防爆墙板的龙骨结构设计是其抵抗冲击波的关键支撑系统,设计时必须严格遵循相关规范(如GB 50779《石油化工控制室抗爆设计规范》等),并重点考虑以下关键要点:
1. 材料选择与规格:
* 高强度钢材: 必须选用高强度钢材(如Q235B及以级),确保其具有足够的屈服强度和抗拉强度来承受动态冲击荷载。
* 镀锌防腐: 所有龙骨构件(主龙骨、次龙骨、边龙骨、连接件)应进行热浸镀锌处理,以满足长期使用的防腐要求,保证结构的耐久性。
* 厚度要求: 龙骨壁厚是参数。需根据设计荷载(超压和冲量)、墙板重量、跨度等计算确定。通常要求不小于2.0mm,关键部位(如连接节点、转角)可能需要更厚(如3.0mm或以上)。严禁使用过薄或强度不足的型材。
2. 结构体系与布置:
* 主次龙骨体系: 通常采用主龙骨(竖龙骨)承载主要荷载并传递至基础,次龙骨(横撑)连接主龙骨并直接固定墙板,形成稳定的网格结构。
* 间距加密: 龙骨间距(尤其是次龙骨间距)需远小于普通隔墙。根据墙板规格和强度、荷载大小计算确定,通常要求≤400mm,甚至更小(如300mm或250mm),以提供密集支撑,防止墙板在冲击波下发生过大弯曲变形或撕裂。
* 边界加强: 墙体四周(顶、底、两侧)必须设置坚固的边龙骨(天骨、边框龙骨),并与主体结构(梁、柱、楼板)可靠连接,形成封闭框架。
3. 节点连接与固定:
* 高强度紧固: 所有龙骨之间的连接(主次龙骨连接、主龙骨与边龙骨连接)以及龙骨与主体结构的连接,必须采用高强度螺栓(≥8.8级)或可靠焊接。螺栓连接需有防松措施。
* 连接件强度: 连接件(角码、连接板、螺栓)的强度必须与龙骨匹配,甚至更高,确保节点不发生脆性破坏。
* 锚固可靠: 边龙骨(特别是骨)与主体结构(钢筋混凝土基础或楼板)的锚固至关重要。应采用化学锚栓或高强膨胀螺栓,锚固深度、间距严格计算,确保能将巨大的冲击力有效传递分散到主体结构上。
4. 刚性与连续性:
* 整体刚度: 龙骨框架自身需具有足够的平面内和平面外刚度,抵抗冲击波引起的变形。合理设置交叉支撑或采用刚度较大的C型/U型截面有助于提高整体性。
* 连续传力路径: 确保冲击荷载能通过墙板->次龙骨->主龙骨->边龙骨->锚固件->主体结构这条路径顺畅、连续地传递,避免出现薄弱环节或应力集中点。
5. 特殊部位处理:
* 门窗洞口: 洞口四周必须设置加强框(通常采用更厚规格的型钢或组合截面),将洞口周边的荷载有效传递到主龙骨和主体结构上。洞口角部需做特殊加强处理(如加斜撑或加厚角码)以抵抗应力集中。
* 墙体转角: 转角处龙骨需特殊构造(如双龙骨、角钢加固),确保刚度和强度连续性。
* 接缝处理: 龙骨设计需考虑墙板接缝位置,确保接缝处有可靠支撑,必要时在接缝背后附加加强龙骨或连接件。
6. 考虑动力效应与变形:
* 设计需考虑荷载的瞬时性和动力放大效应,龙骨结构应具备一定的延性(在屈服后仍能吸收能量),避免完全脆性破坏。
* 允许结构发生可控的塑性变形以耗散能量,但需将变形量控制在安全范围内,防止倒塌或碎片飞溅。
7. 施工精度与误差控制:
* 龙骨安装的垂直度、水平度、间距精度要求高,过大偏差都可能显著降低结构的实际承载能力。设计图纸中需明确安装允许误差。
总结: 防爆墙板龙骨结构设计的在于强度、刚度、连接可靠性和整体性。必须选用合格的高强度镀锌钢材,计算确定规格厚度和间距,采用高强可靠的连接方式(螺栓或焊接),确保锚固牢固,并对洞口、转角等关键部位进行针对性加强,终形成一个能将巨大冲击力有效、连续地传递并分散到主体结构上的刚性骨架。设计必须基于具体的参数进行详细计算和验证。