一種組合式框架結構抗火試驗系統及試驗方法技術方案

本發明專利技術公開了一種組合式框架結構抗火試驗系統及試驗方法，包括固定爐體箱體、爐頂蓋、爐側門、移動爐體箱體、平移裝置、煙道、燃氣控制裝置、反力框架和控制及數據采集裝置；固定爐體箱體和/或移動爐體箱體和/或爐頂蓋和/或爐側門通過連接部件互相連接圍成密閉的箱型爐體結構；反力框架包括反力架柱、反力架支撐梁、反力架橫梁和反力架豎向加載梁，反力架豎向加載梁底平面上固定設有安裝套筒，安裝套筒內設有加載千斤頂，加載千斤頂的伸縮端上設有穿接在爐頂蓋上的加載傳遞隔熱柱體。本抗火試驗系統可以實現框架結構建筑物的受火模擬試驗，可以根據試驗數據研究框架結構的在火災過程中的受力及變形規律，為框架結構的抗火設計提供參考依據。

Combined type frame structure fire resistance test system and test method

The invention discloses a test system and test method of fire resistance of a composite frame structure, including fixed furnace body, furnace cover, furnace body, furnace door, mobile device, flue gas, shift control device, counter force frame and control and data acquisition device; the fixed furnace box and / or mobile furnace the box and / or stove top and / or furnace side through the connecting part connected to each other in the box type furnace body structure sealed; counterforce frame which comprises a counter force frame column, the counter force frame supporting beam, counterforce frame beam and vertical loading counterforce frame beam, the counter force frame vertical loading beam is fixedly arranged on the bottom plane the installation sleeve installed inside the sleeve loading jack, Jack is provided with a telescopic end load connected in the furnace top loading cylinder heat transfer. The fire resistance test system can be affected by the fire simulation test implementation of the frame structure of the building, according to the research framework of test data in the process of fire force and deformation rule, provides the reference for the fire resistance design of frame structure.

【技術實現步驟摘要】
一種組合式框架結構抗火試驗系統及試驗方法
本專利技術涉及一種建筑結構火災試驗系統及試驗方法，具體是一種組合式框架結構的抗火試驗系統及試驗方法，屬于建筑結構防災減災

技術介紹
火災是各種災害中發生最頻繁且最具毀滅性的災害之一，其發生的頻率居各種災害之首，隨著我國經濟的高速發展，人們生活水平和質量得以較大的提高，近年來國內高層建筑大量涌現，建筑物一旦失火，對人們的生命和財產將造成巨大損失，因此研究建筑結構的抗火性能是當前建筑火災領域研究的重要課題。近年來國內學者針對火災方面的研究主要以建筑材料性能以及如梁、柱、板等基本構件的抗火性能為主，由于火災模擬試驗裝置高度及跨度等尺寸的限制，對于框架結構的抗火性能研究較少，使得框架結構抗火性能理論研究也難以深入；在實際火災中建筑框架結構的梁、柱、板等構件由于其變形受到框架結構的約束會表現出與單獨基本構件明顯不同的受力性能和變形性能。研究建筑框架結構的火災行為與抗火性能時，如果不考慮框架結構中構件的相互約束的影響，有可能導致某些情況下通過試驗得到的基本構件內力、變形和耐火極限與實際結構構件差別較大，致使其邊界條件與實際結構不符，無法準確地反映框架結構的火災行為，框架結構的局部抗火性能對建筑整體結構抗火性能有較大影響，因此開展框架結構抗火性能研究具有重要的現實意義和應用價值，建立組合式框架結構體系抗火試驗系統也十分必要。