[发明专利]一种用于柱抗火试验的约束装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于柱抗火试验的约束装置。

背景技术

柱是建筑结构中重要的竖向承重构件，承受并可靠传递竖向载荷，当建筑物遭遇火灾时，柱的抗火性能对结构整体安全性将起到至关重要的作用，承重柱的耐火极限对建筑结构整体的抗倒塌能力具有决定性影响。因此，研究火灾下柱的受力性能，提出合理的抗火设计方法，对保证火灾下结构的性能与整体安全具有重要意义。在实际结构当中，柱不可避免地与框架梁、楼板等构件相连，成为事实上的约束构件。由于柱端轴向约束与侧向约束的存在，将使柱在火灾升温和降温过程中，表现出与不受约束的独立构件完全不同的受力特点。然而现在大多数研究主要是对独立构件进行研究，主要存在以下方面的不足：在实验中的独立构件在升温过程中可以自由膨胀变形，未受到周围构件的约束，从而不产生温度应力，然而在实际建筑中，柱子的膨胀变形时受到周围构件的约束的，从而产生温度应力。抗火试验中，为模拟柱在火灾下的真实受力，需在柱端施加一定程度的约束，合理可行的约束装置的对柱抗火性能的研究具有重要意义。

现有的中国专利名称为约束柱抗火试验装置（申请号200810209577.8）公开了一种抗火试验装置，该装置包括加载反力架、千斤顶柱顶约束梁、两个约束杆、位移传感器，

通过在柱两端连接不同支座形式可以研究端部受到不同约束的柱子在火灾中的抗火性能、破坏形式，测量柱子在火灾中的膨胀变形量、膨胀变形受到的限制而产生的膨胀力，但是该装置存在如下缺陷：（1）该装置占地面积大并且不可灵活调整大小尺寸；（2）没有考虑到防护因素，当该荷载大于试验装置能够承担的最大荷载时，使得试验装置产生破坏，并对试验者的人身安全构成危险；（3）该装置由于约束梁与两个约束杆位于同一平面上，不能提供平面外刚度，不能实现对偏心荷载作用下的试验研究，导致试验结果不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种占地面积小，易于制作，使用方便灵活、可操作性强，安全可靠的，同时可以有效提供平面外刚度，实现偏心荷载作用下试验研究的一种用于柱抗火试验的约束装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于柱抗火试验的约束装置，包括加载反力架、千斤顶、负荷传感器、约束框架、升温炉、测柱产生约束力装置及若干个位移计，所述的加载反力架主要由一根水平设置的钢梁和两根垂直设置的钢柱围成，所述的约束框架包括两个相互呈十字交叉设置且通过螺栓副固定连接的矩形框架，所述的矩形框架包括水平设置的上约束梁、下约束梁和两根垂直设置的约束柱，所述的上约束梁位于所述的钢梁下端，所述的千斤顶和所述的负荷传感器由上到下依次设置在所述的钢梁与所述的上约束梁之间，所述的测柱产生约束力装置和所述的升温炉由上到下依次设置在所述的上约梁与所述的下约束梁之间，所述的升温炉内设置有试验柱，所述的试验柱的上端穿出所述的升温炉与所述的测柱产生约束力装置连接，所述的试验柱的下端穿出所述的升温炉与所述的下约束梁连接。

两根所述的约束柱的上端端面分别与所述的上约束梁的底面通过第一双头螺栓连接且所述的约束柱的上端端面与所述的上约束梁的底面之间留有一定的空隙，两根所述的约束柱的下端分别与所述的下约束梁的相应端部连接。矩形框架中上约束梁与约束柱通过双头螺栓连接，方便调整空隙的距离，更好的满足不同试件的高度要求，同时实现此装置提供不同的约束刚度。

所述的钢梁位于两个所述的矩形框架的纵向对称面上。使约束装置整体受力均匀，结构稳固。

所述的钢梁的两侧端面与所述的钢柱内侧壁分别通过第一螺栓副固定连接，所述的钢柱内侧壁上纵向均布有若干个螺杆孔道。试验时，将加载反力架中的钢梁通过螺栓副与预留的不同螺杆孔道固定连接， 从而上下调整高度，来适应不同的试件高度。

所述的钢梁的下表面与所述的千斤顶之间设置有第一钢端板，所述的千斤顶与所述的负荷传感器之间设置有第二钢端板，所述的负荷传感器的底部对称设置有四根短钢杆，所述的短钢杆的下端与所述的上约束梁之间设置有第三钢端板，所述的短钢杆上设置有第一位移计。设置的短钢杆与各个钢端板用来使试验柱平稳放置，有效均匀受力。