一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置，包括实验装置主体、燃烧室、称重装置、模拟火源以及配套测控系统，实验装置主体包括数层建筑框架构造和楼梯；燃烧室位于实验装置除顶层外的任一层，燃烧室的墙壁及天花采用高温防火保护材料进行防火保护；称重装置包括电子磅秤及高温隔热垫块；测控系统包括温度测量装置、辐射热流密度测量装置及数据采集系统。火源采用木垛火，模拟火灾荷载密度为300MJ/m

A Full-Size Simulated Glass Curtain Wall Building Fire Experimental Device

【技术实现步骤摘要】
一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置
本技术涉及一种建筑玻璃幕墙火灾模拟实验装置，特别涉及一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置。
技术介绍
随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的推进，大量高层、超高层建筑和城市大型综合性建筑不断涌现。与传统的建筑外墙相比，玻璃幕墙具有透明、自重轻、强度高和装饰性好的优点，因此在建筑业高速发展的背景下，玻璃建筑在高层、超高层建筑和大型综合性建筑中得到了越来越广泛的应用。据统计，中国已拥有的建筑玻璃幕墙超过2亿m2，占全世界总量的85%以上。随着玻璃幕墙在现代建筑中的应用越来越广泛，其消防安全问题也日益突出。玻璃幕墙主要采用的玻璃、金属板、铝材和钢材等材料均不耐火，当受热或遇火烧时易破碎、变形、毁坏而造成幕墙大面积掉落，导致火势从幕墙破碎的洞口卷入上层室内；如果幕墙与楼板、房间墙之间的缝隙处理不当，烟气和火焰会向上蔓延和扩散，酿成大的灾难。玻璃幕墙层间防火系统作为整个建筑防火系统中一项重要的措施在火灾条件下能阻止或延缓火势的竖向蔓延，并为消防灭火救援提供便利。近年来国内外发生了多起高层建筑火灾，都与玻璃幕墙的防火设计和施工不当有关。2005年西班牙马德里28层的Windsor大厦发生火灾，由于玻璃幕墙与楼板间的防火封堵系统脱落，火灾迅速蔓延并失控，最后造成17层以上坍塌；1991年费城的一栋33层建筑发生火灾，火势沿破碎的玻璃幕墙向上传播，从21层烧到30层，燃烧了19个小时，导致3个消防队员死亡；1988年洛杉矶一栋62层的办公大楼失火，火焰沿破裂的玻璃幕墙上卷延烧，同时烟气通过楼板和幕墙之间的空隙向上蔓延，火灾持续了三个半小时，造成了惨重的损失。幕墙层间主要通过楼板处的竖向防火分隔构造和幕墙与楼板之间的水平防火封堵实现，然而，在我国没有针对建筑玻璃幕墙的模拟火灾实验平台，没有建立建筑玻璃幕墙层间系统防火性能的试验方法，目前工程中普遍采用的玻璃幕墙防火构造做法缺乏科学验证，无法保障玻璃幕墙在发生火灾条件下的消防安全性。火灾科学的试验研究，从试验尺寸上可分为小尺寸试验和全尺寸试验研究。小尺寸模拟实验主要通过引入相似理论并建立缩尺模型，多用于火灾蔓延和烟气运动的基本规律和现象、探究主要因素影响方面的研究。受火灾规模和材料尺寸的影响，建筑防火构造及材料在实际火灾条件下的行为、构造形状及尺寸的影响、防火封堵的有效性等，这些都是中小尺度实验中难以研究解决的问题。因此，构建建筑玻璃幕墙全尺寸火灾模拟实验装置显得尤为重要，利用该实验装置可以开展多方面的研究，为建筑玻璃幕墙消防安全设计提供新的技术方案和实验数据，对于推动玻璃幕墙这种高效、节能的外墙形式在现代建筑中的安全应用，具有积极的意义和作用。
