本发明专利技术涉及一种结构构件温升实验装置及使用方法。确定测点，布置热电偶；将试件通过装置升到指定的高度，火源装置位于试件下方，冷却水处于循环状态，关闭阀Ⅰ和水泵，同时阀Ⅱ和油泵打开，向水油转输箱和漏斗形燃烧器内注入油类燃料；点燃油类燃料，同时启动阀Ⅱ和油泵，通过液位指示器监视油类燃料的液位情况，并维持漏斗形燃烧器内油类燃料的液位基本恒定；实验即将结束时，关闭阀Ⅱ和油泵，同时打开阀Ⅰ和水泵，向水油转输箱内注入水，直至油类燃料完全燃尽，实验结束，温度数据采集装置存储每个测点的时间‑温度数据。结构简单、组成部分布置灵活、整体安全性高、实验操作简便、重复利用性好、对实验试件适用性强、获得实验数据丰富。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程领域，具体涉及用于结构构件温升实验研究的一种结构构件温升实验装置及使用方法。
技术介绍
火灾下建筑结构的倒塌给人民群众的生命财产造成了巨大的损失。火灾发生时，结构构件受火源的辐射传热作用和高温烟气的辐射传热、对流换热作用，内部温度不断升高，自身材料力学性能不断劣化。当结构的抗力不足以抵抗外荷载作用时，即发生整体建筑结构的倒塌。影响上述过程的主要因素包括：实际建筑火灾规模的大小及建筑内部环境、结构构件与火源的空间位置关系、结构构件自身特性等。结构构件自身特性主要体现在：构件类型（如：梁、板、大跨空间结构构件）、组成材料、截面形式等。当前，结合可能发生的火灾，进行结构的整体安全性分析在工程领域显得尤为迫切。受实验条件限制，1:1实际建筑结构的火灾实验罕有进行。建筑结构火灾下整体安全性分析通常采用有限元数值计算的方法。在该方法中，处于建筑空间内不同位置、不同自身特性结构构件的温度数据是数值计算的重要输入参数之一，对分析结果的准确性影响极大。现有的技术中，结构构件需满足的耐火极限由《建筑设计防火规范》（GB 50016）规定，如一级耐火等级的楼板构件需达到1.50小时的耐火极限，相应的实验在标准火灾实验炉（水平构件耐火实验炉、垂直构件耐火实验炉、柱炉）内开展，实验炉的操作及结构构件所处的炉温环境由《建筑构件耐火试验方法》（GB/T 9978）规定。对结构构件，上述规范基于被动防火设计的思想，主要用于指导结构构件的防火设计和相应的耐火极限检测，且标准火灾实验炉的炉温环境单一，不能反映不同类型建筑内可能发生火灾的规模大小；炉体装置的规格尺寸及试件安装放置方式未考虑结构构件的空间位置特点。因此直接使用标准火灾实验中获得的结构构件温度数据，无法从实际建筑结构特点的角度发现影响火灾下结构整体性能的关键构件，无法经济的指导建筑内部消防设置的布置，用于开展火灾下结构整体安全性分析将带来很大的误差，指导意义有限。
技术实现思路
鉴于现有技术的状况，本专利技术提供了一种结构构件温升实验装置及使用方法，克服了现有技术中不能反映不同类型建筑内可能发生火灾的规模大小，未考虑结构构件的空间位置特点的不足，能够根据需要开展不同火源类型、火源规模，处于空间不同位置及放置方式的，不同类型、组成材料、截面形式的构件温升实验研究。获得的构件温度数据可以输入有限元计算软件用于火灾下结构整体安全性分析，进而发现影响火灾下结构整体性能的关键构件，指导实际建筑火灾易发部位的结构构件防火保护、建筑内消防设施的优化布置以及开展潜在火灾下建筑结构整体倒塌破坏的风险分析。