一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法，涉及耐火材料测试技术领域。包括钢框架结构、升温测温装置和智能温控箱，钢框架结构包括整体框架和试验钢柱，试验钢柱螺栓连接在整体框架上，升温测温装置设置在试验钢柱表面，智能温控箱设置在钢框架结构外的一侧，升温测温装置与所述智能温控箱电连接，升温测温装置包括若干陶瓷电加热器、若干K型热电偶和硅酸铝纤维棉，陶瓷电加热器沿试验钢柱长轴方向折弯环绕在试验钢柱侧面，K型热电偶固定在每个陶瓷电加热器内部，硅酸铝纤维棉裹覆在陶瓷电加热器外部。本发明专利技术可以有效地节约钢构件耐火测试的成本、提高升温精度，为耐火试验构件进行耐火测试提供技术指导。导。导。

【技术实现步骤摘要】
一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料测试
，具体为一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法。

技术介绍

[0002]随着高层和超高层建筑的不断涌现，建筑结构抗火的重要性日益凸显，一旦发生火灾，则楼承板的下部会与明火及高温空气接触迅速导热，钢结构的强度会随着温度的升高急剧下降，屈服强度降低，弹性模量明显下降，进而会影响随后的温度变形和应力分布，最终影响建筑的结构稳定性，使其不能达到设计使用年限，严重影响建筑的安全和使用寿命。为了防止火灾给钢结构造成破坏，一般都会对钢构件进行耐火性测试，针对钢框架结构构件的耐火性能测试方法，传统上大部分是采用燃烧试验炉对于单构件进行升温加热，而燃烧试验炉的温度控制不够精准，不能够精确模拟典型火灾的升温曲线，而且，单构件仅能反应单个钢构件收到火灾时的变形及应力变化，无法反应出建筑物钢结构整体的受力情况，而搭建多个钢框架结构过程繁琐且成本较高，无法满足测试需求。
[0003]因此，如何提供一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法，成为本领域人员需要考虑的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种钢构件耐火性能测试方法，特别是一种基于智能温控箱的可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置耐火性能测试方法，本专利技术可以有效地节约钢构件耐火测试的成本、提高火灾升温曲线的升温精度，为基于整体钢框架结构的耐火试验构件进行耐火测试提供技术指导。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，包括钢框架结构、升温测温装置和智能温控箱，所述钢框架结构包括整体框架和试验钢柱，所述试验钢柱螺栓连接在整体框架上，所述升温测温装置设置在试验钢柱表面，所述智能温控箱设置在钢框架结构外的一侧，所述升温测温装置与所述智能温控箱电连接，所述升温测温装置包括若干陶瓷电加热器、若干K型热电偶和硅酸铝纤维棉，所述陶瓷电加热器沿试验钢柱长轴方向折弯环绕在试验钢柱侧面，所述陶瓷电加热器在试验钢柱整周布置，所述陶瓷电加热器末端采用不锈钢丝固定，每个所述K型热电偶通过耐高温不锈钢丝固定在每个陶瓷电加热器内部，所述硅酸铝纤维棉裹覆在陶瓷电加热器外部。
[0007]进一步的，所述智能温控箱按照ISO
‑
834标准升温曲线升温。
[0008]进一步的，所述陶瓷电加热器包括镍铬丝缆和氧化铅陶瓷元件，所述镍铬丝缆通过氧化铅陶瓷元件包覆。
[0009]进一步的，所述硅酸铝纤维棉的厚度在100mm以上。
[0010]进一步的，所述试验钢柱的上下两端均设置有法兰连接板，所述试验钢柱上端通
过法兰连接板与整体框架螺栓连接，所述试验钢柱下端法兰连接板处设置有柱脚，所述法兰连接板与柱脚螺栓连接。
[0011]进一步的，所述试验钢柱与整体框架的钢结构截面形式和截面尺寸完全相同，所述试验钢柱与整体框架的钢结构截面呈H型，所述法兰连接板的底板结构呈矩形。
[0012]进一步的，所述试验钢柱与法兰连接板焊接连接，所述试验钢柱与法兰连接板的连接处设置有斜向加强肋，所述柱脚上下端面之间设置有矩形加强肋。
[0013]进一步的，还包括挂钩，所述挂钩设置在试验钢柱上，所述陶瓷加热器通过挂钩设置在试验钢柱表面，所述挂钩的尺寸和数量根据试验钢柱的截面形式和尺寸进行设置。
[0014]一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置的测试方法，包括以下步骤：
[0015]S1.进行试验钢柱组装，将试验钢柱与上下法兰连接板连接，下端法兰连接板与柱脚螺栓连接，并将试验钢柱通过法兰连接板与整体框架螺栓连接，使钢框架结构成为一个整体，对试验钢柱更换时，试验钢柱的拆除会导致结构内力的瞬间增大，产生较大的力学响应，为保证多次试验间更换试验钢柱的安全性且更换试验钢柱时有足够的换柱空间，每次更换试验钢柱前在整体框架与试验钢柱连接的钢柱上一层的钢梁下设置与脚手架相连的多根立杆支撑，并在试验钢柱附近设置2个千斤顶进行顶撑，防止整体框架结构产生变形，并在千斤顶下方设置支撑柱辅助支撑。
