[實用新型]一種可提供構(gòu)件軸向彈性約束的抗火試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520169586.4
• 申請日: 2015-03-24
• 公開（公告）號: CN204439387U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜詠;張永振
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N25/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種建筑結(jié)構(gòu)抗火試驗領(lǐng)域，具體涉及一種可提供構(gòu)件軸向彈性約束的抗火試驗裝置。

背景技術(shù)

自上世紀九十年代以來，結(jié)構(gòu)抗火研究開始從獨立構(gòu)件進展到基于結(jié)構(gòu)連續(xù)性的構(gòu)件抗火性能的試驗與理論研究。眾多研究成果表明，由于結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，構(gòu)件間的相互約束會產(chǎn)生兩方面影響，一方面對構(gòu)件的軸向膨脹產(chǎn)生約束，降低構(gòu)件的臨界溫度；另一方面，當構(gòu)件屈曲后，約束將分擔構(gòu)件喪失的承載力，表現(xiàn)為構(gòu)件具有一定的屈曲后強度。例如，在大空間建筑火災(zāi)場景中，由于煙氣溫度的非均勻分布和局部火焰輻射，導(dǎo)致網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)非均勻升溫，將引起構(gòu)件間的軸向溫度變形不相同，桿件間形成相互約束，從而產(chǎn)生附加溫度內(nèi)力，使火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的力學反應(yīng)區(qū)別于單獨構(gòu)件的力學反應(yīng)。

現(xiàn)行《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》CECS?200:2006規(guī)定的抗火設(shè)計方法，將構(gòu)件從整體結(jié)構(gòu)剝離出來，以保證單個構(gòu)件在火災(zāi)下的耐火能力，來實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的火災(zāi)安全。這種設(shè)計方法沒有考慮構(gòu)件的約束效應(yīng)，在實際工程中造成的后果是要么防火保護措施不夠，要么造成浪費。所以，研究約束構(gòu)件的抗火性能和破壞形式，具有非常重要的意義。

目前的國內(nèi)外的抗火試驗中，一般由簡支H型鋼梁提供約束，但該種裝置存在兩個問題：1、H型鋼梁提供的約束剛度由鋼梁的截面特性得到，不易準確得到滿足試驗要求的約束剛度；2、H型鋼梁在跨中產(chǎn)生較小撓度時，就會產(chǎn)生塑性變形，在試驗過程中無法提供持續(xù)的彈性約束。這些問題導(dǎo)致試驗試件的長度較小，同時只能研究屈曲前和屈曲時試件的力學反應(yīng)，無法研究構(gòu)件屈曲后和降溫過程中的力學行為特性。因此實用新型一種新型的約束裝置，可方便而準確地提供試件軸向彈性約束剛度，完善對受約束構(gòu)件火災(zāi)中全過程力學反應(yīng)研究，對科學地實施約束構(gòu)件抗火試驗具有重要的應(yīng)用價值。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提出一種可提供構(gòu)件軸向彈性約束的抗火試驗裝置，利用這種裝置可研究受軸向受約束構(gòu)件、特別是大長細比軸向受約束構(gòu)件，精確把控約束剛度，獲取受約束構(gòu)件在受火屈曲前、屈曲、屈曲后、甚至降溫階段全過程的溫度、軸力和位移等數(shù)據(jù)，為研究受約束構(gòu)件在受火狀態(tài)下的力學特性、變形行為和破壞特征等奠定基礎(chǔ)。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種可提供構(gòu)件軸向彈性約束的抗火試驗裝置，包括試驗火爐、火爐頂部框架梁、反力架、液壓千斤頂、滑動梁、組合彈簧、輔助反力架、壓力傳感器、螺栓型滾輪軸承、槽鋼、加載柱、試件、試件支座一、試件支座二；

所述反力架包括反力架橫梁和反力架立柱，所述反力架橫梁固定在兩根反力架立柱之間，反力架立柱通過固定支座固定在試驗火爐的火爐頂部框架梁上；

所述液壓千斤頂固定在反力架橫梁內(nèi)側(cè)，所述滑動梁的一側(cè)通過墊塊與液壓千斤頂連接，滑動梁的另一側(cè)通過壓力傳感器與加載柱連接，滑動梁的兩端通過滑動梁端板分別固定有螺栓型滾輪軸承，螺栓型滾輪軸承內(nèi)設(shè)置有作為滑動梁的直線導(dǎo)軌的光圓鋼筋，光圓鋼筋焊接在作為滑動支座的槽鋼上，槽鋼固定在反力架立柱內(nèi)側(cè)；

所述試件安裝設(shè)置在試驗火爐內(nèi)，試件的一端通過試件支座一固定在反力架橫梁內(nèi)側(cè)，試件的另一端通過試件支座二與加載柱連接；

所述輔助反力架包括輔助反力架支撐柱、輔助反力架橫梁和跨中組件，所述跨中組件的兩端分別連接有輔助反力架橫梁，輔助反力架橫梁固定在反力架立柱上，輔助反力架橫梁與反力架立柱之間安裝有輔助反力架支撐柱，所述加載柱穿過跨中組件，所述輔助反力架橫梁與滑動梁之間設(shè)置有組合彈簧。

作為優(yōu)選，所述滑動梁上設(shè)有滑動梁加勁肋，所述槽鋼上設(shè)有槽鋼橫向加強板。

一種上述可提供構(gòu)件軸向彈性約束的抗火試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

(1)通過試驗所需約束剛度選定彈簧規(guī)格和組合個數(shù)，并制作彈簧套；

(2)安裝反力架、輔助反力架、彈簧、液壓千斤頂和壓力傳感器，并在滑動梁跨中設(shè)置位移計，千斤頂緩慢加載，記錄加載荷載和滑動位移，得出組合剛度，并與理論計算得到的約束剛度比較，若試驗值與理論值差距較大，則需多次測量并取平均值，最終確定約束剛度；

(3)釋放荷載，并重新加載，使滑動梁滑移一端距離，此時約束彈簧處于壓縮狀態(tài)；加載之前，需計算出試件的受火軸向最大穩(wěn)膨脹量，以便使彈簧在試件膨脹階段仍處于受壓狀態(tài)，提供持續(xù)有效的約束力；

(4)在試件上布置熱電偶和位移延伸計，安裝試件并將壓力傳感器與線路集成器相連；

(5)液壓千斤頂再次加載，使加載柱頂端的壓力傳感器的數(shù)值達到預(yù)先設(shè)定的值；