CN107402226A - 一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，包括筏基、炉体、支撑框架、反力加载装置以及数据采集系统，炉体、支撑框架以及反力加载装置安装在筏基上，还包括用于安装混凝土顶板的支座装置和设置在混凝土顶板上表面的热边界模拟层，支座装置安装于支撑框架的上部，反力加载装置的施力机构设置在边界模拟层的上方。本发明能较好地适用于地下空间结构混凝土顶板的火灾试验，能够较好地模拟真实火灾环境、上覆热边界模拟层和各种边界和约束条件的影响，从而更加科学地进行地下空间结构混凝土顶板抗火性能的研究，为地下空间结构混凝土顶板抗火设计方法的提出提供可靠的试验数据。

Description

一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置及方法，属地下结构防灾减灾技术领域。

背景技术

近年来，地下空间结构发生了多起特大和重大火灾，地下空间结构火灾具有火场温度较高、烟雾大、疏散困难且救火难度大等特点，严重威胁地下空间结构的安全性，给人民的生命财产造成了巨大损失。伴随地下商业综合体、地下车库、地铁站等地下空间结构的迅速开发和利用，研究地下空间结构的抗火性能以及如何通过合理设计来提高地下空间结构的抗火能力已成为当前地下结构防灾减灾领域研究的重要课题。

混凝土顶板是地下空间结构的重要组成部分，其耐火性能与其他地下结构构件相比相对较弱，是地下空间结构抗火设计的薄弱环节。与上部建筑结构中混凝土楼板的耐火性能相比，地下空间结构混凝土顶板的耐火性能会表现出明显不同的特性：(1)地下空间结构混凝土顶板由于地下水和上覆土层的影响，混凝土本身含水量较高、周边环境湿度较大等原因，高温下混凝土易发生爆裂，从而导致其耐火性能较差。(2)地下空间结构混凝土顶板上表面通常为覆土层，其热边界条件与上部建筑结构中混凝土楼板上表面为空气层的热边界不同，且其厚度通常比上部混凝土楼板的大。这会导致混凝土顶板内温度发展历程与混凝土楼板中的明显不同，导致其耐火性能不同。(3)地下空间结构由于其空间相对封闭、排烟通风较为困难，导致其火灾的升降温历程可能与上部建筑结构的室内火灾不同。总之，地下空间结构混凝土顶板的抗火设计不能简单套用现有的上部混凝土楼板的抗火设计方法。因此，研究地下空间结构混凝土顶板的火灾行为就显得尤为重要，其研究成果必将对地下结构抗火的性能化设计和指导消防救险工作有重要意义。然而，目前有关地下空间结构混凝土顶板抗火性能试验方面的成果很少。

现有的钢筋混凝土板的耐火试验装置及实现方法，普通存在以下问题：(1)未考虑混凝土板上表面覆有土层导致其热力学边界不同的影响。(2)炉壁由炉内壁和炉外壁组成，炉内壁实际约350mm左右，起防火隔热作用，不能有效承重；混凝土板的支座设置在能承重的炉外壁上。因此，混凝土板支座内侧炉内壁上方的混凝土板底未能直接受到明火的加热作用，这与混凝土板在实际火灾中全部板底受火的情况不符。(3)实际火灾中的混凝土板平面内的热膨胀作用会受到周围混凝土框架柱、剪力墙等的约束影响，现有的抗火试验装置未能为上述混凝土柱、剪力墙等竖向支撑提供足够的固定措施。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够较好地进行地下空间结构混凝土顶板火灾试验，以模拟真实火灾来进行受火试验，测试地下空间结构混凝土顶板的耐火极限和研究其在火灾下的工作机理，为地下空间结构的抗火设计提供可靠数据的混凝土顶板抗火试验装置；本发明的另一目的在于提出一种能为地下空间结构的抗火设计提供可靠数据的混凝土顶板抗火试验方法，以用来测量地下空间结构混凝土顶板在不同受力边界条件和热边界条件下耐火极限、温度场、结构反应(变形、侧移、支座反力等)等。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，包括筏基、炉体、支撑框架、反力加载装置以及数据采集系统，炉体、支撑框架以及反力加载装置安装在筏基上，还包括用于安装混凝土顶板的支座装置和设置在混凝土顶板上表面的热边界模拟层，支座装置安装于支撑框架的上部，反力加载装置的施力机构设置在热边界模拟层的上方。

