[發(fā)明專利]適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的高穩(wěn)定性可升降電阻爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010162160.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111351358B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣彬輝;尹中原;范傳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: F27B17/02
• 分類號: F27B17/02;F27D1/00;F27D19/00;G01M99/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本申請涉及建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的高穩(wěn)定性可升降電阻爐，包括基座、下爐體、上爐體、升降控制裝置、高頻激光測距傳感器以及控制柜等；下爐體和上爐體采用分體設(shè)計，下爐體可左右滑動地安裝在基座上；高頻激光測距傳感器與控制柜連接，并將測量到的距離及速度傳輸給控制柜；控制柜與升降控制裝置連接，用以根據(jù)距離及速度控制升降控制裝置帶動上爐體沿下爐體滑動，并與試驗三維框架結(jié)構(gòu)的豎向變形同步。本申請適應(yīng)于三維框架結(jié)構(gòu)并允許被測三維框架結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，增加了升降裝置的面外穩(wěn)定性和抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，并通過升降控制裝置使上爐體相對于下爐體向下移動實現(xiàn)電阻爐與三維框架結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的高穩(wěn)定性可升降電阻爐。

背景技術(shù)

高溫對結(jié)構(gòu)的材料性能特別是力學(xué)性能具有顯著的影響，如結(jié)構(gòu)鋼的屈服強度和彈性模量隨溫度的上升而下降，當(dāng)溫度超過600℃時，結(jié)構(gòu)鋼將喪失大部分的強度和剛度。發(fā)生火災(zāi)時，建筑室內(nèi)空氣半小時內(nèi)可達到800～1000℃，因此建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中極易受到傷害。框架結(jié)構(gòu)中，框架柱作為主要承重構(gòu)件，其在火災(zāi)中的失效會可能會引起整個建筑的倒塌，因此對框架柱抗火性能的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。框架柱在火災(zāi)下根據(jù)其約束條件和荷載情況的不同會有不同的響應(yīng)，有的為大變形響應(yīng)，這類框架柱的抗火性能試驗就需要一種能適用于框架結(jié)構(gòu)大變形的電阻爐。

國內(nèi)目前存在的電阻爐多只能進行平面框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗或者是不含樓板的三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗。而且，現(xiàn)有適用于平面框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的電阻爐存在以下缺陷：(1)由于其高度是固定的，只能加熱單一高度的試件；(2)只能適用于平面框架的火災(zāi)試驗；(3)保溫裝置掛在試件上，變形是被動的，有些試驗構(gòu)件可能不方便吊掛保溫裝置；(4)試件結(jié)構(gòu)大變形后，保溫裝置下沉，爐體上方出現(xiàn)較大空隙，熱氣會露出，電爐難以繼續(xù)升溫。

本發(fā)明應(yīng)用的場景除了解決上述缺陷外，為考慮大變形和動力響應(yīng)的三維框架結(jié)構(gòu)的抗火試驗。試驗中，上部爐體需要隨著試驗結(jié)構(gòu)的響應(yīng)而上升或者下降，這個過程中，往往伴隨有較大的速度和加速度。因此，需要一套能夠控制上部爐體上下運動的升降裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的高穩(wěn)定性可升降電阻爐，不僅適應(yīng)于三維框架結(jié)構(gòu)并允許被測三維框架結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，且增加了升降裝置的面外穩(wěn)定性和抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，并通過升降控制裝置使上爐體相對于下爐體向下移動實現(xiàn)電阻爐與三維框架結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形效果。

本發(fā)明目的是對中國發(fā)明申請《適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的可控電阻爐》(申請?zhí)枺?01910627357.5)的進一步研發(fā)。相比于靜力試驗，要實現(xiàn)上部爐體的快速運動的動力試驗，支撐上部爐體的動力裝置需要有可靠的動力穩(wěn)定性，本發(fā)明公開的升降裝置，機構(gòu)受力路徑簡單，在步進電機及螺桿機構(gòu)控制下可精確適應(yīng)上升下降微調(diào)需求，配套設(shè)置有伸縮臂增加了升降裝置的面外穩(wěn)定性和抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，此外，內(nèi)外套筒式且呈夾角設(shè)計的伸縮臂具有阻尼抗震(抗顫)效果，使得本發(fā)明具有更高的動力穩(wěn)定性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種適用于三維框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗的高穩(wěn)定性可升降電阻爐，其特征在于：包括基座、下爐體、上爐體、發(fā)熱電阻絲、升降控制裝置、高頻激光測距傳感器以及控制柜；

下爐體包括相對設(shè)置的第一下爐體和第二下爐體，第一下爐體和第二下爐體可左右滑動地安裝在基座上，兩者對合后形成下爐體；上爐體包括第一上爐體和第二上爐體，第一上爐體和第二上爐體對合后形成上爐體；第一上爐體和第二上爐體的底端各自安裝一組升降控制裝置，用以分別控制第一上爐體沿第一下爐體上下滑動、以及第二上爐體沿第二下爐體上下滑動，同時兩組升降控制裝置均可左右滑動地安裝在基座上；上爐體的內(nèi)頂壁表面及下爐體的內(nèi)側(cè)壁表面均布設(shè)有發(fā)熱電阻絲；對應(yīng)于第一上爐體和第二上爐體相對合的位置，在第一上爐體和第二上爐體的頂部中間位置還分別開設(shè)有相對的凹槽，用以穿過試驗三維框架結(jié)構(gòu)的受火框架柱；