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的問題，本專利技術提供一種組合式框架結構抗火試驗系統及試驗方法，可以實現框架結構的受火試驗，進而便于研究約束作用對框架結構抗火性能的影響規律，從而可以根據試驗數據指導框架結構的抗火設計。為了實現上述目的，本組合式框架結構抗火試驗系統包括固定爐體箱體、爐頂蓋、爐側門、移動爐體箱體、平移裝置、煙道、燃氣控制裝置、反力框架和控制及數據采集裝置，固定爐體箱體、移動爐體箱體和反力框架均通過鋼筋混凝土基座安裝在地面上；所述的固定爐體箱體設置在固定安裝于鋼筋混凝土基座的混凝土底座上，固定爐體箱體至少設置為一件、是頂面和一個側面開放的箱型結構，固定爐體箱體的箱型結構上貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴，固定爐體箱體的外表面上設有吊耳和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件；所述的煙道與固定爐體箱體連通連接；所述的平移裝置安裝于鋼筋混凝土基座上，且平移方向對應固定爐體箱體的開放側面方向；所述的移動爐體箱體至少設置為一件、是頂面和相對設置的兩個側面開放的箱型結構，移動爐體箱體的箱型結構尺寸與固定爐體箱體的箱型結構尺寸配合，移動爐體箱體設置在平移裝置上、且開放的兩個側面對應固定爐體箱體的開放側面方向設置，移動爐體箱體的箱型結構上也貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴，移動爐體箱體的外表面上也設有吊耳和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件；所述的爐頂蓋對應架設安裝在固定爐體箱體和移動爐體箱體的頂端，爐頂蓋與固定爐體箱體和移動爐體箱體數量和尺寸配合至少設置為兩件，爐頂蓋上設有爐頂蓋吊耳；所述的爐側門與固定爐體箱體和移動爐體箱體尺寸配合豎直方向設置在固定爐體箱體或移動爐體箱體的開放側面位置，包括鉸接轉軸和側蓋扣件；固定爐體箱體和/或移動爐體箱體和/或爐頂蓋和/或爐側門通過連接部件互相連接圍成密閉的箱型爐體結構；所述的燃氣控制裝置包括控制閥、燃氣入口管路和燃氣管路；燃氣供應源通過管路依次與控制閥、燃氣入口管路和燃氣管路連通連接，燃氣管路與噴嘴連通連接；所述的反力框架包括反力架柱、反力架支撐梁、反力架橫梁和反力架豎向加載梁；反力架柱設置為多件、圍繞箱型爐體結構通過反力架柱與混凝土基座連接裝置固定連接在鋼筋混凝土基座上，反力架支撐梁和反力架橫梁固定設置在反力架柱頂端，反力架柱、反力架支撐梁和反力架橫梁共同圍成穩固支撐框架結構；反力架豎向加載梁對應爐頂蓋的位置設置在反力框架上，反力架豎向加載梁底平面上固定設有豎直向下設置的安裝套筒，安裝套筒內固定設有加載千斤頂，加載千斤頂的伸縮端上固定設有穿接在爐頂蓋上的加載傳遞隔熱柱體，加載千斤頂通過液壓管路與液壓系統連接；所述的控制及數據采集裝置包括傳感器、控制柜、溫度調節回路、加載回路、數據輸出回路和故障報警回路；傳感器包括設置在加載千斤頂上的壓力傳感器、位移傳感器和貫穿設置在固定爐體箱體箱型結構上的熱電偶；控制柜包括控制器，控制器分別與壓力傳感器、位移傳感器、熱電偶、噴嘴的電子點火機構、控制閥和液壓系統電連接。作為本專利技術的進一步改進方案，所述的平移裝置包括平移小車和鋼導軌，平移小車設置為多件、包括鋼支撐和車輪，鋼支撐通過車輪架設在鋼導軌上、且鋼支撐的上平面與混凝土底座的上平面平齊，每個平移小車上承載一個移動爐體箱體。作為本專利技術的進一步改進方案，所述的反力架豎向加載梁通過豎直方向設置的滑移定位機構與反力架柱連接。作為本專利技術的進一步改進方案，本組合式框架結構抗火試驗系統還包括多個對稱設置的斜支撐，斜支撐一端固定安裝于鋼筋混凝土基座、另一端與固定爐體箱體和/或移動爐體箱體上的連接部件固定連接。作為本專利技術的進一步改進方案，所述的故障報警回路包括空氣低壓報警裝置，所述的控制柜的控制器與空氣低壓報警裝置電連接。作為本專利技術的進一步改進方案，所述的固定爐體箱體和/或移動爐體箱體上設置觀測窗口。一種組合式框架結構抗火試驗系統試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：a.吊裝框架結構試驗構件：將受火框架構件吊裝就位在火災試驗爐中易于受火和加載的位置，框架構件的底端固定在鋼筋混凝土槽道內；b.爐體搭建：根據框架結構構件的尺寸確定試驗需求的跨度和高度，將固定爐體箱體與移動爐體箱體進行密封組合，將爐頂蓋、爐側門吊裝密封連接；c.加載準備：操作控制柜使控制器控制加載千斤頂伸出將加載傳遞隔熱柱體頂靠在框架結構構件上；d.爐內溫度控制：操作控制柜使控制器打開控制閥，燃氣進入燃氣管路并通過噴嘴在箱型爐體結構內噴出，控制器控制電子點火機構點火，通過熱電偶的反饋，在達到目標溫度后控制器進行恒溫保持控制；e.加載試驗：操作控制柜使控制器控制加載千斤頂對框架結構構件進行加載、直至構件破壞，采集系統對試驗數據進行保存并輸出，同時控制器關閉控制閥，達到設定時間后拆除爐頂蓋使爐體自然冷卻至室溫，將構件運出并對試驗爐內部進行清理，試驗結束。