本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种结构构件温升实验装置，其特征在于：包括立柱、缆索、滑轮、横梁、盖板、火源装置、移动车、轨道，数根立柱的底部固定于地面，每根立柱的顶部固接一个滑轮，在对称设置的两排数根立柱内侧，分别设有一根横梁，两根横梁的上端与数根缆索的一端连接，数根缆索的另一端分别穿过滑轮系在每根立柱外侧上设有的索把上，调整数根缆索的长度，两根横梁可上下移动；在每根横梁下端，间隔的设有数根挂索Ⅰ、数根挂索Ⅱ，对称设置的两根横梁两侧的数根挂索Ⅱ的下端，分别与两块所述盖板上的吊耳Ⅰ连接，两块盖板间隔设置在两排数根立柱之间的两根横梁的下方，所述轨道设置在两排数根立柱间中心线处的地面上，所述移动车设置在轨道上，所述火源装置设置在移动车上，火源装置可随移动车沿轨道前后移动；所述火源装置包括漏斗形燃烧器、冷却箱、水油转输箱、液位指示器、冷却水进管、冷却水排管、安全水补充管、补油管、三角形冷却水隔板、散热片；所述漏斗形燃烧器锥形内表面设有液位刻度线；所述水油转输箱一侧焊接有安全水补充管、补油管，水油转输箱另一侧焊接有液位指示器；所述冷却箱箱体外的一侧，分别焊接冷却水进管、冷却水排管，冷却箱焊接固定在水油转输箱上；沿所述漏斗形燃烧器锥形外表面焊接数圈散热片，漏斗形燃烧器置于冷却箱中，漏斗形燃烧器的颈部圆管穿过冷却箱的底面板伸入水油转输箱内与液位指示器的一端焊接在一起，漏斗形燃烧器上端与冷却箱侧壁焊接固定，颈部圆管与冷却箱的底面板焊接固定，所述三角形冷却水隔板设置在冷却箱内，三角形冷却水隔板相互垂直的两边分别与冷却箱的内表面侧壁及底面板焊接在一起，三角形冷却水隔板斜边穿过数圈散热片与漏斗形燃烧器锥形外表面焊接固定，三角形冷却水隔板将冷却水进管、冷却水排管隔开。一种采用结构构件温升实验装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，第一步，按照实验方案确定的测点布置位置，在楼板试件或梁试件周围及内部设置热电偶若干；第二步，将缆索从立柱的索把上解开，同步缓慢放松两侧数根缆索，将两根横梁高度降至临近地面的适当高度；将楼板试件设置在两块盖板之间，两块盖板相对应的边缘贴紧楼板试件两侧面，且使盖板上表面和楼板试件上表面平齐，数根挂索Ⅰ的下端系于楼板试件的吊耳Ⅱ上，或将梁试件设置在两块盖板之间，两块盖板相对应的边缘贴紧梁试件两侧面，且使盖板上表面和梁试件上表面平齐，数根挂索Ⅰ的下端系于梁试件的吊耳Ⅲ上；第三步，同步缓慢提升两侧数根缆索，直至楼板试件或梁试件达到实验方案指定的水平高度，将数根缆索自由端分别系在立柱的索把上，或先缓慢同步提升一侧数根缆索，使楼板试件或梁试件两端形成实验方案指定的高度差，再同步缓慢提升两侧数根缆索，直至楼板试件或梁试件较低的一端达到实验方案指定的高度，将数根缆索自由端系在立柱的索把上；第四步，沿着轨道拖动移动车，使火源装置位于楼板试件或梁试件几何中心铅直线的正下方，或沿着轨道拖动移动车，使火源装置与楼板试件或梁试件几何中心铅直线保持实验方案指定的水平距离；第五步，通过管路将冷却水进管与置于冷却水箱中的循环泵连接，通过管路将冷却水排管与冷却水箱连接，将安全水补充管通过阀Ⅰ与置于水箱中的水泵连接，将补油管通过阀Ⅱ与置于油类燃料箱中的油泵连接，将温度数据采集装置与数个热电偶的引线端连接；第六步，启动温度数据采集装置，观察测点温度实时变化情况，启动循环泵，以一定流量通过冷却水进管向冷却箱内注入冷却水，冷却水通过冷却水排管排入冷却水箱中，使冷却水处于循环状态，将阀Ⅰ和水泵关闭，同时阀Ⅱ和油泵打开，以一定流量通过补油管向水油转输箱和漏斗形燃烧器内注入油类燃料，当油类燃料液面升至漏斗形燃烧器锥形内表面的液位刻度线时，关闭阀Ⅱ和油泵；第七步，点燃漏