CN107589143B - 建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置及使用方法。将单或双轴膜材试件搭在两组或四组助滑块上，将试件下垂的两肢端或四肢端分别依次绕过两套或四套自锁卡的三角柱面，两个或四个前额立挂梁下缘压住试件表面，盈余的试件各肢端向上翻起；将两套或四套前额立挂梁两端分别穿过两个或四个吊钩的吊耳Ⅰ，并嵌入支撑装置两对或四对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，在两个或四个托板上放置等重质量块；将固定有热辐射源和录像设备的升降装置固定在地面，打开热辐射源和录像设备，当单或双轴膜材试件发生断裂时，实验结束，本发明可对膜材试件开展不同热辐射强度、不同膜面应力比状态下的测试研究，获得其失效发展过程、破坏模式及火灾下完整性持时等数据。
Description
技术领域
本发明涉及建筑防火及灭火救援领域，具体涉及用于膜结构建筑所用膜材模拟服役条件下耐高温性能测试的一种建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置及使用方法。
背景技术
作为二十世纪末期新兴的建筑材料——膜材，以其质量轻盈、透光率高、防污自洁性好等特性，继钢材、水泥、木材、玻璃之后被誉为第五类建筑材料。
膜材主要分为织物涂层膜材和非织物涂层膜材两大类。
织物涂层膜材由织布基层和表面涂层两部分组成。根据其发展历史又可细分为：A类膜材、B类膜材和C类膜材。
A类膜材以玻璃纤维为基布，聚四氟乙烯(PTFE)为涂层。
B类膜材以玻璃纤维为基布，聚乙烯基类为涂层。
C类膜材以聚酯纤维为基布，聚氯乙烯为表面涂层，如：PVC膜材、PES膜材等。还可在其表面另覆氟化物面层改善性能，如：聚氟乙烯涂层(PVF)、聚偏氟乙烯涂层(PVDF)等。
织物涂层膜材中应用较多的为以下五种：聚酯纤维基布PVC涂层膜(PVC/PES)、芳烃聚酯胺纤维基布PVC涂层膜、玻璃纤维基布PTFE涂层膜(PTFE/GF)、玻璃纤维基布Silicone涂层膜、聚酯纤维基布Silicone涂层膜、PBO纤维基布PVF涂层膜。
非织物涂层膜材以热塑性化合物薄膜ETFE为主。
目前在工程实践中：张拉式膜结构建筑主要使用织物涂层膜材中的A类膜材，气承式膜结构建筑中主要使用织物涂层膜材中的C类膜材，气枕式膜结构建筑中主要使用非织物涂层膜材。
不同种类的膜材使用时需配合建筑的不同造型，因而在设计建造之初材料自身即处于一定的膜面应力状态。而建筑在服役的过程中还需要承受及抵抗地震、风、雪等的作用，同样会引起膜面应力大小的变化。例如：膜结构建筑内部的火灾可能作为地震的次生灾害发生，建筑内部偶然的电器火灾可能发生于大风、大雪的气象条件时。因而需要考察不同服役条件下、膜结构建筑受到不同规模火灾威胁时，膜材自身是否能保持完整及其自火灾发生后保持完整的总时长。
膜结构的建筑应用场所多为大跨度、大空间建筑，该类建筑内部发生火灾时，单位面积膜材吸收的能量主要来自火源焰体的热辐射qr-1、聚积在膜材表面附近热烟气的热辐射qr-2以及热烟气与膜材表面之间的热对流qc-2。不同的可燃物发生燃烧时的发烟能力并不相同，因此可用等效的qr-eq来代表不同可燃物发生火灾时，通过不同渠道输入单位面积膜材的能量，即qall＝qr-1+qr-2+qc-2＝qr-eq，而且qr-eq还可利用实验室中不同照射强度(可通过设定电加热管的温度实现)的热辐射源来等效实现，即设定热辐射源的温度T＝qr-eq/εrσφ。
现有技术提供的设备及方法多聚焦于材料性能测试领域，主要关注力学性能和隔热性能，如：专利200910076650.3提供了微观薄膜材料力学双轴测试试验台装置及其实施方式。该装置依靠手轮实现机械式加载，按照手轮转动、滑块滑动、膜材双轴受拉、传感器反馈膜材受力的过程建立膜材的力-变形关系，直到材料破坏。还可将装置置于温度箱中研究不同温度下的膜材力学行为，即使用温度箱将膜材加热或冷却到不同的指定温度并保持恒温，再重复上述过程获得力-变形关系。