作为本发明的一种优选方式，所述热边界模拟层为设置在所述混凝土顶板上的土层或者水层，所述热边界模拟层的周围设有封闭围挡，所述混凝土顶板的上表面和封闭围挡的内表面铺设有防水层。

作为本发明的一种优选方式，所述炉体包括炉壁、天然气管路、排烟道、水循环管路、热电偶、高温摄像头、点火烧嘴、自动点火计算机控制系统和线路管道，炉体的炉壁由两片长边炉壁和两片短边炉壁围成长方体炉膛，点火烧嘴设置在长边炉壁的内侧，点火烧嘴连接至自动点火计算机控制系统，高温摄像头设置在短边炉壁的内侧，热电偶靠近点火烧嘴设置在长边炉壁上，天然气管路连接至市政天然气管道，排烟道设置在长边炉壁的内侧，排烟道上设有排烟口，水循环管路对应排烟道设置。

作为本发明的一种优选方式，所述支撑框架包括支撑混凝土柱和设置在支撑混凝土柱上的支撑混凝土梁，支撑混凝土柱固结于所述筏基上，支撑混凝土柱围设在所述炉体的外侧，所述支座装置安装在支撑混凝土梁上。

作为本发明的一种优选方式，所述支撑混凝土梁的跨中挠度不大于20mm，所述支撑混凝土梁为钢筋混凝土梁或钢骨混凝土梁，梁宽不小于炉壁厚度且不小于400mm，梁高不小于500mm，所述支撑混凝土柱为钢筋混凝土柱或钢骨混凝土柱，柱截面尺寸不小于400×400mm。

作为本发明的一种优选方式，所述支座装置为固定支座或者简支支座，所述筏基上布设有多个地锚。

作为本发明的一种优选方式，所述反力加载装置包括钢柱、纵向钢梁、横向钢梁、千斤顶以及压力传感器，钢柱垂直固结在所述筏基上，纵向钢梁连接在钢柱的上部，横向钢梁连接在纵向钢梁上，横向钢梁与纵向钢梁均沿水平方向设置，千斤顶连接在纵向钢梁或者横向钢梁上，压力传感器设置在对应的钢梁与千斤顶之间。

作为本发明的一种优选方式，所述数据采集系统包括炉膛内部测点的气压采集系统、炉膛内部和试件内部测点的温度采集系统、关键部位位移的位移采集系统以及荷载采集系统，气压采集系统、温度采集系统、位移采集系统以及荷载采集系统分别通过在测点处安装气压传感器、热电偶、位移计以及压力传感器，气压传感器、热电偶、位移计以及压力传感器均连接至数据采集仪，数据采集仪与所述自动点火计算机控制系统双向连接。

本发明还提出一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置的实现方法，包括如下步骤：

步骤A，浇筑平板式筏基，浇筑前需做好钢筋、型钢和地锚的预埋；

步骤B，接着浇筑支撑混凝土柱和支撑混凝土梁；

步骤C，建造适合地下空间结构混凝土顶板抗火试验的炉体，安装反力加载装置，根据需要布置支座装置，支座装置为固定支座或简支支座，吊装混凝土顶板，利用砖头砌筑围挡并设置热边界模拟层，利用反力加载装置对混凝土顶板进行加载并进行边界约束；