[0016]S2.根据试验钢柱的截面形式和尺寸，设计合适数量和宽度的陶瓷电加热器，陶瓷电加热器沿长轴方向弯折环试验柱侧面整周布置加热瓷片，末端采用不锈钢丝固定，放置在试验柱预设的挂钩上，每个陶瓷电加热器内部利用耐高温的不锈钢丝固定一个K型热电偶，在陶瓷电加热器外部用硅酸铝纤维棉裹覆，缝隙处用碎棉塞实；
[0017]S3.将陶瓷电加热器接入智能温控箱的输出端，将K型热电偶按照陶瓷电加热器的序号接入智能温控箱的热电偶信号端，将智能温控箱的电源接入三相380V电源；
[0018]S4.通过智能温控箱依据ISO
‑
834标准升温曲线升温，对试验钢柱进行测试。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]1.本专利技术提出的可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置及测试方法，是一个基于整体结构的构件耐火性能测试方法，构件在受力状态和边界条件上都更能反映钢框架在火灾中的真实情况，能够更加真实的展现出在火灾中受到高温灼烧的钢构件对其周围结构在力学方面产生的影响，得到的试验结果更具有说服力。
[0021]2.本专利技术中的试验钢柱可以设置一个或多个，根据试验钢柱数量设置的不同，可以模拟出不同形式的火灾对整体钢框架结构的影响，从而使本专利技术的模拟形式更加多样，适用范围更广。
[0022]3.本专利技术按照典型火灾试验温升曲线，采用智能温控箱控制的陶瓷电加热器对钢框架结构的钢柱进行封闭加热，可以使试验的升温过程精确拟合典型火灾温升曲线。
[0023]4.在陶瓷电加热器内设置相同数量的K型热电偶采集实际温度，从而控制火灾试验升温过程的准确性。陶瓷电加热器的尺寸、布置数量和布置位置可以灵活选用，适合于不同尺寸和类型的构件。
[0024]5.由于足尺钢框架结构成本较高，大部分钢构件的耐火性能测试都针对于单构件进行。同时，基于整体钢框架结构的钢构件耐火性能测试也仅仅只能进行一次试验，无法重复利用，本专利技术对于进行试验的钢柱节点处采用了方便拆卸的构造，可以实现反复替换钢
柱进行耐火性能测试，本专利技术采用的可替换耐火试验构件的钢框架结构可以一次性完成多个钢构件的耐火性能测试，充分节约了测试成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术试验钢柱位置示意图。
[0026]图2为本专利技术试验钢柱更换时支撑结构示意图。
[0027]图3为本专利技术中试验钢柱与法兰连接板连接示意图。
[0028]图4为本专利技术柱脚结构俯视图。
[0029]图5为本专利技术柱脚结构正视图。
[0030]图6为本专利技术陶瓷电加热器裹覆示意图。
[0031]图7为本专利技术陶瓷电加热器裹覆剖视图。
[0032]图8为本专利技术陶瓷电加热器升温曲线图。
[0033]其中，1.整体框架，2.试验钢柱，3.法兰连接板，4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，包括钢框架结构、升温测温装置和智能温控箱，所述钢框架结构包括整体框架和试验钢柱，所述试验钢柱螺栓连接在整体框架上，所述升温测温装置设置在试验钢柱表面，所述智能温控箱设置在钢框架结构外的一侧，所述升温测温装置与所述智能温控箱电连接，所述升温测温装置包括若干陶瓷电加热器、若干K型热电偶和硅酸铝纤维棉，所述陶瓷电加热器沿试验钢柱长轴方向折弯环绕在试验钢柱侧面，所述陶瓷电加热器在试验钢柱整周布置，所述陶瓷电加热器末端采用不锈钢丝固定，每个所述K型热电偶通过耐高温不锈钢丝固定在每个陶瓷电加热器内部，所述硅酸铝纤维棉裹覆在陶瓷电加热器外部。2.如权利要求1所述的一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，所述智能温控箱按照ISO
‑
834标准升温曲线升温。3.如权利要求1所述的一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，所述陶瓷电加热器包括镍铬丝缆和氧化铅陶瓷元件，所述镍铬丝缆通过氧化铅陶瓷元件包覆。4.如权利要求1所述的一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，所述硅酸铝纤维棉的厚度在100mm以上。5.如权利要求1所述的一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，所述试验钢柱的上下两端均设置有法兰连接板，所述试验钢柱上端通过法兰连接板与整体框架螺栓连接，所述试验钢柱下端法兰连接板处设置有柱脚，所述法兰连接板与柱脚螺栓连接。6.如权利要求5所述的一种可替换耐火试验构件的装配式钢框架装置，其特征在于，所述试验钢柱与整体框架的钢结构截面形式和截面尺寸完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岚，刘红波，薛岗，吴江宁，李子睿，胡胜利，赵璧，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：