专利201410526435.X提供了模拟防水膜材料受力作用下低温性能测试装置及测试方法。该装置着眼于防水膜材料的低温性能测试需求，首先对膜材施加不同比例的预拉力，然后开展“逐级降温试验”，即降低到指定温度，保温特定时长，再重复降温、保温，或开展“冻融循环试验”，即重复执行特定低温-保温、常温-保温过程，均可执行到此类高分子材料断裂破坏为止。可对比研究同一低温状态不同预拉力、同一预拉力不同低温状态、特定预拉力及低温下的冻融循环对断裂破坏的影响。
专利201620569006.5提供了一种测试涂料、薄膜材料保温隔热性能的装置，该装置利用碘钨灯模拟100℃以内的较强自然光，定量的比较以涂膜形式附于隔热玻璃表面的不同薄膜样品的保温隔热性能。
总结现有技术可以发现：
1、提出的设备及方法尚未注意到建筑防火及灭火救援领域对建筑膜材在实际火灾下性能研究的需求。
2、无法获得特定种类的膜材在特定荷载工况(持续承受特定的膜面应力)、特定的火灾规模(持续承受特定条件的加热)下的失效发展过程、最终破坏模式及能够保持膜面完整(不发生断裂)的时长。
3、无法为建筑消防责任人制定火灾下人员疏散逃生预案，消防部队火灾下进入建筑内部开展灭火救援，建筑膜材生产商针对特定使用功能建筑及场所(可评估潜在火灾规模)、订单式开发适宜的膜材产品，科研人员发现并阐释不同种类的服役膜材在特定火灾规模下的失效发展机理提供试验装置及数据。
发明内容
鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明提供了一种建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置及使用方法。
本发明克服了现有技术中不能对不同种类膜材在不同恒定膜面应力状态、不同持续加热条件下开展完整性试验的不足，能够根据需要对由不同种类、不同厚度及宽度的膜材制备的单轴或双轴试件开展不同热辐射强度、不同膜面应力比(试验开始时施加于膜材试件的应力与该膜材常温下能够承受的最大用力的比)状态下的测试研究。
获得的膜材失效发展过程、最终破坏模式及维持完整(不发生断裂)的时长数据，能够为建筑消防责任人制定火灾下人员疏散逃生预案；消防部队火灾下确定进入建筑内部开展灭火救援是否安全；建筑膜材生产厂商针对特定功能建筑及场所(可评估潜在火灾规模)使用的膜材是否需要增加防火涂层及优化各涂层组分厚度；建筑结构专家根据获得的膜材火灾下失效发展机理，在火灾现场评估膜结构建筑的屋面是否存在坍塌风险提供装置及方法支持。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置，包括热辐射源、录像设备，其特征在于：还包括升降装置、支撑装置、加载装置；
所述升降装置包括立柱、L型托梁、吊线Ⅰ；
所述立柱上等间隔设有数个栓孔Ⅰ，立柱柱身固定L型托梁，立柱底端固定于地面，三根所述吊线Ⅰ的一端分别与L型托梁长肢的底面连接，另一端分别与所述热辐射源连接；
所述录像设备固定在立柱柱身处；
所述支撑装置包括短柱、固定卡、齿形梁、助滑块、安全销；
所述短柱上等间距的设有数个销孔；
四个所述短柱的底端固定于热辐射源下方的地面上，四个短柱间隔设置构成正方形，在每个短柱上端面分别固定一个固定卡，四个固定卡上分别设有竖槽Ⅰ和竖槽Ⅱ，在左右对应的两对竖槽Ⅰ、槽Ⅱ中分别嵌入一条凹牙向上的齿形梁，在前后对应的两对竖槽Ⅰ、竖槽Ⅱ中分别嵌入一条凹牙向下的齿形梁，且每两条齿形梁在正反咬合的凹牙位置分别扣紧，并与底板紧贴；
数个所述助滑块构成一组，四组等数量的助滑块分别通过竖槽Ⅲ倒扣放置在四条齿形梁上；四个所述安全销的销柱分别插入四个所述短柱等高位置的销孔中，且四个弧贴面分别与四个短柱的柱身贴紧，四个安全销上的竖槽Ⅳ和竖槽Ⅴ分别相互对应；
热辐射源位于四组助滑块上方；
所述加载装置包括自锁卡、吊钩、吊线Ⅱ、托板、质量块；