步骤D，布置数据采集系统，点火试验进行数据采集。

作为本发明的一种优选方式，在所述混凝土顶板为混凝土平板和带边框梁的混凝土板时，则试件可直接安装于所述支座装置的上部，所述混凝土顶板为带竖向支撑的混凝土顶板时，则利用地锚将竖向支撑的地梁固定于平板式筏基的上方，所述炉壁的内侧由耐火砖砌筑而成，耐火砖表面用高温胶粘贴纤维防火毡板，炉壁的外侧采用耐火钢板制作，炉壁内侧和外侧之间填充耐火纤维。

本发明提供了一套能够较好地进行地下空间结构混凝土顶板火灾试验的试验装置和试验方法，以模拟真实火灾和上覆热边界模拟层来进行受火试验，测试地下空间结构混凝土顶板的耐火极限和研究其在火灾作用下的机理，为基于火安全的地下结构设计提供依据。本发明能较好地适用于地下空间结构混凝土顶板的火灾试验，能够较好地模拟真实火灾环境、上覆热边界模拟层和各种边界和约束条件的影响，从而更加科学地进行地下空间结构混凝土顶板抗火性能的研究，为地下空间结构混凝土顶板抗火设计方法的提出提供可靠的试验数据。

附图说明

图1为本发明中炉体结构平面示意图。

图2-图4为图1炉体结构的立面、剖面示意图，其中图2为图1的A-A面立面示意图，图3为图1的B-B剖面示意图，图4为图1的C-C剖面示意图。

图5为反力加载装置结构平面示意图。

图6、图7为反力加载装置的立面示意图，其中图6为图5的C-D面示意图，图7为图5的B-A面示意图。

图8为支座装置及其防火保护措施的示意图。

图9为热边界模拟层的示意图。

图10为带竖向支撑的混凝土顶板试件在炉体内部固定的示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

结合图1-图10，在实施例中，试验装置包括平板式筏基9、炉体、支撑框架、支座装置、反力加载装置、数据采集系统和热边界模拟层20共七个部分。

平板式筏基9作为炉体、支撑框架和反力加载装置的基础。炉体内对应平板式筏基9的上表面满堂方格式预埋地锚5。

炉体包括炉壁1、天然气管路11、排烟道3、水循环管路13、热电偶7、点火烧嘴10、风机6、排烟口4、自动点火计算机控制系统和线路管道12等，其中热电偶7用来测试炉膛内温度。炉体的炉壁1由2片长边炉壁和2片短边炉壁组成，并围成一长方体炉膛。长边炉壁的每边设有6个独立的点火烧嘴，每个点火烧嘴可根据需要打开或关闭。两个短边炉壁上各安装有一个高温摄像头14，用来监测火灾燃烧情况及试件表观和变形情况。热电偶7设置在长边炉壁靠近点火烧嘴10侧。环绕炉体的天然气管路11经过一个减压阀后与市政天然气管道相连。每个点火喷嘴10处都设有风机6，每个风机6处都有管路与天然气管路11相连。炉体内侧沿长边方向设置有2个排烟道3，排烟道3砌于平板式筏基9之上，2个排烟道3最后合于一处，经水循环管路13后由外置的烟筒将烟气向外排出。每个排烟道3上表面设有若干个排烟口4，中间相邻的2个排烟口4的距离相等，且该距离是端部排烟口4到短边炉壁内表面之间距离的2倍。排烟口3距离的规定是为了使个排烟口4所对应的炉膛内部区域大致相当，以期取得较好的均匀的排烟效果。通过砌筑临时性填充墙可将炉膛内腔隔成若干个腔体，其中每个腔体需至少含有一个点火烧嘴和一个排烟口，在排烟口上方覆盖耐火砖可调整排烟口的排烟量。

