁架(21)、第二填筑体(23)和若干个消能孔(22)，所述第二填筑体(23)底部连接于所述顶板(31)、顶部连接于所述加固部(1)底部，所述钢桁架(21)和所述消能孔(22)嵌于所述第二填筑体(23)内，所述钢桁架(21)底部连接于所述顶板(31)。/n

【技术特征摘要】
1.一种防打击结构，其特征在于，包括由下至上依次连接的防护部(3)、消能部(2)和加固部(1)；
所述防护部(3)包括顶板(31)和至少一个槽体(32)，所述槽体(32)连接于所述顶板(31)底部，所述槽体(32)周围设有第一填筑体(33)，所述第一填筑体(33)支撑所述顶板(31)，所述槽体(32)用于应急避难；
所述消能部(2)包括钢桁架(21)、第二填筑体(23)和若干个消能孔(22)，所述第二填筑体(23)底部连接于所述顶板(31)、顶部连接于所述加固部(1)底部，所述钢桁架(21)和所述消能孔(22)嵌于所述第二填筑体(23)内，所述钢桁架(21)底部连接于所述顶板(31)。


2.根据权利要求1所述的防打击结构，其特征在于，所述钢桁架(21)形式为三角形桁架结构。


3.根据权利要求2所述的防打击结构，其特征在于，所述钢桁架(21)包括由三角形顶部向底部斜向设置的斜杆(211)和竖向设置螺栓杆(212)，所述斜杆(211)上设有螺孔，所述螺孔与所述螺栓杆(212)配合，三角形顶角为α，通过所述螺栓杆(212)调节所述斜杆(211)的位置能够调节α的大小。


4.一种如权利要求1-3任一项所述防打击结构的确定方法，其特征在于，
确定意外打击荷载(4)产生的能量w；
根据w确定所述加固部(1)消耗能量w1，进而确定所述加固部(1)的结构参数；
根据w确定所述消能部(2)消耗能量w2，进而确定所述消能部(2)的结构参数；
通过所述防护部(3)消耗能量w3＝w-w1-w2，进而确定所述防护部(3)的结构参数。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述意外打击荷载(4)产生的能量w：
Pc1＝KPh



w＝Pc1·t0h
式中，w—所述意外打击荷载(4)产生的能量，Pc1—防空地下室结构顶部的爆炸动荷载最大压力(kN/m2)，K—顶部爆炸动荷载综合反射系数，Ph—爆炸土中压缩波的最大压力(...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖清华，雷升祥，熊强，李文胜，李庆，韩翔宇，袁文，朱洪江，丁猛，何亚涛，邱泽民，吴东宇，李聪明，陈乔枫，赵伟，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51