所述自锁卡包括合页板Ⅰ、合页板Ⅱ、卡轴；
所述合页板Ⅰ上的轴孔Ⅰ与所述合页板Ⅱ上的两个轴孔Ⅱ对中，通过卡轴连接在一起，
所述自锁卡的前额立挂梁两端分别穿过吊钩的两个吊耳Ⅰ，所述托板设置在两个吊钩下方，托板上的四个吊耳Ⅱ分别与两个吊钩上的四个弧槽相对应，四根所述吊线Ⅱ一端分别穿过托板上的四个吊耳Ⅱ，并与每根吊线Ⅱ的另一端系紧且挂在对应的弧槽内，在托板上设有至少一个质量块；
两套加载装置前额立挂梁的两端分别嵌入支撑装置左右对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，另两套加载装置前额立挂梁的两端分别嵌入支撑装置的前后对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，且使每个前额立挂梁的两端可连同整套加载装置同步在一对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ内上下滑动。
建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，
第一步、支撑装置安装：
将四个短柱的底端固定于地面上，四个短柱间隔设置构成正方形，在每个短柱上端面分别固定一个固定卡，在左右对应的两对竖槽Ⅰ、槽Ⅱ中分别嵌入一条凹牙向上的齿形梁，在前后对应的两对竖槽Ⅰ、竖槽Ⅱ中分别嵌入一条凹牙向下的齿形梁，且每两条齿形梁在正反咬合的凹牙位置分别扣紧，并与底板紧贴；
数个助滑块构成一组，四组等数量的助滑块分别通过竖槽Ⅲ倒扣放置在四条齿形梁上；
将四个安全销的销柱分别插入四个所述短柱等高位置的销孔中，且四个弧贴面分别与四个短柱的柱身贴紧，四个安全销上的竖槽Ⅳ和竖槽Ⅴ分别相互对应；
四个短柱相互的间隔距离、齿形梁相咬合的凹牙位置、助滑块的数量均是根据被测膜材试件的宽度确定的，且每组助滑块紧贴组合后的总宽度应不小于膜材试件的宽度，相对放置的每组助滑块几何对中；
第二步、单轴膜材试件的安装：
将相对放置的两组加载装置自锁卡的合页板Ⅰ绕卡轴分别掀开，将单轴膜材试件两端对称搭在两组助滑块上，下垂的单轴膜材试件两肢端部分别依次绕过两套自锁卡的三角柱面下部、背部及上部与下垂的单轴膜材试件两肢端边缘对齐，同时将两个自锁卡的合页板Ⅰ绕卡轴降下，两个前额立挂梁下缘压住单轴膜材试件的两肢端部表面，将盈余的单轴膜材试件两肢端部绕过自锁卡的前额立挂梁前表面并向上翻起；
将两套自锁卡的前额立挂梁两端分别穿过两个吊钩的吊耳Ⅰ，并将两套自锁卡的前额立挂梁两端分别嵌入支撑装置的左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，将四根分别穿过两个托板四个吊耳Ⅱ的吊线Ⅱ另一端，对应挂在每个吊钩的弧槽内；
按照实验方案的要求，在两个托板上分别放置等数量的数个质量块；
再将两个托板水平托起，分别向上拉动单轴膜材试件的盈余两肢端部，再缓慢放下两个托板，保证两个前额立挂梁下缘分别与左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ的内底面有一定间距；
双轴膜材试件的安装：
将相对放置的四组加载装置自锁卡的合页板Ⅰ绕卡轴分别掀开，将双轴膜材试件四端对称搭在四组助滑块上，下垂的双轴膜材试件四肢端部分别依次绕过四套自锁卡的三角柱面下部、背部及上部与下垂的双轴膜材试件四肢端边缘对齐，同时将四个自锁卡的合页板Ⅰ绕卡轴降下，四个前额立挂梁下缘压住双轴膜材试件的四肢端部表面，将盈余的双轴膜材试件四肢端部绕过自锁卡的前额立挂梁前表面并向上翻起；
将四套自锁卡的前额立挂梁两端分别穿过四个吊钩的吊耳Ⅰ，并将两套自锁卡的前额立挂梁两端分别嵌入支撑装置的左右对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，将另两套自锁卡的前额立挂梁两端分别嵌入前后对应的两对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ中，将四根分别穿过四个托板四个吊耳Ⅱ的吊线Ⅱ另一端，对应挂在每个吊钩的弧槽内；
