夹层设计
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洁净室夹层施工方案设计1. 引言洁净室是一种对空气微生物、颗粒、气体等有严格要求的特殊房间,广泛应用于制药、生物工程、电子、医疗等行业。
洁净室的设计方案是确保房间内空气质量满足要求的重要步骤之一。
本文将讨论洁净室夹层施工方案设计的要点和注意事项。
2. 洁净室夹层施工方案设计要点2.1 材料选择在洁净室夹层施工中,材料的选择对夹层的质量和性能至关重要。
以下是一些常用的材料选择要点:•夹层墙体的外层应选用具有良好防尘、易清洁的材料,如304不锈钢板或耐酸碱瓷砖。
•内层墙体可选用防静电塑料板,具有良好的抗静电性能,避免静电对洁净度的影响。
•夹层层间的隔墙可选用隔音隔热效果好的轻钢龙骨墙或石膏板墙。
•夹层地面应选择防滑、耐磨、易清洁的地坪材料,如环氧自流平地坪。
2.2 夹层结构设计在洁净室夹层施工中,夹层结构的设计对于洁净室的功能和安全性有着重要的影响。
以下是一些常用的夹层结构设计要点:•夹层南北方向的支撑柱应设置在夹层中部,避免对工作区域的影响。
•夹层的天花板应具有良好的防尘和易清洁性能,可采用铝合金板材或防静电铝塑板。
•为避免悬挂装置对洁净室内空气质量的影响,夹层的悬挂装置应通过防尘罩进行包裹。
•夹层的门窗选择应采用密闭性和防火防尘功能较好的产品,如钢质门窗或不锈钢推拉门。
2.3 通风系统设计良好的通风系统设计是保证洁净室内空气质量的重要条件。
以下是一些通风系统设计要点:•夹层应设置独立的通风系统,确保洁净室内的空气流动。
•通风系统应配备高效过滤器,过滤效率达到洁净室要求的级别。
•通风系统应具备压差控制功能,可根据需求调节夹层内外的气压差。
•通风系统的送风口和排风口应合理设置,确保全面的通风效果。
3. 现场施工注意事项在洁净室夹层施工的现场施工中,需注意以下事项以确保施工质量和安全:•现场施工前,必须确保施工区域清洁,进行必要的封闭和控尘措施。
•所有施工材料必须进行严格的质量验收,确保材料符合设计要求。
一楼夹层装修简介夹层装修成为越来越多家庭装修的一种方式,特别是对于一些户型空间相对有限的居住环境来说,夹层装修可以增加有效的使用空间,并充分利用房屋的垂直空间。
本文将详细介绍一楼夹层装修的步骤、注意事项以及设计要点。
步骤1. 测量与规划在开始夹层装修之前,首先需要对一楼的空间进行测量,确保合适的空间高度以及夹层的位置选择。
根据测量结果,制定详细的装修规划,包括夹层的尺寸、形状以及布局设计。
2. 结构加固与建造在夹层装修中,结构加固至关重要。
根据设计规划,确定夹层的支撑结构,通常使用木材、钢结构或混凝土等材料进行加固。
在建造过程中,要确保结构的牢固性和稳定性,遵循相关建筑安全规范。
3. 地面处理夹层的地面处理通常可以选择地板、瓷砖或地毯等材料。
根据使用需求以及整体装修风格,选择合适的地面材料,并确保地面平整、防滑和易清洁。
4. 室内装修夹层的室内装修与一楼的装修风格可以保持一致,也可以根据个人喜好进行设计。
从墙面装饰、天花板设计到灯具选择,都需要充分考虑夹层的功能和空间特点,确保装修效果美观、实用。
5. 安全防护夹层装修完成后,安全防护是非常重要的一环。
安装好合格的楼梯扶手,加装栏杆等防护设施,确保夹层的使用安全,特别是对于有老人和小孩的家庭更为重要。
注意事项1.房屋结构承重能力:在进行夹层装修之前,一定要确保房屋结构能够承受夹层的加重以及人员活动的负荷。
如有必要,咨询专业的建筑师进行专业评估。
2.合法审批:在进行夹层装修之前,应向相关管理部门申请审批,并遵守相关法规和规定。
确保装修合法合规。
