專利名稱：整體建筑結構抗火試驗方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑結構防災減災技術領域，具體適用于建筑結構在高溫下抗火性能的研究 領域。
(二) 背景技術 ' 我國所用的建筑防火設計規(guī)范對建筑物的耐火等級和使用性質、內部消防設施的要求逐
條做出規(guī)定，并且這些工作主要由建筑師來完成，而對其火災時的結構行為等不予關注。建
筑構件的耐火等級主要是根據(jù)標準的耐火試驗測得的，即在規(guī)定的升溫條件、壓力條件、加
載條件、受火條件等要求下，檢測墻、柱、梁、樓板等構件能否滿足穩(wěn)定性、完整性、絕熱
性等要求。
事實上，建筑結構是由眾多構件構成的，構件之間是相互連接、相互作用的。而標準耐 火試驗中的試件與實際結構中構件的受力情況、邊界條件完全不同，特別是整體結構的其它
部分對各構件的約束作用。"9.ir'以后，為搞清世貿大廈倒塌機理，美國標準技術研究院受美
國政府委托，組織相關人員對國際上24家結構火災實驗室所完成的水平構件、豎向構件進行 了綜合分析，發(fā)現(xiàn)這些試驗存在的主要問題有①單個構件受尺寸限制；②無法確定構件間 的連接影響；③試件在達到額定耐火極限后即停止試驗， 一般很難達到構件破壞；④試驗所 用的溫度時間曲線均為標準曲線，與實際火災情況不符。
單個構件的火災試驗所反應出的結構效應有很大的局限性，妨礙了人們正確認識整體結 構火災時的結構反應，不可能對結構進行合理抗火設計；在現(xiàn)行規(guī)范指導下，已進行了大量 的單個構件火災試驗，但這些試驗不能反映構件間的連接影響，如何正確合理利用這些試驗 數(shù)據(jù)，顯得尤為重要。本發(fā)明整體建筑結構抗火試驗技術與裝置適用于整體結構足尺火災試 驗，彌補了單個構件火災試驗不能有效反應整體結構效應的缺點。
(三)

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種適用于建筑整體結構火災行為研究，通過對整體結構火災行 為的研究，可以研究整體結構構件之間相互約束對結構抗火性能影響的整體建筑結構抗火試 驗方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括以下步驟
(1) 建造要試驗的建筑整體結構；
(2) 布置設置使用荷載，使試驗建筑整體符合實際使用情況；
(3) 在建筑整體樓內根據(jù)試驗目的，對其中的部分構件可以是單個的柱、梁、樓板，也可以是聯(lián)系的構件如連續(xù)梁、樓板，甚至是樓層某一區(qū)間，乃至整個樓層進行火災試驗，加 溫區(qū)可以通過構筑爐體升溫，也可以采用木垛升溫。
本發(fā)明工作原理是按現(xiàn)行設計標準建造整體建筑物，給建筑物施加設計使用荷載，當 研究整體建筑物某一構件或某一部分構件抗火性能時，用可移動爐壁包圍該構件或該部分構 件形成爐體，根據(jù)傳熱學原理計算需要燃燒器數(shù)量，對稱安裝在可移動爐壁上，保證圍成的 爐體內溫度均勻，構件與爐壁保留一定距離，保證火焰不能接觸構件。在待研究構件上布置 熱電偶以及預計變形較大的位置安裝位移傳感器，并在圍成的爐體以外與待研究構件相連的 構件上安裝位移傳感器，用電纜把控制主機與燃燒器、熱電偶、位移傳感器等連接起來。通 過燃燒器燃燒燃料，在圍成的區(qū)域內升溫。通過采集軟件采集研究構件以及高溫區(qū)域外與研 究構件相連構件的變形、溫度等來研究整體建筑結構及構件的抗火性能。
本發(fā)明包括這樣一些技術特點
1、 所述整體建筑結構抗火試驗技術與裝置不僅研究高溫區(qū)域構件的抗火性能，還研究 了非高溫區(qū)域構件與高溫區(qū)域構件相互之間的影響，即整體效應。
2、 所述整體建筑物可以是鋼結構、混凝土結構等各種材料建造的結構，也可以是低層、 多層、高層建筑結構。
3、 、所述建筑物設計使用荷載等效的當量加載物可以是建筑物內實際設施，也可以是等 效的鐵塊、沙石等加載物體。
4、 所述的圍成的升溫區(qū)域可以包圍一個柱子、 一面墻體、 一個房間、 一榀框架等不同 的研究目標。
5、 所述的小區(qū)域的構件升溫，可以用可活動的爐壁拼裝成爐體通過燃燒器燃燒燃料升 溫，大區(qū)域可以采用木垛升溫。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種整體建筑結構抗火試驗裝置，它包括設置在建筑物內的 與建筑物設計使用荷載等效的當量加載物和可移動拼裝的爐體、控制采集部分組成，可移動 拼裝爐體包括爐壁、燃燒器、燃料管道、助燃風管道和助燃風機，燃燒器安裝在爐壁上，燃 料管道、助燃風管道連接燃燒器，助燃風管道連接助燃風機；控制采集部分包括控制主機、 輸入輸出設備、熱電偶和位移傳感器，控制主機與燃燒器、熱電偶、位移傳感器連接。
本發(fā)明整體建筑結構抗火試驗裝置還有這樣一些技術特征-
1、 所述的燃燒器包括偶數(shù)個燃燒器，對稱安裝在爐壁上；
2、 所述的熱電偶和位移傳感器設在構件中部、端部。
本發(fā)明提出了一種適用于建筑整體結構火災行為研究的試驗技術，通過對整體結構火災 行為的研究，可以研究整體結構構件之間相互約束對結構抗火性能的影響，試驗結果可以和200910071370.3