斗形燃烧器锥形内表面油类燃料，同时启动阀Ⅱ和油泵，按照实验方案确定的供油流量，通过补油管向水油转输箱内持续稳定注入油类燃料，通过液位指示器监视油类燃料的液位情况，维持漏斗形燃烧器锥形内表面油类燃料的液位基本恒定；第八步，按照实验方案确定实验时长，在实验即将结束时，关闭阀Ⅱ和油泵，同时打开阀Ⅰ和水泵，按照实验方案确定的供油流量，通过安全水补充管向水油转输箱内持续稳定注入水，直至油类燃料完全燃尽，实验结束，关闭阀Ⅰ和水泵，按照实验方案，待楼板试件或梁试件测点温度下降到指定数值后，温度数据采集装置存储每个测点的时间-温度数据，关闭温度数据采集装置，实验结束。本专利技术的有益效果是：本专利技术的实验装置具有结构简单、组成部分布置灵活、整体安全性高、实验操作简便、重复利用性好、对实验试件适用性强、获得实验数据丰富等特点。通过提升装置中高度足够的立柱及缆索、滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结构构件温升实验装置，其特征在于：包括立柱（1）、缆索（2）、滑轮（3）、横梁（4）、盖板（5）、火源装置（6）、移动车（7）、轨道（8），数根立柱（1）的底部固定于地面，每根立柱（1）的顶部固接一个滑轮（3），在对称设置的两排数根立柱（1）内侧，分别设有一根横梁（4），两根横梁（4）的上端与数根缆索（2）的一端连接，数根缆索（2）的另一端分别穿过滑轮（3）系在每根立柱（1）外侧上设有的索把（1‑1）上，调整数根缆索（2）的长度，两根横梁（4）可上下移动；在每根横梁（4）下端，间隔的设有数根挂索Ⅰ（4‑1）、数根挂索Ⅱ（4‑2），对称设置的两根横梁（4）两侧的数根挂索Ⅱ（4‑2）的下端，分别与两块所述盖板（5）上的吊耳Ⅰ（5‑1）连接，两块盖板（5）间隔设置在两排数根立柱（1）之间的两根横梁（4）的下方，所述轨道（8）设置在两排数根立柱（1）间中心线处的地面上，所述移动车（7）设置在轨道（8）上，所述火源装置（6）设置在移动车（7）上，火源装置（6）可随移动车（7）沿轨道（8）前后移动；所述火源装置（6）包括漏斗形燃烧器（6‑1）、冷却箱（6‑2）、水油转输箱（6‑3）、液位指示器（6‑4）、冷却水进管（6‑5）、冷却水排管（6‑6）、安全水补充管（6‑7）、补油管（6‑8）、三角形冷却水隔板（6‑9）、散热片（6‑10）；所述漏斗形燃烧器（6‑1）锥形内表面设有液位刻度线（6‑1‑1）；所述水油转输箱（6‑3）一侧焊接有安全水补充管（6‑7）、补油管（6‑8），水油转输箱（6‑3）另一侧焊接有液位指示器（6‑4）；所述冷却箱（6‑2）箱体外的一侧，分别焊接冷却水进管（6‑5）、冷却水排管（6‑6），冷却箱（6‑2）焊接固定在水油转输箱（6‑3）上；沿所述漏斗形燃烧器（6‑1）锥形外表面焊接数圈散热片（6‑10），漏斗形燃烧器（6‑1）置于冷却箱（6‑2）中，漏斗形燃烧器（6‑1）的颈部圆管（6‑1‑2）穿过冷却箱（6‑2）的底面板伸入水油转输箱（6‑3）内与液位指示器（6‑4）的一端焊接在一起，漏斗形燃烧器（6‑1）上端与冷却箱（6‑2）侧壁焊接固定，颈部圆管（6‑1‑2）与冷却箱（6‑2）的底面板焊接固定，所述三角形冷却水隔板（6‑9）设置在冷却箱（6‑2）内，三角形冷却水隔板（6‑9）相互垂直的两边分别与冷却箱（6‑2）的内表面侧壁及底面板焊接在一起，三角形冷却水隔板（6‑9）斜边穿过数圈散热片（6‑10）与漏斗形燃烧器（6‑1）锥形外表面焊接固定，三角形冷却水隔板（6‑9）将冷却水进管（6‑5）、冷却水排管（6‑6）隔开。...