3.空间利用规划:夹层的设计需要充分考虑空间的利用效率,将不同功能的区域进行合理划分,以满足家庭的日常需求。
4.安全防护设计:夹层的安全防护措施是必不可少的。
在装修过程中,要考虑添加扶手、栏杆等设施,防止意外事故的发生。
5.通风与采光:夹层的通风和采光是使用舒适度的重要因素。
保证夹层良好的通风环境和充足的自然光线,可以提高使用体验。
洁净室夹层施工方案设计一、施工前准备在施工前,应详细研究工程图纸和技术要求,制定详细的施工计划。
施工人员需接受专业培训,了解洁净室夹层的施工特点和要求。
同时,应确保施工现场的安全设施完备,并做好环境保护措施。
二、夹层结构施工夹层结构的施工应遵循建筑结构设计原则,确保结构的稳定性和承重能力。
在施工过程中,应注意施工顺序,先进行下层结构的施工,再进行夹层的施工,最后进行上层结构的施工。
同时,应确保施工过程中的精度,避免结构偏差。
三、夹层材料安装夹层材料的选用应符合相关标准和要求,材料应具有良好的保温、防火、隔音等性能。
在安装过程中,应确保材料的平整度和密封性,避免出现漏风、漏水等问题。
同时,应注意材料的保护,避免在施工过程中损坏。
四、设备系统安装洁净室夹层的设备系统包括空调、通风、净化等设备。
在安装过程中,应确保设备的准确性和稳定性,避免出现设备故障或运行不稳定等问题。
同时,应确保设备与夹层结构的衔接处密封良好,避免出现漏风、漏水等问题。
五、质量控制措施在施工过程中,应建立严格的质量控制体系,对施工过程进行全面监控。
定期对施工质量进行检查和评估,及时发现问题并进行整改。
同时,应做好施工记录,确保施工过程的可追溯性。
六、安全施工要求在施工过程中,应严格遵守安全施工规范,确保施工现场的安全。
施工人员应佩戴安全防护用品,遵守安全操作规程。
同时,应定期对施工现场进行安全检查,及时发现并消除安全隐患。
七、工程验收标准工程完成后,应按照国家相关标准和要求进行验收。
验收内容包括结构稳定性、材料质量、设备性能等方面。
验收过程中应严格遵循验收标准,确保工程质量符合要求。
八、后期维护管理工程投入使用后,应定期进行维护管理,确保洁净室夹层的正常运行。
维护内容包括清洁、保养、检查等。
同时,应建立完善的维护管理制度,确保维护工作的及时性和有效性。
以上就是洁净室夹层施工方案设计的主要内容。
在施工过程中,应严格按照方案要求进行施工,确保工程质量和安全。
别墅二楼夹层设计方案别墅二楼夹层设计方案夹层是指在房屋的高层间设置一个较低的楼层,一般用来增加居住面积或者分隔不同功能的空间。
在别墅二楼设置夹层,可以让楼层空间更加充分利用,增加整个房屋的居住面积和功能性。
下面是一个700字的别墅二楼夹层设计方案。
夹层的位置:将夹层设计在二楼的客厅区域,作为一个多功能的活动区域。
夹层的结构:夹层采用钢结构框架搭建,悬挑设计,形成一个开放的空间。
夹层的尺寸:夹层长6米,宽4米,高2.5米,面积为24平方米,足够容纳一个书房和一个小型休闲区。
夹层的入口:夹层设置一个宽1.2米的楼梯作为通道,地板采用实木材质,与客厅的地面材料保持一致。
夹层的功能分区:1. 书房区:夹层的一侧设置一个书房,墙面采用透明玻璃隔断,让光线可以从二楼的窗户透过来照射到书房内。
书房配备书桌、书柜和书架,方便居住者学习和工作。
2. 休闲区:夹层的另一侧设置一个小型休闲区,可放置沙发和茶几,用来放松身心。
休闲区的地面采用软质地毯,装饰一些植物和艺术品,营造温馨舒适的氛围。
夹层的装饰设计:1. 夹层的顶部采用吊顶装饰,点缀照明灯具,增加空间的层次感和舒适度。
2. 夹层的墙面采用轻质隔断材料,如透明玻璃或石膏板,保持空间的通透感和明亮度。
3. 夹层的楼梯扶手采用亚光不锈钢材质,与钢结构的悬挑设计相呼应,增加整个夹层的设计感。