按照实验方案的要求，在四个托板上分别放置等数量的数个质量块；
再将四个托板水平托起，分别向上拉动双轴膜材试件的盈余四肢端部，再缓慢放下四个托板，保证四个前额立挂梁下缘分别与左右对应及前后对应的四对竖槽Ⅳ、竖槽Ⅴ的内底面有一定间距；
第三步、升降装置及加热和记录设备安装：
将立柱的底端固定于地面，将L型托梁调整到适宜高度，且使栓孔Ⅱ与立柱上相应高度的栓孔Ⅰ对中，立柱与L型托梁间通过一个固定栓连接，将三根吊线Ⅰ的一端分别与L型托梁长肢的底面连接，另一端分别与热辐射源连接，保证热辐射源水平且位于覆盖在助滑块上的单轴膜材试件或双轴膜材试件中部上方；
将录像设备固定于立柱柱身处；
第四步、开展实验：
打开热辐射源并同时打开录像设备，利用录像设备记录单轴膜材试件或双轴膜材试件的失效发展过程、最终破坏模式及维持膜面完整的时长；
当单轴膜材试件或双轴膜材试件发生断裂时，实验结束，
此时自锁卡的前额立挂梁两端分别下落与竖槽Ⅳ和竖槽Ⅴ的内底面接触，关闭热辐射源并同时停止录像设备的录制，存储视频图像数据，对获得的视频图像进行分析，获得膜材试件失效发展过程、最终破坏模式及读取膜面维持完整的时长数据；
最后，将单轴膜材试件或双轴膜材试件分别从加载装置、支撑装置上拆下。
本发明的有益效果是：
本发明的测试装置具有部件简单、加工方便、造价低廉、连接简便、整体安全性好、实验操作方便、重复利用性好、对膜材试件适用性强、获得实验数据丰富等特点。
通过栓孔Ⅰ和吊线Ⅰ的设计，可保证热辐射源与膜材试件表面的间距满足实验方案要求。
通过齿形梁和助滑块的设计，可满足不同宽度膜材试件的实验需求。
通过自锁卡的设计，可实现对不同厚度、表面粗糙程度膜材进行加载，且夹紧程度随着加载质量的增加而加强，可靠程度高。
通过安全销的弧贴面设计，可保证仅使用安全销的竖槽Ⅳ或竖槽Ⅴ时，安全销不在销孔内发生转动。
通过自锁卡和安全销的设计，可保证膜材试件发生断裂后，加载装置不致掉落于地面，引起装置损坏。
通过托板的设计，满足了不同实验方案对膜材加载不同膜面应力比的配重空间需求。
本发明的测试方法逻辑性强，合理体现实验方案要求的同时，着重提高操作过程安全性。
本发明可对当前市场上的各种不同类型、厚度的建筑膜材开展不同热辐射强度、不同膜面应力比状态下的测试研究，获得的膜材失效过程及模式、火灾下完整性时长等数据，能够为建筑消防责任人、消防部队、膜材生产厂商和基础科学研究等本领域各方提供测试装置及使用方法，填补了建筑防火及灭火救援领域的一项需求空白，具有巨大的社会经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明升降装置的结构示意图；
图3为本发明支撑装置的结构示意图；
图4为本发明加载装置的结构示意图；
图5为本发明固定卡的结构示意图；
图6为本发明齿形梁的结构示意图；
图7为本发明助滑块的结构示意图；
图8为本发明安全销的结构示意图；
图9为本发明自锁卡的结构分解示意图；
图10为本发明吊钩的结构示意图；
图11为本发明托板的结构示意图；
图12为本发明单轴膜材试件的结构示意图；
图13为本发明双轴膜材试件的结构示意图；
图14为本发明测试单轴膜材试件的实施例示意图；
图15为本发明测试双轴膜材试件的实施例示意图。
具体实施方式
如图1至图13所示，建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置，包括热辐射源2、录像设备5，还包括升降装置1、支撑装置3、加载装置4。
升降装置1包括立柱1-1、L型托梁1-2、吊线Ⅰ1-4。
在立柱1-1上等间隔设有数个栓孔Ⅰ1-1-1，立柱1-1柱身固定L型托梁1-2，立柱1-1底端固定于地面，三根吊线Ⅰ1-4的一端分别与L型托梁1-2长肢的底面连接，另一端分别与热辐射源2连接。
录像设备5固定在立柱1-1柱身处。
支撑装置3包括短柱3-1、固定卡3-2、齿形梁3-3、助滑块3-4、安全销3-5。