已進行的大量單個構件的火災試驗結果對比，從而達到更有效的利用己有試驗結果的目的。
(四)


圖l為根據(jù)本發(fā)明建造三層建筑物平面示意圖2為三層內進行的某梁構件試驗爐體位置示意圖3為爐體立面及某些儀器設置位置示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明-
本實施例裝置包括整體建筑物、與建筑物設計使用荷載等效的當量加載物、可移動拼 裝的爐體等、控制采集部分組成。所敘可移動拼裝爐體包括爐壁1、爐底中間支點io、燃燒 器2、燃料管道3、助燃風管道4、助燃風機5等；控制采集部分包括控制主機(內部控制程 序)，及輸入輸出設備、位移傳感器9、熱電偶8等。燃燒物還可以是木垛。位移傳感器可以 設在構件中部、端部等需要的任何位置。
本實施例按以下步驟實施
(1) 建造要試驗的建筑整體結構。
(2) 布置設置使用荷載，使試驗建筑整體符合實際使用情況。
(3) 在建筑整體樓內根據(jù)試驗目的，對其中的部分構件可以是單個的柱、梁6、樓板7，
也可以是聯(lián)系的構件如連續(xù)梁、樓板，甚至是樓層某一區(qū)間，乃至整個樓層進行火災試驗，
加溫區(qū)可以通過構筑爐體升溫，也可以采用木垛升溫。 具體操作如下
(1) 根據(jù)研究目的鋼結構抗火性能及破壞模式，建造試驗用的三層建筑整體結構H型 鋼框架，建筑整體為3X3跨，跨度為4.5m，層高3.0m。如圖l為整體實驗樓平面圖。
(2) 采用砂袋作為當量加載物，施加設計使用荷載。
(3) 在鋼框架內進行了一系列的火災試驗，其中圖2、圖3為三層內進行的某梁試驗爐體 結構，其中為了節(jié)省燃料，爐體底部架空一段高度。
通過試驗發(fā)現(xiàn)構件在整體結構中抗火性能比單個構件高很多，即結構整體效用等很多對 結構抗火設計有實際指導意義的結論，并達到了大量可靠的試驗數(shù)據(jù)。
權利要求
1、一種整體建筑結構抗火試驗方法，其特征在于它包括以下步驟(1)建造要試驗的建筑整體結構；(2)布置設置使用荷載，使試驗建筑整體符合實際使用情況；(3)在建筑整體樓內根據(jù)試驗目的，對其中的單個的柱、梁、樓板或連續(xù)的梁、樓板、樓層一區(qū)間或整個樓層進行火災試驗，加溫區(qū)通過構筑爐體升溫或木垛升溫。
2、 根據(jù)權利要求l所述的整體建筑結構抗火試驗方法，其特征在于它包括以下步驟建造整 體建筑物，給建筑物施加使用荷載，當研究整體建筑物一構件或一部分構件抗火性能時，用 可移動爐壁包圍該構件或該部分構件形成爐體，根據(jù)傳熱學原理計算需要燃燒器數(shù)量，對稱 安裝在可移動爐壁上，保證圍成的爐體內溫度均勻，構件與爐壁保留一定距離，保證火焰不 能接觸構件，在待研究構件上布置熱電偶以及預計變形較大的位置安裝位移傳感器，并在圍 成的爐體以外與待研究構件相連的構件上安裝位移傳感器，用電纜把控制主機與燃燒器、熱 電偶、位移傳感器等連接起來，通過燃燒器燃燒燃料，在圍成的區(qū)域內升溫，通過采集軟件 采集研究構件以及高溫區(qū)域外與研究構件相連構件的變形、溫度等來研究整體建筑結構及構 件的抗火性能。
3、 一種根據(jù)權利要求l所述的整體建筑結構抗火試驗方法的試驗裝置，其特征在于它包括設 置在建筑物內的與建筑物設計使用荷載等效的當量加載物和可移動拼裝的爐體、控制采集部 分組成，可移動拼裝爐體包括爐壁、燃燒器、燃料管道、助燃風管道和助燃風機，燃燒器安 裝在爐壁上，燃料管道、助燃風管道連接燃燒器，助燃風管道連接助燃風機；控制采集部分 包括控制主機、輸入輸出設備、熱電偶和位移傳感器，控制主機與燃燒器、熱電偶、位移傳 感器連接。
4、 根據(jù)權利要求3所述的整體建筑結構抗火試驗裝置，其特征在于所述的燃燒器包括偶數(shù)個 燃燒器，對稱安裝在爐壁上。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的整體建筑結構抗火試驗裝置，其特征在于所述的熱電偶和位移傳 感器設在構件中部、端部。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種整體建筑結構抗火試驗方法與裝置。它包括設置在建筑物內的與建筑物設計使用荷載等效的當量加載物和可移動拼裝的爐體、控制采集部分組成，可移動拼裝爐體包括爐壁、燃燒器、燃料管道、助燃風管道和助燃風機，燃燒器安裝在爐壁上，燃料管道、助燃風管道連接燃燒器，助燃風管道連接助燃風機；控制采集部分包括控制主機、輸入輸出設備、熱電偶和位移傳感器，控制主機與燃燒器、熱電偶、位移傳感器連接。本發(fā)明適用于建筑整體結構火災行為研究，通過對整體結構火災行為的研究，可以研究整體結構構件之間相互約束對結構抗火性能的影響。
文檔編號G01M99/00GK101482454SQ200910071370
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權日2009年1月24日
發(fā)明者呂俊利, 張大山, 楊志年, 勇 王, 董毓利 申請人:哈爾濱工業(yè)大學