支撑框架由位于炉壁正上方的支撑混凝土梁2-1和位于炉体四角和长边外侧分散布置的支撑混凝土柱2-2构成，支撑混凝土柱2-2固结于平板式筏基9上。支撑框架能将支撑混凝土梁2-1上承受的荷载通过支撑混凝土柱2-2传到平板式筏基9上，且支撑混凝土梁2-1的跨中挠度不大于20mm。支撑混凝土梁2-1为钢筋混凝土梁或钢骨混凝土梁，梁宽不小于炉壁厚度且不小于400mm，梁高不小于500mm。支撑混凝土柱2-2为钢筋混凝土柱或钢骨混凝土柱，柱截面尺寸不小于400×400mm。安装于短边炉壁上方的支撑混凝土梁2-1两端各伸出炉壁外侧约150mm，并通过其2个端面固结于炉膛四角外侧的支撑混凝土柱2-2。安装于长边炉壁上方的支撑混凝土梁2-1通过其2个端面固结于短边炉壁上方支撑混凝土梁2-1两端的侧面，通过其跨中的外侧面固结于炉壁外侧的邻近混凝土支撑柱2-2。支撑混凝土梁2-1的内侧面与炉膛内表面利用高温胶粘有连续的防火棉。支撑混凝土梁2-1和支撑混凝土柱2-2为钢筋混凝土构件或钢骨混凝土构件，具有较大的承载力和刚度，能有效将支座装置上承受的荷载传给平板式筏基9，避免荷载直接作用在具有保温隔热功能、而无承重功能的炉壁1上。

支座装置放置于支撑混凝土梁2-1的上方。支座装置为固定支座或简支支座，支座由上下2层钢板25组成，钢板25的宽度比支撑混凝土梁2-1的宽度小100mm。固定支座上下2层钢板间焊接钢滚轴，钢滚轴的长度方向和支撑混凝土梁2-1的长度方向一致，简支支座上下2层钢板间设置钢球26。支座装置的钢材采用耐火钢，支座装置居中放置于支撑混凝土梁2-1的上方，放置后其外侧和内侧的支撑混凝土梁2-1上表面均粘贴纤维防火毡板24，纤维防火毡板的厚度高于支座装置的高度。支座装置所对应的炉膛内侧也粘有连续的纤维防火毡板，其高度与支撑混凝土梁2-1上表面的纤维防火毡板的高度相同。

为了防止火灾高温降低支座的力学性能以及火灾试验时明火外泄，支座装置的钢材采用耐火钢，支座装置居中放置于支撑混凝土梁2-1的上方，其外侧和内侧均采用纤维防火毡板进行防火保护。可根据不同的混凝土顶板19的边界情况决定采用何种形式的支座。

反力加载装置由4根钢柱15、2根纵向钢梁16和4根横向钢梁17、千斤顶22、压力传感器21、分配钢梁23、钢辊轴和长条形钢板组成。4根钢柱15固结于平板式筏基9上，距离炉体四角外侧有一定距离，离长边炉壁和短边炉壁的外侧可为1000-2000mm。钢柱15与纵向钢梁16的连接端面上有2排连接孔，纵向钢梁16可根据需要上下移动至合适位置后与钢柱15固接。纵向钢梁16的下翼缘有2排连接孔，横向钢梁17的位置可水平移动调整至需要的位置，其两端上翼缘可通过4根螺栓固定于纵向钢梁16的下翼缘。钢柱15、纵向钢梁16和横向钢梁17均设有连续分布的加劲肋。千斤顶22可通过2块钢板和4根螺杆悬挂于纵向钢梁16或横向钢梁17上，纵向钢梁16和千斤顶22之间安装压力传感器21，或者横向钢梁16和千斤顶22之间安装压力传感器21。千斤顶22和混凝土顶板19之间从上到下依次设有工字形分配钢梁23、钢辊轴和长条形钢板。

千斤顶22施加的作用在混凝土顶板19上的竖向荷载一方面通过支撑框架或试件本身的柱支撑、剪力墙支撑传至平板式筏基9上，另一方面该荷载反作用于反力加载装置上，并通过其传至平板式筏基9上。平板式筏基9和反力加载装置形成一个自平衡装置。

