[实用新型]一种空间结构节点火灾行为实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及用于空间结构节点火灾下性能研究的一种空间结构节点火灾行为实验装置。

背景技术

空间结构以其独特的造型效果被广泛的应用在体育场馆、文化场馆等公共建筑中。节点作为实现造型表达的载体，重要性可见一斑。

当前，多起火灾诱发的建筑结构倒塌事故给人民群众生命财产造成了巨大损失。火灾事故对应用空间结构的公共建筑也未幸免。且此类建筑具有使用功能丰富、内部净空较高、屋盖造型新颖等特点，凸显了火灾荷载规模不确定、结构构件空间位置高差大、节点样式、构成材料种类多及所受荷载差异等情况。对结合可能发生的火灾，开展节点在火灾环境下的行为研究，进而开展空间结构的整体安全性分析提出了挑战。

现有的技术中，1、节点的行为研究多聚焦于常温力学性能，已基于相同的研究目的，不同的节点样式开发了多种常温实验装置，测试获得了节点受弯状态的弯矩-转角关系、轴向拉压状态的力-位移关系等数据，用于常温下的空间结构整体安全性分析；

2、受实验条件、经济因素限制，足尺寸及缩尺寸的空间结构的火灾下坍塌实验罕有进行。空间结构的火灾下整体安全性分析通常采用有限元数值计算的方法，即通过建立特定空间结构的烟气分析有限元模型，设置火灾场景，计算并获得空间中不同节点周围烟气的时间-温度关系，进而通过简化计算方法获得节点表面的时间-温度关系，用于整体结构分析。有限元模型的精度、内置算法的可靠性，简化计算带来的误差都将影响整体安全性分析的精确，且缺乏实验佐证；

3、现有梁、板、柱、墙等结构构件的火灾实验主要在火灾实验炉内进行，需满足《建筑设计防火规范》（GB 50016）规定的耐火极限和《建筑构件耐火试验方法》（GB/T 9978）规定的炉温环境、操作方法。上述规范中未明确不同耐火等级空间结构建筑中节点的耐火极限要求，实验设备提供的炉温环境单一，不能反映不同类型建筑内可能发生火灾的规模大小，且火灾实验炉的规格尺寸及试件安装、加载方式未考虑空间结构节点样式、受力特点。

因此，使用现有的技术方法无法考虑空间结构建筑中的不同火灾荷载规模、节点所处的高度位置、节点的样式、构成材料及所受荷载差异的影响对节点开展火灾环境下的行为研究，进而兼顾火灾因素对节点进行优化设计、验证节点防火保护措施的有效性、对保护节点的消防设置进行优化布置，同时无法获得直接的实验数据输入有限元软件进行空间结构整体安全性分析。

发明内容

鉴于现有技术的状况，本实用新型提供了一种空间结构节点火灾行为实验装置，克服了现有技术中不能对空间结构的节点开展火灾行为研究的不足，能够根据需要开展不同火源类型、火灾规模，处于空间中不同高度位置，不同节点样式、构成材料及所受荷载的节点构件火灾行为研究。

获得的节点温度、位移数据可用于空间结构建筑中不同部位节点的优化设计、设计并验证节点采取的防火保护措施、对保护节点的消防设施进行优化布置，还可输入有限元软件用于火灾下空间结构的整体安全性分析，进而评估潜在火灾下空间结构的整体坍塌破坏风险。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种空间结构节点火灾行为实验装置，其特征在于：包括提升装置Ⅰ、提升装置Ⅱ、加载装置、火源装置、烟气围护装置、滑车、滑道；

所述提升装置Ⅰ包括立柱、滑轮Ⅰ、提升索Ⅰ；所述立柱上间隔设有数个销孔Ⅰ，立柱顶端固接一个滑轮Ⅰ，立柱外侧底端固定有索把Ⅰ；

所述提升装置Ⅱ包括提升架、滑轮Ⅱ、提升索Ⅱ、安全滑道、插销Ⅱ、安全插销、升降套头、水平梁、斜撑梁、外圈梁、内圈梁、圈连梁、吊耳Ⅰ；

四个所述升降套头之间分别固定一根水平梁，四根斜撑梁的一端分别与四个升降套头固定，另一端分别固定于外圈梁的外侧面，每个升降套头的上表面固定有一个吊耳Ⅰ；

数根圈连梁的一端间隔的固定于外圈梁内侧面，另一端间隔的固定于内圈梁的外侧面，外圈梁与内圈梁几何对中且处于同一水平面；

四个升降套头、四根水平梁、四根斜撑梁、外圈梁、数根圈连梁、内圈梁互相接连共同构成一个锥台形框架结构的提升架；

在外圈梁上表面间隔的固定三个滑轮Ⅱ，三根安全滑道垂直的固定在外圈梁下表面，每根安全滑道的竖直中心线与对应的每个滑轮Ⅱ的竖直中心线重合；

安全滑道的外侧底端设有索把Ⅱ，在安全滑道的内侧底端设有一个安全销孔，在安全销孔以上部分的安全滑道间隔设有数个贯通销孔Ⅱ；