【技术特征摘要】
1.一种结构构件温升实验装置，其特征在于：包括立柱（1）、缆索（2）、滑轮（3）、横梁（4）、盖板（5）、火源装置（6）、移动车（7）、轨道（8），数根立柱（1）的底部固定于地面，每根立柱（1）的顶部固接一个滑轮（3），在对称设置的两排数根立柱（1）内侧，分别设有一根横梁（4），两根横梁（4）的上端与数根缆索（2）的一端连接，数根缆索（2）的另一端分别穿过滑轮（3）系在每根立柱（1）外侧上设有的索把（1-1）上，调整数根缆索（2）的长度，两根横梁（4）可上下移动；在每根横梁（4）下端，间隔的设有数根挂索Ⅰ（4-1）、数根挂索Ⅱ（4-2），对称设置的两根横梁（4）两侧的数根挂索Ⅱ（4-2）的下端，分别与两块所述盖板（5）上的吊耳Ⅰ（5-1）连接，两块盖板（5）间隔设置在两排数根立柱（1）之间的两根横梁（4）的下方，所述轨道（8）设置在两排数根立柱（1）间中心线处的地面上，所述移动车（7）设置在轨道（8）上，所述火源装置（6）设置在移动车（7）上，火源装置（6）可随移动车（7）沿轨道（8）前后移动；所述火源装置（6）包括漏斗形燃烧器（6-1）、冷却箱（6-2）、水油转输箱（6-3）、液位指示器（6-4）、冷却水进管（6-5）、冷却水排管（6-6）、安全水补充管（6-7）、补油管（6-8）、三角形冷却水隔板（6-9）、散热片（6-10）；所述漏斗形燃烧器（6-1）锥形内表面设有液位刻度线（6-1-1）；所述水油转输箱（6-3）一侧焊接有安全水补充管（6-7）、补油管（6-8），水油转输箱（6-3）另一侧焊接有液位指示器（6-4）；所述冷却箱（6-2）箱体外的一侧，分别焊接冷却水进管（6-5）、冷却水排管（6-6），冷却箱（6-2）焊接固定在水油转输箱（6-3）上；沿所述漏斗形燃烧器（6-1）锥形外表面焊接数圈散热片（6-10），漏斗形燃烧器（6-1）置于冷却箱（6-2）中，漏斗形燃烧器（6-1）的颈部圆管（6-1-2）穿过冷却箱（6-2）的底面板伸入水油转输箱（6-3）内与液位指示器（6-4）的一端焊接在一起，漏斗形燃烧器（6-1）上端与冷却箱（6-2）侧壁焊接固定，颈部圆管（6-1-2）与冷却箱（6-2）的底面板焊接固定，所述三角形冷却水隔板（6-9）设置在冷却箱（6-2）内，三角形冷却水隔板（6-9）相互垂直的两边分别与冷却箱（6-2）的内表面侧壁及底面板焊接在一起，三角形冷却水隔板（6-9）斜边穿过数圈散热片（6-10）与漏斗形燃烧器（6-1）锥形外表面焊接固定，三角形冷却水隔板（6-9）将冷却水进管（6-5）、冷却水排管（6-6）隔开。2.根据权利要求1所述的一种结构构件温升实验装置，其特征在于：两块所述的盖板（5）间相对的边缘除外，在每块盖板（5）余下的三个边缘上分别设有挡烟垂幔，垂幔采用防火纤维布。3.一种采用权利要求1所述的结构构件温升实验装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，第一步，按照实验方案确定的测点布置位置，在楼板试件（9）或梁试件（11）周围及内部设置热电偶（10）若干；第二步，将缆索（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪照鹏，尹亮，范峰，崔海浩，彭磊，马会环，黄鑫，原志红，
申请(专利权)人：公安部天津消防研究所，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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