與現有技術相比，本組合式框架結構抗火試驗系統改進了現有框架結構構件火災試驗技術與實際建筑結構構件約束不相符合的缺點，進而可深入研究框架結構構件的火災行為以及約束作用對框架結構構件抗火性能的影響規律；試驗系統安裝、拆卸方便，試驗效率高；爐內溫度采用熱電偶測量，可對爐內溫度進行實時監控，并能隨時進行調節，使得爐內溫度能很好的符合ISO834國際標準升溫曲線或其他設定的升溫曲線；同時可以實時采集試驗中位移和高溫加載數值等參數，從而可以根據試驗數據研究框架結構的在火災過程中的受力及變形規律，指導框架結構的抗火設計。附圖說明圖1是本專利技術的俯視結構示意圖；圖2是本專利技術單層結構試驗爐的結構示意圖；圖3是本專利技術雙層組合式框架結構試驗爐的結構示意圖；圖4是本專利技術多跨組合式框架結構試驗爐的結構示意圖；圖5是本專利技術反力框架俯視結構示意圖；圖6是本專利技術反力框架的結構示意圖。圖中：1、固定爐體箱體，2、移動爐體箱體，4、混凝土底座，5、鋼筋混凝土基座，6、斜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種組合式框架結構抗火試驗系統，其特征在于，包括固定爐體箱體(1)、爐頂蓋(11)、爐側門(15)、移動爐體箱體(2)、平移裝置、煙道(13)、燃氣控制裝置、反力框架和控制及數據采集裝置，固定爐體箱體(1)、移動爐體箱體(2)和反力框架均通過鋼筋混凝土基座(5)安裝在地面上；所述的固定爐體箱體(1)設置在固定安裝于鋼筋混凝土基座(5)的混凝土底座(4)上，固定爐體箱體(1)至少設置為一件、是頂面和一個側面開放的箱型結構，固定爐體箱體(1)的箱型結構上貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴(7)，固定爐體箱體(1)的外表面上設有吊耳(9)和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件(10)；所述的煙道(13)與固定爐體箱體(1)連通連接；所述的平移裝置安裝于鋼筋混凝土基座(5)上，且平移方向對應固定爐體箱體(1)的開放側面方向；所述的移動爐體箱體(2)至少設置為一件、是頂面和相對設置的兩個側面開放的箱型結構，移動爐體箱體(2)的箱型結構尺寸與固定爐體箱體(1)的箱型結構尺寸配合，移動爐體箱體(2)設置在平移裝置上、且開放的兩個側面對應固定爐體箱體(1)的開放側面方向設置，移動爐體箱體(2)的箱型結構上也貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴(7)，移動爐體箱體(2)的外表面上也設有吊耳(9)和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件(10)；所述的爐頂蓋(11)對應架設安裝在固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)的頂端，爐頂蓋(11)與固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)數量和尺寸配合至少設置為兩件，爐頂蓋(11)上設有爐頂蓋吊耳(12)；所述的爐側門(15)與固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)尺寸配合豎直方向設置在固定爐體箱體(1)或移動爐體箱體(2)的開放側面位置，包括鉸接轉軸(14)和爐門扣件(16)；固定爐體箱體(1)和/或移動爐體箱體(2)和/或爐頂蓋(11)和/或爐側門(15)通過連接部件(10)互相連接圍成密閉的箱型爐體結構；所述的燃氣控制裝置包括控制閥(19)、燃氣入口管路(18)和燃氣管路(20)；燃氣供應源通過管路依次與控制閥(19)、燃氣入口管路(18)和燃氣管路(20)連通連接，燃氣管路(20)與噴嘴(7)連通連接；所述的反力框架包括反力架柱(24)、反力架支撐梁(28)、反力架橫梁(29)和反力架豎向加載梁(27)；反力架柱(24)設置為多件、圍繞箱型爐體結構通過反力架柱與混凝土基座連接裝置(30)固定連接在鋼筋混凝土基座(5)上，反力架支撐梁(28)和反力架橫梁(29)固定設置在反力架柱(24)頂端，反力架柱(24)、反力架支撐梁(28)和反力架橫梁(29)共同圍成穩固支撐框架結構；反力架豎向加載梁(27)對應爐頂蓋(11)的位置設置在反力框架上，反力架豎向加載梁(27)底平面上固定設有豎直向下設置的安裝套筒(26)，安裝套筒(26)內固定設有加載千斤頂(25)，加載千斤頂(25)的伸縮端上固定設有穿接在爐頂蓋(11)上的加載傳遞隔熱柱體，加載千斤頂(25)通過液壓管路與液壓系統連接；所述的控制及數據采集裝置包括傳感器、控制柜(21)、溫度調節回路、加載回路、數據輸出回路和故障報警回路；傳感器包括設置在加載千斤頂(25)上的壓力傳感器、位移傳感器和貫穿設置在固定爐體箱體(1)箱型結構上的熱電偶(17)；控制柜(21)包括控制器，控制器分別與壓力傳感器、位移傳感器、熱電偶(17)、噴嘴(7)的電子點火機構、控制閥(19)和液壓系統電連接。...