夹层的通风与采光:1. 夹层的一侧墙面设置透明玻璃窗户,可以让楼下的光线透过来照射到夹层内部。
2. 夹层的悬挑设计可以形成下方的空隙,增加通风效果,确保夹层内部空气的流通。
夹层的安全措施:1. 夹层的楼梯设置扶手和踏步,确保居住者的安全。
2. 夹层的顶部和墙面都采用防火材料,确保整个夹层的消防安全。
通过以上的设计方案,别墅二楼的夹层区域可以成为一个多功能的活动区域,既满足了居住者的学习和工作需求,又提供了一个放松身心的休闲空间。
而且,夹层的设计充分利用了二楼的空间,增加了房屋的居住面积和功能性。
原有建筑增加夹层方案夹层,也被称为夹板层或称楼板层,是指在建筑原有结构之间增加一个附加的楼层。
这种方案可以有效地利用建筑空间,提供额外的使用面积,满足人们对于空间需求的不断增长。
夹层的设计和施工均需要考虑多种因素,如原有结构的承重能力、安全要求和使用功能等。
首先,设计夹层方案需要进行前期调研和分析。
对于原有建筑的结构进行详细的测量和评估,确定其承重能力和可行性。
同时,要考虑夹层的使用需求,确定夹层的规格尺寸和高度。
此外,还需要考虑夹层的功能,如是否需要设置楼梯或电梯等。
在确定夹层方案后,需要进行结构设计和计算。
根据夹层的规格尺寸和高度,设计适当的结构细节,确保夹层能够承受荷载并保证安全。
同时,要确保夹层与原有结构之间的连接牢固可靠,以保证整体结构的稳定性。
夹层的施工过程中,需要进行详细的施工图纸制作和施工方案制定。
根据设计方案和具体施工条件,制定施工计划和安全措施。
在施工过程中,需要注意对原有结构的保护,避免对其产生不必要的破坏。
同时,要注意施工质量的把控,确保夹层的安全性和稳定性。
在夹层方案的实施过程中,需要进行试验和测试,对夹层的结构和使用功能进行验证。
通过对夹层的负荷测试和使用测试,可以评估夹层的性能是否符合设计要求,并进行必要的修改和调整。
最后,夹层方案需要进行完善的装饰和装修。
根据夹层的使用需求和功能,选择合适的装饰材料和装修风格,使夹层与原有建筑形成协调统一的整体效果。
同时,还要考虑夹层的通风、照明和消防等设施的设置,以确保夹层的正常使用。
总之,夹层方案的设计和施工需要考虑多个因素,从调研、设计、施工到装饰,每一步都需要仔细地进行规划和执行。
通过科学合理的夹层方案,可以有效地提高建筑的使用效率,满足人们对于空间的需求,创造更加舒适和实用的建筑环境。
夹层施工方案一、方案背景夹层施工是指在原有建筑结构内增设一层新的夹层结构,以满足增加空间需求或提升建筑功能的目的。
本文将就夹层施工的设计、施工流程及安全措施进行详细介绍。
二、设计方案1. 结构设计夹层结构设计需要考虑原有结构的承重能力、间距、高度等因素,确保施工后整体结构的稳定性和安全性。
2. 材料选择选用适当的材料是夹层施工的关键。
常见的材料有钢材、木材和混凝土等。
材料的选择应根据具体情况及设计要求来定,以保证夹层结构的质量。
3. 建筑尺寸和通风夹层施工需要合理规划建筑尺寸,以确保夹层层高、面积等满足使用需求。
此外,还需要考虑通风和采光等问题,保障使用空间的舒适性和安全性。
三、施工流程1. 准备工作施工前需要进行施工方案的编制并取得相应的批准文件。
同时,还需进行各种材料和设备的准备工作,确保施工进展的顺利进行。
2. 基础处理施工开始前,要对原有建筑的地基及基础进行检查并修复,以满足新夹层结构的要求。
3. 结构搭设夹层施工的核心环节是夹层结构的搭设。
根据设计方案,进行各类材料的组装和安装,同时重点考虑结构的稳定性和合理性。
4. 安全措施在施工过程中,要严格遵守相关安全规定,做好施工现场的安全防护工作。
同时,配备专业人员进行监督和管理,确保施工过程中的人员安全。
