【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程领域,具体涉及用于空间结构节点火灾下性能研究的空间结构节点火灾行为实验装置及方法。
技术介绍
空间结构以其独特的造型效果被广泛的应用在体育场馆、文化场馆等公共建筑中。节点作为实现造型表达的载体,重要性可见一斑。当前,多起火灾诱发的建筑结构倒塌事故给人民群众生命财产造成了巨大损失。火灾事故对应用空间结构的公共建筑也未幸免。且此类建筑具有使用功能丰富、内部净空较高、屋盖造型新颖等特点,凸显了火灾荷载规模不确定、结构构件空间位置高差大、节点样式、构成材料种类多及所受荷载差异等情况。对结合可能发生的火灾,开展节点在火灾环境下的行为研究,进而开展空间结构的整体安全性分析提出了挑战。现有的技术中,1、节点的行为研究多聚焦于常温力学性能,已基于相同的研究目的,不同的节点样式开发了多种常温实验装置,测试获得了节点受弯状态的弯矩-转角关系、轴向拉压状态的力-位移关系等数据,用于常温下的空间结构整体安全性分析;2、受实验条件、经济因素限制,足尺寸及缩尺寸的空间结构的火灾下坍塌实验罕有进行。空间结构的火灾下整体安全性分析通常采用有限元数值计算的方法,即通过建立特定空间结构的烟气分析有限元模型,设置火灾场景,计算并获得空间中不同节点周围烟气的时间-温度关系,进而通过简化计算方法获得节点表面的时间-温度关系,用于整体结构分析。有限元模型的精度、内置算法的可靠性,简化计算带来的误差都将影响整体安全性分析的精确,且缺乏实验佐证;3、现有梁、板、柱、墙等结构构件的火灾实验主要在火灾实验炉内进行,需满足《建筑设计防火规范》(GB50016)规定的耐火极限和《建筑构件 ...
【技术保护点】
一种空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:包括提升装置Ⅰ(1)、提升装置Ⅱ(2)、加载装置(3)、火源装置(4)、烟气围护装置(5)、滑车(6)、滑道(7);所述提升装置Ⅰ(1)包括立柱(1‑1)、滑轮Ⅰ(1‑2)、提升索Ⅰ(1‑3);所述立柱(1‑1)上间隔设有数个销孔Ⅰ(1‑1‑3),立柱(1‑1)顶端固接一个滑轮Ⅰ(1‑2),立柱(1‑1)外侧底端固定有索把Ⅰ(1‑1‑1);所述提升装置Ⅱ(2)包括提升架(2‑1)、滑轮Ⅱ(2‑2)、提升索Ⅱ(2‑3)、安全滑道(2‑4)、插销Ⅱ(2‑4‑2)、安全插销(2‑4‑4)、升降套头(2‑1‑1)、水平梁(2‑1‑2)、斜撑梁(2‑1‑3)、外圈梁(2‑1‑4)、内圈梁(2‑1‑5)、圈连梁(2‑1‑6)、吊耳Ⅰ(2‑1‑7);四个所述升降套头(2‑1‑1)之间分别固定一根水平梁(2‑1‑2),四根斜撑梁(2‑1‑3)的一端分别与四个升降套头(2‑1‑1)固定,另一端分别固定于外圈梁(2‑1‑4)的外侧面,每个升降套头(2‑1‑1)的上表面固定有一个吊耳Ⅰ(2‑1‑7);数根圈连梁(2‑1‑6)的一端间隔的固定于外圈梁(2‑1‑4) ...