技术实现思路
为研究实际建筑火灾产生的火焰和烟气沿玻璃幕墙内外蔓延的特性和行为，特别是验证玻璃幕墙竖向防火分隔构造和水平防火封堵构造的有效性，本技术提供了一种建筑玻璃幕墙全尺寸火灾模拟实验装置。具体技术方案是，一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置，包括实验装置主体、燃烧室、称重装置、测量系统、模拟火源及观测室，其特征在于：所述实验装置主体为数层钢结构框架为主体搭建的全尺寸建筑，各楼层采用钢桁架组合楼板进行分隔，一侧外有钢楼梯，可到达各楼层，在正面楼层各楼板上方边缘设置钢轨，用螺栓将玻璃幕墙固定于正面各层楼板边缘的钢轨上，使玻璃幕墙与实验装置主体的楼板边缘的水平距离为50mm～200mm，其中间填充岩棉，在各楼层前半部分居中搭建有9m2～30m2的房间，其余三面采用轻钢龙骨框架填充岩棉，表面采用螺钉固定防火板复合组成防火隔墙，房间的天花板采用轻钢龙骨填充岩棉并固定防火板复合组成，玻璃幕墙与两侧防火隔墙成密封态，各房间后墙居中位置开有0.9m宽，2.0m高的门，燃烧室位于除顶层外的任一房间，观测室位于燃烧室上一层房间；所述的称重装置包括电子磅秤、U型槽钢架、陶瓷纤维棉，U型槽钢架为与电子磅秤外形相同的环状U型槽钢架体，电子磅秤置于U型槽钢架中，U型槽钢架的U型槽内填塞陶瓷纤维棉，电子磅秤与U型槽钢架之间的所有空隙内填塞陶瓷纤维棉，电子磅秤上表面依次铺设一层陶瓷纤维棉、一层硅酸钙防火板、一层陶瓷纤维棉；所述的模拟火源采用标准木垛，标准木垛置于不锈钢钢架，然后一同置于电子磅秤上的硅酸钙防火板上，两个称重装置分别置于各距燃烧室侧墙1000mm的中线地面上；所述的测量系统包括燃烧室内热电偶束、玻璃幕墙外热电偶束、热电偶、辐射热流计及其固定支架，固定支架为三角支撑的钢管，管高为2.0m，立管上有可上下移动的钢板，钢板上有与辐射热流计的热辐射探头配合的孔，辐射热流计通过热辐射探头固定于钢板上；所述的燃烧室内热电偶束由四个热电偶连接成串，热电偶之间的垂直间距为500mm，燃烧室内置有两束燃烧室内热电偶束，其中一束位于燃烧室中线且在木垛与玻璃幕墙的中间，另一束位于燃烧室中线上距侧墙500mm处、且燃烧室内热电偶束顶部的热电偶距燃烧室天花板的高度为200mm；玻璃幕墙外热电偶束由多个热电偶连接成串，位于玻璃幕墙外表面中心线上，其中每层设置三个热电偶，分别与各层玻璃幕墙的上沿、中间和下沿齐平，距玻璃幕墙外表面20~30mm；观测室内玻璃幕墙背后中线上布置两个热电偶和两个辐射热流计，两个热电偶分别位于观测室玻璃幕墙的中间高度和底端高度，距玻璃幕墙背面20~30mm，两个辐射热流计分别位于观测室玻璃幕墙的中间和底端，距玻璃幕墙背面100~300mm。本技术的有益技术效果是，可以完整、真实地模拟实体建筑中房间着火产生的火焰和烟气沿玻璃幕墙内外向上蔓延的情况，可以代表玻璃幕墙在建筑使用类型中较为不利的火灾场景，完备的测温系统和辐射热流测量系统，是首个专门对建筑玻璃幕墙层间防火系统进行全尺寸模拟研究的实验装置。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的燃烧室结构俯视图；图3为本技术的观测室结构俯视图；图4为本技术的燃烧室和观测室的侧视图；图5为本技术的火源结构示意图；图6为本技术的称重装置剖视图；图7为本技术的燃烧室内热电偶束布置俯视图；图8为本技术的玻璃幕墙外侧表面的热电偶束布置正视图；图9为本技术的燃烧室上层观测室内热电偶和辐射热流计布置俯视图；图10为本技术的燃烧室上层观测室内热电偶和辐射热流计布置侧视图；图11为本技术的辐射热流计固定支架示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进一步说明。