四、安全措施1. 施工区域划分将施工区域合理划分并明确标示,确保施工期间人员和物资的有序进出,避免其他人员误入施工现场。
2. 安全防护设施搭设施工脚手架和安全网,为施工人员提供安全工作环境。
同时,设置警示标识和消防设备,预防火灾和其他意外事件的发生。
3. 安全培训对施工人员进行相关安全知识的培训,提高其安全意识和操作技能。
定期组织安全演练,增强应对突发事件的能力。
五、质量控制1. 施工方案审批施工方案需经相关部门审批后方可施工,确保施工过程符合相关法规标准。
2. 施工过程检查施工期间要进行质量检查,确保施工质量达到设计要求。
对存在的问题及时整改,确保夹层施工的质量和安全。
夹层楼板方案夹层楼板是一种常见的建筑结构设计方案,广泛应用于各类建筑物中。
它是指在楼板梁之间增设一层夹层,以便满足建筑物对于承重、隔音和保温等方面的需求。
夹层楼板不仅能够提供稳定的结构支持,还能够提供额外的空间供人们使用。
本文将就夹层楼板的设计原理、材料选择和应用范围等方面进行探讨,以期对读者有所启发。
首先,夹层楼板的设计原理是充分利用楼板梁之间的空间,增加一层层板。
这种设计方案能够在不增加附加建筑面积的情况下,提供额外的使用空间。
对于那些有限的建筑用地而言,夹层楼板方案是一种有效的利用空间的方式。
此外,夹层楼板能够分担楼板梁的承重压力,提高建筑物的整体承重能力。
因此,在高层建筑中,夹层楼板的应用尤为广泛。
其次,夹层楼板的材料选择是夹层楼板方案成功实施的关键。
常见的夹层楼板材料包括钢筋混凝土、木材和轻质骨料混凝土等。
具体选择哪种材料需要根据楼板的具体需求来决定。
例如,在要求楼板承重能力较高的场所,如商业大厦和工厂,常采用钢筋混凝土夹层楼板。
而在一些住宅和办公楼中,木材夹层楼板更为常见。
这些材料都有各自的特点和优缺点,在设计时需要综合考虑。
此外,夹层楼板的应用范围也十分广泛。
除了常见的商业建筑和住宅楼外,夹层楼板还可以应用于其他领域。
例如,在工业厂房中,夹层楼板可以用于增设储物间、办公室或加工工位等,提高空间利用率。
另外,在学校和医院等公共场所,夹层楼板也可以用于分隔不同功能区域,提供更多的活动空间。
因此,夹层楼板的应用范围不仅局限于特定类型的建筑,而是广泛适用于各类建筑物。
需要注意的是,夹层楼板在设计和施工过程中需要充分考虑安全性和可靠性。
设计师和工程师需要进行详细的结构计算和模拟分析,确保夹层楼板能够满足建筑物的要求。
同时,在施工中需要严格按照相关规范和标准进行操作,确保夹层楼板的质量和稳定性。
此外,定期检查和维护夹层楼板也是十分重要的,以保证其长期有效使用。
综上所述,夹层楼板方案是一种有效的利用空间、提高建筑承载能力的设计方案。
钢结构夹层方案摘要:钢结构是现代建筑领域中常用的结构形式之一,其具有高强度、轻质、抗震性能好等优势。
钢结构夹层是一种将两层不同功能的建筑层通过钢结构相连的设计方案。
本文将从钢结构夹层的定义、设计原则、施工流程以及在建筑中的应用等方面进行介绍,旨在为相关专业人士提供一定的参考。
1. 引言钢结构夹层是一种在建筑中常见的结构方案,它通过钢结构搭建两个不同功能的建筑层,并将其垂直相连。
夹层的形式多样,可以是办公区和储藏区的结合,也可以是住宅和商业空间的结合。
钢结构夹层的应用能够充分利用空间,并提高建筑的使用效率。
本文将从以下几个方面对钢结构夹层进行详细的探讨。
2. 设计原则在进行钢结构夹层的设计时,需要考虑以下几个原则:2.1 结构强度:钢结构夹层需要承受较大的荷载,设计中应合理确定各部位的截面尺寸和连接方式,确保结构的强度和稳定性。
2.2 建筑功能:钢结构夹层的建筑功能是设计的重要考虑因素,设计师需要根据建筑需求合理划分夹层的功能区域,并确保其满足相应的功能要求。