【技术特征摘要】
1.一种空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:包括提升装置Ⅰ(1)、提升装置Ⅱ(2)、加载装置(3)、火源装置(4)、烟气围护装置(5)、滑车(6)、滑道(7);所述提升装置Ⅰ(1)包括立柱(1-1)、滑轮Ⅰ(1-2)、提升索Ⅰ(1-3);所述立柱(1-1)上间隔设有数个销孔Ⅰ(1-1-3),立柱(1-1)顶端固接一个滑轮Ⅰ(1-2),立柱(1-1)外侧底端固定有索把Ⅰ(1-1-1);所述提升装置Ⅱ(2)包括提升架(2-1)、滑轮Ⅱ(2-2)、提升索Ⅱ(2-3)、安全滑道(2-4)、插销Ⅱ(2-4-2)、安全插销(2-4-4)、升降套头(2-1-1)、水平梁(2-1-2)、斜撑梁(2-1-3)、外圈梁(2-1-4)、内圈梁(2-1-5)、圈连梁(2-1-6)、吊耳Ⅰ(2-1-7);四个所述升降套头(2-1-1)之间分别固定一根水平梁(2-1-2),四根斜撑梁(2-1-3)的一端分别与四个升降套头(2-1-1)固定,另一端分别固定于外圈梁(2-1-4)的外侧面,每个升降套头(2-1-1)的上表面固定有一个吊耳Ⅰ(2-1-7);数根圈连梁(2-1-6)的一端间隔的固定于外圈梁(2-1-4)内侧面,另一端间隔的固定于内圈梁(2-1-5)的外侧面,外圈梁(2-1-4)与内圈梁(2-1-5)几何对中且处于同一水平面;四个升降套头(2-1-1)、四根水平梁(2-1-2)、四根斜撑梁(2-1-3)、外圈梁(2-1-4)、数根圈连梁(2-1-6)、内圈梁(2-1-5)互相接连共同构成一个锥台形框架结构的提升架(2-1);在外圈梁(2-1-4)上表面间隔的固定三个滑轮Ⅱ(2-2),三根安全滑道(2-4)垂直的固定在外圈梁(2-1-4)下表面,每根安全滑道(2-4)的竖直中心线与对应的每个滑轮Ⅱ(2-2)的竖直中心线重合;安全滑道(2-4)的外侧底端设有索把Ⅱ(2-4-1),在安全滑道(2-4)的内侧底端设有一个安全销孔(2-4-5),在安全销孔(2-4-5)以上部分的安全滑道(2-4)间隔设有数个贯通销孔Ⅱ(2-4-3);所述加载装置(3)包括H截面环梁(3-1)、支座(3-2)、悬托架(3-3),对六根H截面型钢(3-1-5)两端分别进行切削,开口向上水平放置,每两根H截面型钢夹角120°,焊接组成H截面环梁(3-1),环梁(3-1)向上连通的开口为闭环式配重槽(3-1-1),三个滑道槽(3-1-4)间隔的设置于六根H截面型钢(3-1-5)连接处的外侧角部,每个滑道槽(3-1-4)内壁上设有一个销孔Ⅲ(3-1-3),三个吊耳Ⅱ(3-1-2)的一端分别固定于滑道槽内壁的上端,另一端分别固定于H截面型钢(3-1-5)连接处的内侧上端,每个H截面型钢(3-1-5)的内侧面分别设有一套支座(3-2);四根所述立柱(1-1)底端固定于地面,所述提升装置Ⅱ(2)四个升降套头(2-1-1)分别套装在四根立柱(1-1)的柱身上,四根提升索Ⅰ(1-3)的一端分别与所述提升装置Ⅱ(2)上的四个吊耳Ⅰ(2-1-7)连接,另一端分别穿过四个滑轮Ⅰ(1-2)系在每根立柱(1-1)外侧的索把Ⅰ(1-1-1)上,同时调整四根提升索Ⅰ(1-3)的长度,升降套头(2-1-1)在四根立柱(1-1)的柱身上可上下移动,四个插销Ⅰ(1-1-2)分别插入升降套头(2-1-1)下方设置于立柱(1-1)上邻近的销孔Ⅰ(1-1-3)内,将提升装置Ⅱ(2)固定在一定高度;所述加载装置(3)设置在提升装置Ⅱ(2)内部,提升装置Ⅱ(2)的三根安全滑道(2-4)对应插入加载装置(3)上的三个滑道槽(3-1-4)中,三根提升索Ⅱ(2-3)的一端分别与加载装置(3)上的吊耳Ⅱ(3-1-2)连接,另一端分别穿过滑轮Ⅱ(2-2)系在每根安全滑道(2-4)外侧底端的索把Ⅱ(2-4-1)上,同时调整数根提升索Ⅱ(2-3)的长度,加载装置(3)在三根辅助滑道(2-4)上可上下移动,三个插销Ⅱ(2-4-2)分别穿过三根辅助滑道(2-4)上处于相同高度的三个销孔Ⅱ(2-4-3),并插入所述加载装置(3)上的三个销孔Ⅲ(3-1-3)内,将加载装置(3)固定在一定高度,三个安全插销(2-4-4)分别插入三根辅助滑道(2-4)的三个安全销孔(2-4-5)内,防止加载装置(3)的滑落;在烟气围护装置(5)上设置六对穿链孔(5-3),烟气围护装置(5)设置在H截面环梁(3-1)上,六个所述悬托架(3-3)的每对悬链(3-3-1)上端分别穿过烟气围护装置(5)上的六对穿链孔(5-3)固定在内圈梁(2-1-5)上;六对悬链(3-3-1)下段处于烟气围护装置(5)下方空间;所述滑道(7)设置在地面上,所述滑车(6)设置在滑道(7)上,所述火源装置(4)设置在滑车(6)上,火源装置(4)置于加载装置(3)的下方。