(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211027019.6 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 甘肃省工程设计 研究院有限责任公 司 地址 730030 甘肃省兰州市城关区皋兰路3 号盛贸华府4、 5层 申请人 扬州大学 (72)发明人 杨忠平　葛文杰　姚山　朱嘉炜　 杨杰　李炜　郭士刚　蒋洪波　 张志文　 (74)专利代理 机构 扬州启达知识产权代理事务 所(普通合伙) 32563 专利代理师 周青　李楠 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高性能人防工程挡窗板及其设计方法 (57)摘要 一种高性能人防工程挡窗板及其设计方法， 属于建筑结构技术领域。 包括由上层架立筋、 下 层SFCB、 矩形箍筋绑扎成的钢筋网， 以及与钢筋 网浇筑成一体的RPC。 本发明通过将活性粉末混 凝土 （RPC） 、 钢 ‑连续纤维 复合筋 （SFCB） 结合用于 人防工程挡窗板， 通过恰当的组合方式， 它可 以 充分发挥活性粉末混凝土和SFCB超高的力学性 能， 韧性， 耐久性能等优点， 保持原结构构造情况 下， 提高人防工程挡窗板的抗弯承载力， 保障人 防工程构件的安全性与稳定性。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115357986 A 2022.11.18 CN 115357986 A 1.一种高性能人防工程挡窗板， 其特征是， 包括由上层架立筋、 下层SFCB、 矩形箍筋绑 扎成的钢筋网， 以及与钢筋网浇筑成一体的RPC 。 2.根据权利要求1所述的一种高性能人防工程挡窗板， 其特征是， 所述RPC的组分包括 水泥、 矿粉、 硅灰、 粉煤灰、 钢纤维、 砂、 水和减水剂。 3.根据权利要求2所述的一种高性能人防工程挡窗板， 其特征是， 所述钢纤维为圆直 形， 直径在0.2 ～0.4mm间， 长度范围在12 ～15mm间， 抗拉强度280 0MPa。 4.根据权利要求2所述的一种高性能人防工程挡窗板， 其特征是， 所述RPC各组分的重 量比为： 水泥10％～50％、 矿粉10％～25％、 硅灰10％～35％、 粉煤灰0％～25％、 砂8.8％～ 44％、 钢纤维 1.5％～2.5％、 水15％～ 20％、 减水剂0.2％～ 2.5％。 5.根据权利要求4所述的一种高性能人防工程挡窗板的设计方法， 其特征是， 包括以下 步骤： 1)根据挡窗板的实际受力情况配置绑扎板的钢筋网， 钢筋网包括： SFCB、 矩形箍筋、 架 立筋； 2)根据图纸上预留洞位置， 在锚板上放置套管， 并用螺栓螺母固定， 做好套管临时封堵 防止在混凝 土浇筑过程中， 混凝 土流入套管， 同时固定套管， 防止套管偏位； 3)制作模板， 最外层钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离为保护层厚度， 顶部、 底部的 保护层厚度一 致； 4)养护达到强度要求后， 拆掉模板， RPC与SFCB、 架立筋、 矩形箍筋连为一体， 得到人防 工程挡窗板 。 6.根据权利要求5所述的一种高性能人防工程挡窗板的设计方法， 其特征是， 步骤3) 中， 顶部、 底部的保护层厚度为15m m； 一次性浇筑RPC 。 7.根据权利要求5所述的一种高性能人防工程挡窗板的设计方法， 其特征是， 所述RPC 的制作步骤如下： 将按比例称量好的水泥、 矿粉、 硅灰、 粉煤灰依次倒入搅拌机， 干拌3min使得各材料充 分混合； 然后将称好的水与高效减水剂 混合均匀后倒入搅拌机， 先慢转3min， 再快转2min； 待流 动性良好后， 慢 慢加入钢纤维， 搅拌5mi n使纤钢维分散均匀， 出 料； 此外， 需要在20℃左右的环境中进行搅拌， 有利于提高活性粉末混凝 土的成型率。 