如图1~11所示，一种六层全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置，包括实验装置主体1、燃烧室2、称重装置3、测量系统4、模拟火源5及观测室6，实验装置主体1为数层钢结构框架1-3为主体搭建的全尺寸建筑，各楼层采用钢桁架组合楼板1-4进行分隔，一侧外有钢楼梯1-1，可到达各楼层，在正面楼层各楼板1-4上方边缘设置钢轨，用螺栓将玻璃幕墙1-5固定于正面各层楼板边缘的钢轨上，使玻璃幕墙1-5与实验装置主体1的楼板1-4边缘的水平距离为100mm，其中间填充岩棉，在各楼层前半部分居中搭建有宽度4.5m、进深4.0m、建筑面积为18m2的房间，其余三面采用轻钢龙骨框架填充岩棉，表面采用螺钉固定防火板复合组成防火隔墙1-6，房间的天花板采用轻钢龙骨填充岩棉并固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置，包括实验装置主体（1）、燃烧室（2）、称重装置（3）、测量系统（4）、模拟火源（5）及观测室（6），其特征在于：所述实验装置主体（1）为数层钢结构框架（1‑3）,是主体搭建的全尺寸建筑，各楼层采用钢桁架组合楼板（1‑4）进行分隔，一侧外有钢楼梯（1‑1），可到达各楼层，在正面楼层各楼板（1‑4）上方边缘设置钢轨，用螺栓将玻璃幕墙（1‑5）固定于正面各层楼板边缘的钢轨上，使玻璃幕墙（1‑5）与实验装置主体（1）的楼板（1‑4）边缘的水平距离为50mm～200mm，其中间填充岩棉，在各楼层前半部分居中搭建有9m

【技术特征摘要】
1.一种全尺寸模拟玻璃幕墙建筑火灾实验装置，包括实验装置主体（1）、燃烧室（2）、称重装置（3）、测量系统（4）、模拟火源（5）及观测室（6），其特征在于：所述实验装置主体（1）为数层钢结构框架（1-3）,是主体搭建的全尺寸建筑，各楼层采用钢桁架组合楼板（1-4）进行分隔，一侧外有钢楼梯（1-1），可到达各楼层，在正面楼层各楼板（1-4）上方边缘设置钢轨，用螺栓将玻璃幕墙（1-5）固定于正面各层楼板边缘的钢轨上，使玻璃幕墙（1-5）与实验装置主体（1）的楼板（1-4）边缘的水平距离为50mm～200mm，其中间填充岩棉，在各楼层前半部分居中搭建有9m2～30m2的房间，其余三面采用轻钢龙骨框架填充岩棉，表面采用螺钉固定防火板复合组成防火隔墙（1-6），房间的天花板采用轻钢龙骨填充岩棉并固定防火板复合组成，玻璃幕墙（1-5）与两侧防火隔墙（1-6）成密封态，各房间后墙居中位置开有0.9m宽，2.0m高的门（1-2），燃烧室（2）位于除顶层外的任一房间，观测室（6）位于燃烧室（2）上一层房间；所述的称重装置（3）包括电子磅秤（3-1）、U型槽钢架（3-2）、陶瓷纤维棉（3-3），U型槽钢架（3-2）为与电子磅秤（3-1）外形相同的环状U型槽钢架体，电子磅秤（3-1）置于U型槽钢架（3-2）中，U型槽钢架（3-2）的U型槽内填塞陶瓷纤维棉（3-3），电子磅秤（3-1）与U型槽钢架（3-2）之间的所有空隙内填塞陶瓷纤维棉（3-3），电子磅秤（3-1）上表面依次铺设一层陶瓷纤维棉（3-3）、一层硅酸钙防火板（3-4）、一层陶瓷纤维棉（3-3）；所述的模拟火源（5）采用标准木垛（5-1），标准木...

【专利技术属性】
技术研发人员：路世昌，彭磊，郭伟，刘鑫，
申请(专利权)人：公安部天津消防研究所，
类型：新型
国别省市：天津,12