2.根据权利要求1所述的空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:所述火源装置(4)自下而上由电子磅秤(4-1)、隔热毡(4-2)、托盘(4-3)、木垛(4-4)构成。3.根据权利要求1所述的空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:所述烟气围护装置(5)包括防火板(5-1)、防火棉(5-2),两层防火板(5-1)之间填充防火棉(5-2)。4.根据权利要求1所述的空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:所述烟气围护装置(5)还包括在H截面环梁(3-1)外侧下部的六个边缘分别设挡烟垂幔,垂幔采用防火纤维布。5.根据权利要求1所述的空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:所述支座(3-2)包括支座母头(3-2-1)、支座公头Ⅰ(3-2-2)或支座公头Ⅱ(3-2-3)、支座插销(3-2-4),支座公头Ⅰ(3-2-2)通过支座插销(3-2-4)与支座母头(3-2-1)连接,或支座公头Ⅱ(3-2-3)通过支座插销(3-2-4)与支座母头(3-2-1)连接。6.根据权利要求5所述的空间结构节点火灾行为实验装置,其特征在于:所述支座母头(3-2-1)前端为凹形,支座母头(3-2-1)的前端两肢由两片倒角板(3-2-1-4)构成,两片倒角板(3-2-1-4)之间为腋槽Ⅰ(3-2-1-5),在两片倒角板(3-2-1-4)的面上垂直间隔的设有双销孔Ⅰ(3-2-1-1)、双销孔Ⅱ(3-2-1-2)、双销孔Ⅲ(3-2-1-3),在支座母头(3-2-1)的后端矩形板上设有数个固定栓孔(3-2-1-6);所述支座公头Ⅰ(3-2-2)矩形板的前面上水平设有两片试件板Ⅰ(3-2-2-4),两片试件板Ⅰ(3-2-2-4)之间垂直设有两片试件板Ⅱ(3-2-2-5),两片试件板Ⅱ(3-2-2-5)之间为腋槽Ⅱ(3-2-2-7),在两片试件板Ⅰ(3-2-2-4)、两片试件板Ⅱ(3-2-2-5)上分别设有数个试件栓孔(3-2-2-6),支座公头Ⅰ(3-2-2)矩形板的后面上垂直设有凸起板Ⅰ(3-2-2-8),在凸起板Ⅰ(3-2-2-8)的面上垂直间隔的设有单销孔Ⅰ(3-2-2-1)、单销孔Ⅱ(3-2-2-2)、单销孔Ⅲ(3-2-2-3);所述支座公头Ⅱ(3-2-3)矩形板的前面上设有一圈环形浅槽(3-2-3-4),支座公头Ⅱ(3-2-3)矩形板的后面上垂直设有凸起板Ⅱ(3-2-3-5),在凸起板Ⅱ(3-2-3-5)的面上垂直间隔的设有单销孔Ⅳ(3-2-3-1)、单销孔Ⅴ(3-2-3-2)、单销孔Ⅵ(3-2-3-3);所述支座公头Ⅰ(3-2-2)凸起板Ⅰ(3-2-2-8)插入支座母头(3-2-1)的腋槽Ⅰ(3-2-1-5)中,双销孔Ⅰ(3-2-1-1)、双销孔Ⅱ(3-2-1-2)、双销孔Ⅲ(3-2-1-3)分别与单销孔Ⅰ(3-2-2-1)、单销孔Ⅱ(3-2-2-2)、单销孔Ⅲ(3-2-2-3)对正,通过三个支座插销(3-2-4)将支座公头Ⅰ(3-2-2)连接在支座母头(3-2-1)上;或通过一个支座插销(3-2-4)插入双销孔Ⅱ(3-2-1-2)和单销孔Ⅱ(3-2-2-2)中将支座公头Ⅰ(3-2-2)连接在支座母头(3-2-1)上;或支座公头Ⅱ(3-2-3)凸起板Ⅱ(3-2-3-5)插入支座母头(3-2-1)的腋槽Ⅰ(3-2-1-5)中,双销孔Ⅰ(3-2-1-1)、双销孔Ⅱ(3-2-1-2)、双销孔Ⅲ(3-2-1-3)分别与单销孔Ⅳ(3-2-3-1)、单销孔Ⅴ(3-2-3-2)、单销孔Ⅵ(3-2-3-3)对正,通过三个支座插销(3-2...
【专利技术属性】
技术研发人员:倪照鹏,尹亮,范峰,路世昌,马会环,
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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