8.根据权利要求7所述一种高性 能人防工程挡窗板的设计方法， 其特征是， 所述人防工 程挡窗板的承载力测试 方法如下： 1)SFCB采用简化的双折线模型， 表达式如下 其中， εsfy和fsfy分别为SFCB的屈 服应变和屈 服强度， εsfu和fsfu分别为SFCB的极限应变 和极限强度， EⅠ和EⅡ分别为SFCB的弹性模量和 屈服后的刚度； 2)SFCB的抗拉强度远大于下半截面RPC的实际抗拉强度， 为简化计算， 不考虑RPC受拉， 且该情况 是偏安全的； 根据板截面的力的平衡可 得知以下公式： αcfcbx＝σsfAsf，   (16)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115357986 A 2εsf＝ εcu( βc/ ξ‑1)，   (17) 其中， xc和x分别是混凝土实际受压区高度和计算区高度， 且x＝βcxc； σsf和Asf分别为 SFCB的拉应力和面积； 3)根据简化后的应力分布图的合力、 合力矩应与实际状态的合力、 合力矩相等的原则， 可得如下公式： 其中σc(x)是距离中和轴高度为x处的混凝 土压应力； 4)将试验测得的混凝土材料的力学性能参数带入公式(18)， 可得ac和βc对公式(2)联立 方程组， 得到如下关于 εsf的一元二次方程： 舍去不合理负号的解 答， 保留合理解； 其中A＝EⅡ， B＝fsfy+EⅡεcu‑EⅡεsfy， C＝ εcufsfy‑EIIεcuεsfy‑αcβcεcufc/ρ   (20)。 9.根据权利 要求8所述一种高性能人防工程挡窗板的设计方法， 其特征是， 若RPC100与 ra＝0.25的SFCB组合： αc＝0.885， βc＝0.750， EI＝75GPa， EII＝25GPa fsfy＝150MPa， fru＝800MPa， fc＝77.11N/mm2 ρ ＝1.32％， εsfy＝0.002， εcu＝0.0042‑0.3×(fcu,k‑100)×10‑5＝0.0042   (21) A＝25GPa， B＝20 5MPa， C＝‑15.87MPa ξ ＝βcεcu/( εcu+ εsf)＝0.123    (23) M′u1＝αcfcbh02( ξ‑ξ2/2)＝5.62 ×106kN·m   (24) 其中， RPC100表示立方体抗压强度fcu＝100MPa， ra表示内芯钢筋面积与全截面面积比 值为0.25； αc， βc‑‑‑‑‑‑‑‑‑活性粉末混凝 土等效矩形应力参数 fsfy‑‑‑‑‑‑‑‑‑SFCB屈服强度(MPa) fru‑‑‑‑‑‑‑‑‑SFCB极限强度(MPa) εsfy‑‑‑‑‑‑‑‑‑SFCB屈服应 变 εcu‑‑‑‑‑‑‑‑‑RPC极限压应 变 εsf‑‑‑‑‑‑‑‑‑SFCB理论应 变 ξ‑‑‑‑‑‑‑‑‑计算受压区高度系数 b‑‑‑‑‑‑‑‑‑截面宽度(m m) h0‑‑‑‑‑‑‑‑‑截面有效高度(m m) M′u1‑‑‑‑‑‑‑‑‑RPC(fcu＝100MPa)与SFCB组合后的正截面 抗弯承载力设计值(k N·m) M′u2‑‑‑‑‑‑‑‑‑RPC(fcu＝150MPa)与SFCB组合后的正截面 抗弯承载力设计值(k N·m) 通过上述计算方式可以得出， ra为0.25的SFCB和RPC100的活性粉末混凝土制成的人防 工程挡窗板抗弯承载力十分突出。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115357986 A 3