2.3 空间利用:钢结构夹层的设计应充分考虑空间利用效率,如通过设置悬挑结构或采用开放式设计来扩大利用面积。
2.4 施工与维护:在设计过程中,需要考虑到施工与后期维护的方便性,合理选择材料,确保施工过程顺利进行,并且保证建筑的长期可维护性。
3. 设计流程钢结构夹层的设计流程一般包括以下几个阶段:3.1 方案设计:根据建筑需求和功能划分,设计师确定钢结构夹层的方案,并进行结构初步设计。
3.2 结构计算与分析:根据方案设计的基础上,进行结构的详细计算与分析,包括结构的强度、抗震性能等。
3.3 施工图设计:在计算分析结果的基础上,设计师进行结构的详细设计,包括节点细化、构件尺寸和连接设计等。
3.4 施工与验收:按照施工图进行施工,同时进行必要的质量检测与验收。
4. 应用案例4.1 办公建筑中的钢结构夹层方案:在办公楼中,通过设置钢结构夹层,可以将办公区和会议区、休闲区等功能区域相连,提供更好的空间利用效率。
局部夹层结构设计方案局部夹层结构设计方案夹层结构是在主结构之间加设局部层面结构,以增加结构的整体承载力和刚度,提高结构的抗震性能和稳定性。
局部夹层结构设计方案包括以下几个步骤:1. 结构选择:根据建筑物的用途、跨度、荷载要求等因素,选择合适的结构体系。
常见的结构体系有框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
2. 局部夹层位置确定:根据结构所需强度、刚度和稳定性要求,确定夹层的位置。
一般夹层可设置在大楼的顶部、底部或者跨度较大的梁上。
3. 夹层布置:根据夹层的功能要求,对局部夹层进行合理布置。
例如,如果需要增加承载能力和抗震性能,可以在夹层中设置剪力墙或者钢筋混凝土束柱。
4. 材料选择:夹层的结构材料一般选择钢材、钢筋混凝土等。
需要根据结构的要求,考虑材料的强度、刚度、抗腐蚀性能等因素,选择合适的材料。
5. 局部夹层的设计计算:根据夹层位置和布置,进行结构的设计计算。
包括夹层的截面尺寸、钢筋配筋、连接方式等的计算。
6. 夹层施工安装:根据施工图纸和设计要求,进行夹层的施工安装。
包括材料的验收、工序的控制、连接节点的施工等。
7. 夹层的验收和监控:在施工过程中,需要进行夹层的验收和监控。
包括材料的强度、规格的检查,夹层结构的焊接、固定等的检查,以确保夹层结构的质量。
局部夹层结构设计方案的优点是能够在保证主结构整体强度和刚度的前提下,通过夹层的加设,进一步提高结构的抗震性能和稳定性。
但在实施过程中,也有一些需要注意的问题,如设计和施工中要考虑夹层与主结构的连接方式、夹层结构与主结构之间的协调和变形等。
因此,在设计夹层结构时需要充分考虑建筑物的整体性能和施工的可行性,才能保证夹层结构的有效性和安全性。
房地产户型的夹层与阁楼设计夹层与阁楼是房地产设计中常见的户型形式,它们在充分利用建筑空间、提高居住舒适度以及满足居住者对多功能性和个性化需求方面具有重要作用。
本文将探讨夹层与阁楼设计的原理、优势以及适用场景。
一、夹层设计夹层,即在房屋中间空间增设的一个局部二楼,通常位于主卧室、客厅或书房等核心区域。
夹层可以将原本单一的空间划分成两层,通过楼梯或踢脚线的方式与主层相连,形成上下两个独立的功能区域。
夹层设计的优势主要表现在以下几个方面:1. 充分利用空间:夹层可以将原本的空间高度利用起来,使得原本的一层变为两层,有效扩大了房屋的使用面积。
特别适合对空间利用率有较高要求的居住者,如家庭人口较多或需求个人工作区的上班族等。
2. 分区明确:夹层的存在可以使得房屋的不同区域有明确的分隔,形成上下两个独立的功能区域。
例如,在主卧室的夹层上方可以设计成储物区或者休闲区,从而提高了生活的便利性和舒适度。