反力加载装置具有较大的灵活性，可实现4根钢柱15所围成平面内的任意点加载和分布式线荷载加载，试验过程中通过置于压力传感器21监测混凝土顶板19上施加荷载的变化。千斤顶22施加的力，通过分配钢梁和钢辊轴传到与混凝土顶板19接触的条带钢板上，模拟混凝土顶板19上作用的线荷载。混凝土顶板19固定端处的约束弯矩可通过作用在混凝土顶板固定支座外侧悬臂板上的线荷载与其作用线至固定支座间的距离相乘得到。

混凝土顶板19的试件形式是混凝土平板和带边框梁的混凝土板时，则试件19可直接安装于支座装置的上部。其中，当混凝土顶板19的支座为固定支座时，所对应的混凝土顶板试件的支座外侧应浇筑有混凝土悬臂板，则可利用反力加载装置在混凝土悬臂板的末端施加线荷载来模拟固定支座处的约束弯矩，参见图5和图6中两对边固支、两对面简支的混凝土顶板；当所述混凝土顶板试件为带框架柱或剪力墙等竖向支撑29的混凝土顶板19试件时，则利用地锚5将竖向支撑29的地梁固定于平板式筏基9的上方，并利用纤维防火毡板28对竖向支撑29的地梁的周边和上表面进行防火保护，参见图10。

数据采集系统包括气压采集系统、温度采集系统、位移采集系统和荷载采集系统。数据采集系统包括炉膛内部测点的气压采集系统、炉膛内部和试件内部测点的温度采集系统、关键部位位移的位移采集系统、荷载采集系统。气压采集系统、温度采集系统、位移采集系统、荷载采集系统分别通过在测点处安装气压传感器、热电偶、位移计、压力传感器，各自的测量电信号和炉体内点火烧嘴10的控制电信号可通过线路管道12里面的导线与炉体旁边控制室内的数据采集仪连接，数据采集仪与计算机连接。计算机的自动点火控制系统可对点火烧嘴10的自动点火、炉膛升温过程等进行自动控制。气压采集系统、温度采集系统、位移采集系统、荷载采集系统以及数据采集仪均可以采用自动化控制领域的公知结构。通过在测点处安装气压传感器、热电偶、位移计、压力传感器等，利用导线将各个传感器的测量结果与对应的数据采集连接，数据采集仪与计算机连接，通过电脑控制对炉膛内气压和温度、钢筋和混凝土内测点的温度、关键部位的变形、千斤顶施加的荷载等试验数据进行采集。工作过程为：在试验过程中产生的气压、温度、位移、压力等参数，数据采集仪通过相应传感器进行数据采集，最后在电脑上显示并保存数据。

混凝土顶板19位于支座装置的上方，热边界模拟层20位于混凝土顶板19的上方。边界模拟层20采用在混凝土顶板19上表面铺设一定厚度的实际土、积蓄一定厚度的清水层来分别模拟混凝土顶板19的顶面位于地下水位以上、以下的热边界条件。(位于以上时，混凝土顶板上面的土层含水率较低，按实际土层情况模拟；当混凝土顶板的顶面位于地下水位以下时，顶板上方混凝土的含水率高，其对混凝土顶板的热边界条件的影响相当于是一个水层)采用砖头在混凝土顶板19的上表面砌筑约500mm的封闭围挡18，混凝土顶板19的上表面和封闭围挡18的内表面先铺设柔性防水层27，然后在混凝土顶板19的上表面再铺设一定厚度的热边界模拟层20。

本实施例按以下步骤实施：

(1)根据地下空间结构混凝土顶板的尺寸大小、边界条件、试验目的等，合理确定混凝土顶板的试件形式及其在炉体上的位置，使喷嘴的数量、位置在混凝土顶板的受火面积内均匀布置，使排烟道、热电偶等均能较好的工作。