【技術特征摘要】
1.一種組合式框架結構抗火試驗系統，其特征在于，包括固定爐體箱體(1)、爐頂蓋(11)、爐側門(15)、移動爐體箱體(2)、平移裝置、煙道(13)、燃氣控制裝置、反力框架和控制及數據采集裝置，固定爐體箱體(1)、移動爐體箱體(2)和反力框架均通過鋼筋混凝土基座(5)安裝在地面上；所述的固定爐體箱體(1)設置在固定安裝于鋼筋混凝土基座(5)的混凝土底座(4)上，固定爐體箱體(1)至少設置為一件、是頂面和一個側面開放的箱型結構，固定爐體箱體(1)的箱型結構上貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴(7)，固定爐體箱體(1)的外表面上設有吊耳(9)和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件(10)；所述的煙道(13)與固定爐體箱體(1)連通連接；所述的平移裝置安裝于鋼筋混凝土基座(5)上，且平移方向對應固定爐體箱體(1)的開放側面方向；所述的移動爐體箱體(2)至少設置為一件、是頂面和相對設置的兩個側面開放的箱型結構，移動爐體箱體(2)的箱型結構尺寸與固定爐體箱體(1)的箱型結構尺寸配合，移動爐體箱體(2)設置在平移裝置上、且開放的兩個側面對應固定爐體箱體(1)的開放側面方向設置，移動爐體箱體(2)的箱型結構上也貫穿設有具有電子點火機構的噴嘴(7)，移動爐體箱體(2)的外表面上也設有吊耳(9)和多個對應頂面和側面開放位置的連接部件(10)；所述的爐頂蓋(11)對應架設安裝在固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)的頂端，爐頂蓋(11)與固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)數量和尺寸配合至少設置為兩件，爐頂蓋(11)上設有爐頂蓋吊耳(12)；所述的爐側門(15)與固定爐體箱體(1)和移動爐體箱體(2)尺寸配合豎直方向設置在固定爐體箱體(1)或移動爐體箱體(2)的開放側面位置，包括鉸接轉軸(14)和爐門扣件(16)；固定爐體箱體(1)和/或移動爐體箱體(2)和/或爐頂蓋(11)和/或爐側門(15)通過連接部件(10)互相連接圍成密閉的箱型爐體結構；所述的燃氣控制裝置包括控制閥(19)、燃氣入口管路(18)和燃氣管路(20)；燃氣供應源通過管路依次與控制閥(19)、燃氣入口管路(18)和燃氣管路(20)連通連接，燃氣管路(20)與噴嘴(7)連通連接；所述的反力框架包括反力架柱(24)、反力架支撐梁(28)、反力架橫梁(29)和反力架豎向加載梁(27)；反力架柱(24)設置為多件、圍繞箱型爐體結構通過反力架柱與混凝土基座連接裝置(30)固定連接在鋼筋混凝土基座(5)上，反力架支撐梁(28)和反力架橫梁(29)固定設置在反力架柱(24)頂端，反力架柱(24)、反力架支撐梁(28)和反力架橫梁(29)共同圍成穩固支撐框架結構；反力架豎向加載梁(27)對應爐頂蓋(11)的位置設置在反力框架上，反力架豎向加載梁(27)底平面上固定設有豎直向下設置的安裝套筒(26)，安裝套筒(26)內固定設有加載千斤頂(25)，加載千斤頂(25)的伸縮端上固定設有穿接在爐頂蓋(11)上的加載傳遞隔熱柱體，加載千斤頂(25)通過液壓管路與液壓系統連接；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李慶濤，舒前進，李康，仲崇碩，武健鋒，梁天樂，楊彪，袁廣林，苗生龍，盧麗敏，
申請(專利權)人：中國礦業大學，江蘇建筑職業技術學院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32