3. 增加层次感:夹层的设计可以使房屋的空间更加丰富多样,增加了居住的层次感。
同时,夹层的存在也可以提升房屋的视觉效果,使整个空间更加开阔、宽敞。
适用场景:夹层设计适用于各种房屋类型,但在小户型中尤其具备灵活性。
例如,对于面积较小的公寓或者复式住宅,夹层可以将楼层分割成两个独立的生活区域,使得空间得到更合理的利用。
二、阁楼设计阁楼设计是将房屋的顶层空间进行改造,增加阁楼板和楼梯等设施,形成一个可居住的区域。
阁楼通常位于房屋顶部,与主楼层相连。
阁楼设计的优势主要表现在以下几个方面:1. 增加使用面积:阁楼设计可以充分利用原本被忽视的屋顶空间,增加房屋的使用面积。
尤其适用于那些有较高楼顶的房屋,可以将阁楼用作额外的卧室、工作室或者储物区等。
2. 独立性强:阁楼通常具备独立的楼梯和进入通道,使其成为一个相对独立的空间。
这为家庭成员提供了良好的私密性,尤其适合作为长辈或年轻人的私人居住区。
3. 环境优雅:阁楼通常位于房屋的顶部,相对较高,可以享受到较好的光照和通风条件。
夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。
一般面板采用强度和刚度比较高的材料,芯子采用密度比较小的材料,如蜂窝芯、泡沫芯和波纹板芯等(如图10.4.1所示)。
夹层结构具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点,因此在飞行器结构上得到了广泛应用。
对结构高度大的翼面结构,蒙皮壁板(尤其是上翼面壁板)采用蜂窝夹层结构取代加筋板,能明显减轻质量;对于结构高度小的翼面结构,如操纵面,采用全高度夹层结构代替梁肋式结构,能带来明显的减重效果。
以复合材料层合板为面板的夹层结构,由于材料的相容性,目前普遍采用Nomex 蜂窝芯子。
图10.4.1 蜂窝夹层结构示图10.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则(1)夹层结构破坏模式夹层结构各种破坏模式如表10.4.1所示。
实际上,结构破坏时几种破坏模式可能同时存在。
此外,夹层结构对低能量冲击和湿热环境敏感,且修补较困难。
设计时,要对各种可能破坏模式进行强度计算,还要进行防潮密封等设计。
(2)夹层结构设计准则夹层结构设计,必须使其在设计载荷作用下满足强度和刚度要求,即:1) 在设计载荷下,面板的面内应力应小于材料强度,或在设计载荷下,面板应变小于设计许用应变。
对于复合材料面板:设计外加载荷=设计载荷。
其中, n 是安全系数,是考虑附加湿热影响的载荷放大系数,。
2) 芯子应有足够的厚度(高度)及刚度,以保证在“设计外加载荷”下,夹层板不发生总体失稳、剪切破坏以及过大的挠度,并保证不发生胶接面剪切破坏。
3) 芯子应有足够的弹性模量和平压强度,以及足够的芯子与面板平拉强度,以保证在“设计外加载荷”下,面板不发生起皱失稳。
4) 面板应足够厚,蜂窝芯格尺寸应合理,以防止在“设计外加载荷”下发生芯格壁失稳及面板发生格间塌陷(即格内面板失稳)。
5) 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷,以防止局部芯子压塌或镶嵌件拉脱。
当集中载荷不可避免时,应采取措施,将载荷分散到其他承力构件上去。
6) 胶粘剂必须具有足够的胶接强度,同时还要考虑耐环境性能和老化性能。
7)碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题。
(通常用一层玻璃纤维布将两m n f ⨯⨯m f 15.1~06.1=m f者隔开再胶接到一起。
8) 对雷达罩等有特殊要求的夹层结构,面板、芯子和胶粘剂选择必须考虑电性能、阻燃、毒性和烟雾等特殊设计要求。