(2)根据地下空间结构混凝土顶板的试件形式确定使用何种形式的支座，将支座、纤维防火板毡根据板的形式、位置布置好。

(3)吊装混凝土顶板就位，在混凝土顶板上方砌筑封闭围挡、铺设柔性防水层27和热边界模拟层20。

(4)根据混凝土顶板19的位置、形式调整反加载装置的位置，利用反力加载装置对板进行边界约束。

(5)连接线路，调试好各种设备后，开始试验，采集数据。

具体操作如下：

(1)此处以两对边固支、两对面简支的混凝土顶板19为例进行说明，首先设计并浇筑制作足尺的混凝土顶板19，平面尺寸为11100mm×5300mm，厚度为180mm，其在炉体上的位置如图5-图7所示，支座外侧悬臂板的悬臂长度为2350mm。在板的受火面积内沿长边炉壁每一侧均匀布置6个喷火烧嘴10，排烟道4、热电偶7均在有效工作范围内，能很好的进行排烟、温度测量。

(2)将固支支座、简支支座按板的形式、尺寸布置在相应位置，在炉壁内侧铺设纤维防火毡板，见图8所示。

(3)将混凝土顶板19吊装到位，在混凝土顶板19上方砌筑封闭围挡18、铺设柔性防水层27，安装钢滚轴和分配梁，然后再铺设热边界模拟层20(见图9所示)。

(4)安装调整横向钢梁的位置，利用反力记载装置对混凝土顶板19进行加载，并对固支边进行边界约束，如图5-图7所示。

(5)连接温度线路、位移线路等，调试设备，准备开始试验。

(6)点火开始试验，采集相关实验参数。

本发明还具有如下特点：

1、混凝土顶板19为混凝土平板和带边框梁的混凝土板时，则混凝土顶板19可直接安装于支座装置的上部；当混凝土顶板19为带竖向支撑的混凝土顶板试件，则利用地锚5将竖向支撑的地梁固定于平板式筏基9的上方。混凝土顶板19的支座为固定支座时，所对应的混凝土顶板试件的支座外侧应浇筑有混凝土悬臂板，则可利用反力加载装置在混凝土悬臂板的末端施加线荷载来模拟固定支座处的约束弯矩。

2、炉壁1的内侧由耐火砖砌筑而成，耐火砖表面用高温胶粘贴纤维防火毡板，炉壁1的外侧采用耐火钢板制作，炉壁内侧和外侧之间填充耐火纤维。

3、点火试验开始后，试验炉的自动控制系统同时采集炉温和炉压，控制实时炉温按照标准升温曲线或其他设定的升温曲线升温，温度、位移和压力传感器的数据采集系统采集试验过程中混凝土顶板19的火灾响应参数。

4、抗火试验装置可进行多种受力边界条件和热学边界条件下地下空间结构混凝土顶板的火灾试验，具有通用性。

5、炉体内腔可根据需要利用砖块砌筑填充墙进行分区，根据地下空间结构混凝土顶板的尺寸可单区使用也可多区一起使用，具有较大的灵活性。

6、炉内温度采用铠装K型热电偶测量，可对炉内温度进行实时监控和调节，使炉内温度发展历程能符合给定的升温曲线。

7、反力加载装置的千斤顶位置可根据地下空间结构混凝土顶板的尺寸、形式进行灵活调整和布置，可方便施加跨内荷载和板边的固端约束弯矩。

8、支座形式可以根据地下空间结构混凝土顶板的尺寸形式灵活布置。

9、热边界模拟层20可以实际地下空间结构混凝土顶板上部土层的实际情况进行模拟设置。

在说明书附图4中，附图标记100所指的部位代表地面。

本发明的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，包括筏基、炉体、支撑框架、反力加载装置以及数据采集系统，炉体、支撑框架以及反力加载装置安装在筏基上，其特征在于：还包括用于安装混凝土顶板的支座装置和设置在混凝土顶板上表面的热边界模拟层，支座装置安装于支撑框架的上部，反力加载装置的施力机构设置在热边界模拟层的上方。