表10.4.1夹层结构破坏模式10.4.2 夹层结构及其选材(1)面板为了避免拉弯耦合效应和固化后引起翘曲变形,上、下面板一般具有相同材料和相同厚度。
对于复合材料,还要使面板铺层相对夹层板中面为镜面对称。
面板选用的材料有:1)铝合金。
如2A12-T4等,视各蜂窝夹层板受载情况的不同,面板厚度最薄为0.15mm,通常选用0.3mm,0.4mm,0.5mm或更厚;2)碳纤维复合材料。
目前常用M40/环氧复合材料、M55J/环氧复合材料等层合板以及M40/环氧和M55J/环氧复合材料的网格面板;3)凯芙拉(Kevlar)纤维复合材料。
为满足电磁波的透波要求,可选用凯芙拉纤维/环氧复合材料,常用的是Kevlar49/环氧复合材料。
4)玻璃布复合材料,如高弹玻璃布/环氧复合材料等。
(2)芯子芯子材料选择应遵循的原则有:芯子材料密度低,有足够的强度和刚度;胶接性能好;与面板的电性能相匹配,避免电偶腐蚀;工艺性能良好,价格低。
对于某些特殊构件,要考虑芯子的电性能、导热性能以及阻燃、防毒和防烟雾性能等。
电性能、导热性以及阻燃、防毒和防烟雾性能等。
蜂窝芯子有铝蜂窝,玻璃纤维蜂窝以及芳纶纸蜂窝(即Nomex蜂窝)。
芯子形状有正六边形、长方形等,一般采用正六边形。
Nomex蜂窝是常用的非金属材料蜂窝,尽管它的模量比同密度的铝蜂窝低很多,强度比铝蜂窝略低,但它有良好的韧性及抗损伤能力,特别是局部损伤后不易产生永久变形。
铝蜂窝芯子材料常用5A02和美国的5052,5056和2024铝合金。
中国蜂窝芯子的标识。
例如5A06-0.03—4.0,其中各项代号相应的意义为:材料—芯格箔厚—芯格边长,即“5A06”表示铝合金牌号;“0.03”表示芯格用的箔材厚度,单位为毫米;“4.0”表示六角形芯格的边长,单位为毫米。
(3)胶粘剂夹层结构中的胶粘剂分为板芯胶、芯与骨架元件(如梁、肋)粘接胶以及芯子与芯子拼接胶三类,其中板芯胶最为重要。
选用板芯胶时要注意,胶在固化过程中会产生挥发成分,这些挥发成分会产生内压,引起局部地区脱胶或气孔;挥发气体可能使芯子裂开或使芯格变形,挥发水分对芯子及胶本身产生腐蚀或降低其性能,因此建议选用挥发成分不大于1/100的胶粘剂。
固化压力是胶接的重要参数,选用胶粘剂时应充分注意并通过一定的工艺试验。
所选胶粘剂,应使芯子与面板在贴合处形成胶瘤,即所谓“填角成形”的能力,以获得足够的胶接强度。
由于芯子加工中较难控制外形容差,所选用胶应有良好的“间隙填充”性能而无须附加强度补偿措施。
胶粘剂本身强度都远大于芯子的强度,因此,对板芯胶强度要求主要是它的韧性指标,胶接夹层结构的韧性是指在静或动载下,胶接抵抗板芯剥离的能力。
剥离强度直接反映了胶接的韧性,是夹层结构设计中必须测量的一个参数。
为了获得良好的耐环境(湿热)性能以及老化性能,板芯胶一般采用胶膜形式。
板芯胶应与其他配套胶以及相关的面板材料具有良好的相容性。
10.4.3 夹层结构设计不同的设计对成本影响极大,如图10.4.2所示的端头闭合设计,图10.4.2(a)比图(b)要好,图(c)通过增加芯子密度代替梁肋费用更低。
因此,设计者应了解制造工艺及方法,使设计的夹层结构制造成本低。
同一夹层结构可根据外载的分布情况,使用不同密度的芯子,用芯—芯胶将它们拼接。
但是,当夹层结构几何尺寸较小,芯材拼接块数较多时,拼接胶的质量往往会抵消不同密度芯子所省下的质量,这时不宜采用这种方法进行设计。
夹层结构经常使用螺接或铆接传递高载荷,但机械连接会降低夹层结构疲劳寿命,因此,设计时应尽量避免铆钉过多过密。
铆接时尽量采用压铆,减少对夹层结构的冲击。