2.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述热边界模拟层为设置在所述混凝土顶板上的土层或者水层，所述热边界模拟层的周围设有封闭围挡，所述混凝土顶板的上表面和封闭围挡的内表面铺设有防水层。

3.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述炉体包括炉壁、天然气管路、排烟道、水循环管路、热电偶、高温摄像头、点火烧嘴、自动点火计算机控制系统和线路管道，炉体的炉壁由两片长边炉壁和两片短边炉壁围成长方体炉膛，点火烧嘴设置在长边炉壁的内侧，点火烧嘴连接至自动点火计算机控制系统，高温摄像头设置在短边炉壁的内侧，热电偶靠近点火烧嘴设置在长边炉壁上，天然气管路连接至市政天然气管道，排烟道设置在长边炉壁的内侧，排烟道上设有排烟口，水循环管路对应排烟道设置。

4.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述支撑框架包括支撑混凝土柱和设置在支撑混凝土柱上的支撑混凝土梁，支撑混凝土柱固结于所述筏基上，支撑混凝土柱围设在所述炉体的外侧，所述支座装置安装在支撑混凝土梁上。

5.如权利要求4所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述支撑混凝土梁的跨中挠度不大于20mm，所述支撑混凝土梁为钢筋混凝土梁或钢骨混凝土梁，梁宽不小于炉壁厚度且不小于400mm，梁高不小于500mm，所述支撑混凝土柱为钢筋混凝土柱或钢骨混凝土柱，柱截面尺寸不小于400×400mm。

6.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述支座装置为固定支座或者简支支座，所述筏基上布设有多个地锚。

7.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述反力加载装置包括钢柱、纵向钢梁、横向钢梁、千斤顶以及压力传感器，钢柱垂直固结在所述筏基上，纵向钢梁连接在钢柱的上部，横向钢梁连接在纵向钢梁上，横向钢梁与纵向钢梁均沿水平方向设置，千斤顶连接在纵向钢梁或者横向钢梁上，压力传感器设置在对应的钢梁与千斤顶之间。

8.如权利要求1所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，其特征在于：所述数据采集系统包括炉膛内部测点的气压采集系统、炉膛内部和试件内部测点的温度采集系统、关键部位位移的位移采集系统以及荷载采集系统，气压采集系统、温度采集系统、位移采集系统以及荷载采集系统分别通过在测点处安装气压传感器、热电偶、位移计以及压力传感器，气压传感器、热电偶、位移计以及压力传感器均连接至数据采集仪，数据采集仪与所述自动点火计算机控制系统双向连接。

9.一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，浇筑平板式筏基，浇筑前需做好钢筋、型钢和地锚的预埋；

步骤B，接着浇筑支撑混凝土柱和支撑混凝土梁；

步骤C，建造适合地下空间结构混凝土顶板抗火试验的炉体，安装反力加载装置，根据需要布置支座装置，支座装置为固定支座或简支支座，吊装混凝土顶板，利用砖头砌筑围挡并设置热边界模拟层，利用反力加载装置对混凝土顶板进行加载并进行边界约束；

步骤D，布置数据采集系统，点火试验进行数据采集。

10.如权利要求9所述的一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验方法，其特征在于，在所述混凝土顶板为混凝土平板和带边框梁的混凝土板时，则试件可直接安装于所述支座装置的上部，所述混凝土顶板为带竖向支撑的混凝土顶板时，则利用地锚将竖向支撑的地梁固定于所述平板式筏基的上方，所述炉壁的内侧由耐火砖砌筑而成，耐火砖表面用高温胶粘贴纤维防火毡板，炉壁的外侧采用耐火钢板制作，炉壁内侧和外侧之间填充耐火纤维。