图10.4.2 蜂窝夹层板端头闭合设计为保证芯子平滑切割,避免使用“起伏”切割(也称“松弛切割”),应根据面板应力分布,利用铺层丢层设计逐渐改变面板厚度。
蜂窝芯子切割中的外形公差可用胶膜填补。
当芯子切割形面误差较大时,可用预先固化的玻璃纤维垫板填补,如图10.4.3所示。
夹层结构胶接固化时,为增加胶接强度,要求施加一定的固化压力,压力达不到的地方,用膨胀发泡胶达到胶接的目的。
如图10.4.4所示,梁凸缘内侧与蜂窝连接处用带状泡沫胶J —118胶接。
胶带膨胀后的厚度为原厚度的2.5倍。
图10.4.3 芯子切割凹陷填补 图10.4.4 夹层结构固化压力要求夹层结构的设计步骤与设计对象及使用的分析方法有关。
目前,航空航天结构常用全高度蜂窝结构,其形面及外形复杂,夹层结构支持条件也不规则。
而有限元法具有数据反馈快、修改尺寸方便的优点,并已被广泛应用于航空航天领域,因此,有限元素法已成为夹层结构设计分析的重要手段。
结构设计的步骤如下所述。
第一步:根据外载大小,初步确定夹层结构形式及尺寸。
对于全高度翼面夹层结构,外形已固定,可选择的仅为芯子密度及面板厚度。
芯子密度可根据局部压力或吸力大小,先确定平拉或平压应力后,再按公式确定,即:按芯子的许用平压(或平拉)强度[]等于3倍平压(或平拉)应力,选择芯子规格和尺寸;面板应尽可能薄,并按层合板设计方法进行设计。
对于长宽比大于3的夹层板,初步确定其结构尺寸时,可将其等效成单位宽度的梁进行设计计算,梁的长度与板的长度相等。
第二步:根据初定结构,用有限元法(或工程设计计算方法)确定内力及支反力。
c σc c []/3σσ=c σc σ第三步:根据第二步的分析结果,按强度准则修改芯子密度及面板厚度。
第四步:根据修改后的结构尺寸,再进行有限元应力分析,并进行详细的强度校核,检查其强度。
刚度和稳定性是否满足要求。
重复第三至第四步,直至得到合适的设计结果。
10.4.4 夹层结构细节(1)边缘闭合设计边缘闭合是夹层结构设计特有的的问题,若边缘处还需与其他结构件连接,则要补强。
边缘闭合有两种基本形式:面板折成斜面闭合,(如图10.4.5)和边缘连接件闭合(如图10.4.6)。
(a)共固化(b)二次固化图10.4.5 边缘斜面闭合设计① 边缘斜面闭合设计边缘斜面闭合(补强)设计从载荷传递路线考虑有以下几点:• 斜面角度应不大于30°;• 面板在过渡区逐段增强;• 边缘厚度应大于(螺钉或铆钉)连接所需最小厚度;• 工艺可以是共固化成形,也可以二次固化成形。
② 边缘连接件闭合设计边缘连接件有槽形和Z形等剖面闭合方式。
边缘连接件与蜂窝夹层板结合面主要传递剪切载荷,接头加强区的面板应加厚,加强区的宽度应为接头胶接区宽度的2.5~3倍。
图10.4.6 边缘连接件闭合示意图(2)芯子增强设计夹层结构由于垂面载荷作用或强度、刚度要求等原因,芯子需要增强。
一般采取充填树脂胶、局部芯子加密、加入垫块或成形件等办法增强芯子,如图10.4.7所示。
图10.4.7 夹层板增强设计示意图(3)防潮密封设计蜂窝夹层结构防潮设计措施有以下两点:复合材料面板表面涂密封剂,如H101~H103封孔剂,W06-2Ⅱ底漆和Wof-1Ⅱ面0漆;密封所有水分可能浸入蜂窝芯格的通道,密封措施如图10.4.8所示。
图10.4.8 防潮密封措施当然,适当增加复合材料面板厚度,提高其抗冲击分层能力,也可减少水分浸入通道。
(4)受侧压夹层板边缘支持的设计建议夹层板受侧压作用,边缘支持设计应避免发生面板弯曲引起的平拉伸分层开裂,如图10.4.9(a)所示为不满意设计。
为此,应在夹层板边缘处将蜂窝削成斜面、面板闭合与支持结构胶接连接,结合面承受剪切载荷,如图10.4.9(b)所示为满意设计。
(a)不满意设计(b)满意设计图10.4.9 蜂窝壁板受侧压时边缘支持设计对比。