在短柱3-1上等间距的设有数个销孔3-1-1。
固定卡3-2由一体的矩形底板3-2-1和四个L形立板构成，四个L形立板垂直于底板3-2-1且等间隔设置构成竖槽Ⅰ3-2-2和竖槽Ⅱ3-2-3。
齿形梁3-3外轮廓为长条形薄板，且沿长条形板面上端等间距的设有数个深度为长条形高度一半、宽度等于齿形梁3-3厚度的凹牙3-3-1。
助滑块3-4为薄圆柱体，且设有一段宽度与齿形梁3-3厚度相等、深度等于圆端面半径且方向指向圆心、贯通圆柱体厚度方向的竖槽Ⅲ3-4-1。
安全销3-5的下端为销柱3-5-1，上端为托板，在托板两翼的背面分别设有一对凸块，两对凸块之间分别构成竖槽Ⅳ3-5-2和竖槽Ⅴ3-5-4，托板的内侧面为弧贴面3-5-3。
四个短柱3-1的底端固定于热辐射源2下方的地面上，四个短柱3-1间隔设置构成正方形，在每个短柱3-1上端面分别固定一个固定卡3-2，四个固定卡3-2上分别设有竖槽Ⅰ3-2-2和竖槽Ⅱ3-2-3，在左右对应的两对竖槽Ⅰ3-2-2、槽Ⅱ3-2-3中分别嵌入一条凹牙3-3-1向上的齿形梁3-3，在前后对应的两对竖槽Ⅰ3-2-2、竖槽Ⅱ3-2-3中分别嵌入一条凹牙3-3-1向下的齿形梁3-3，且每两条齿形梁3-3在正反咬合的凹牙3-3-1位置分别扣紧，并与底板3-2-1紧贴。
数个助滑块3-4构成一组，四组等数量的助滑块3-4分别通过竖槽Ⅲ3-4-1倒扣放置在四条齿形梁3-3上。
四个安全销3-5的销柱3-5-1分别插入四个所述短柱3-1等高位置的销孔3-1-1中，且四个弧贴面3-5-3分别与四个短柱3-1的柱身贴紧，四个安全销3-5上的竖槽Ⅳ3-5-2和竖槽Ⅴ3-5-4分别相互对应。
热辐射源2位于四组助滑块3-4上方。
加载装置4包括自锁卡4-1、吊钩4-2、吊线Ⅱ4-3、托板4-4、质量块4-5。
吊钩4-2由一体的横托板和立板构成，在横托板上设有两个弧槽4-2-2，在立板近上端部设有吊耳Ⅰ4-2-1。
自锁卡4-1包括合页板Ⅰ4-1-1、合页板Ⅱ4-1-2、卡轴4-1-3。
合页板Ⅰ4-1-1由一体的前额立挂梁4-1-1-2、斜面板4-1-1-3、空心圆柱构成，斜面板4-1-1-3的宽度等于空心圆柱长度，小于前额立挂梁4-1-1-2的宽度，在空心圆柱上设有轴孔Ⅰ4-1-1-1。
合页板Ⅱ4-1-2的下端为三角柱面4-1-2-2，上端为两个耳柱，在两个耳柱近上端部对称设有轴孔Ⅱ4-1-2-1。
将合页板Ⅰ4-1-1上的轴孔Ⅰ4-1-1-1与合页板Ⅱ4-1-2上的两个轴孔Ⅱ4-1-2-1对中，通过卡轴4-1-3连接在一起，自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别穿过吊钩4-2的两个吊耳Ⅰ4-2-1，托板4-4设置在两个吊钩4-2下方，托板4-4上的四个吊耳Ⅱ4-4-1分别与两个吊钩4-2上的四个弧槽4-2-2相对应，四根所述吊线Ⅱ4-3一端分别穿过托板4-4上的四个吊耳Ⅱ4-4-1，并与每根吊线Ⅱ4-3的另一端系紧且挂在对应的弧槽4-2-2内，在托板4-4上设有至少一个质量块4-5。
两套加载装置4前额立挂梁4-1-1-2的两端分别嵌入支撑装置3左右对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4中，另两套加载装置4前额立挂梁4-1-1-2的两端分别嵌入支撑装置3的前后对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ(3-5-4)中，且使每个前额立挂梁4-1-1-2的两端可连同整套加载装置4同步在一对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4内上下滑动。
建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置的使用方法，步骤如下：
第一步、支撑装置安装：
将四个短柱3-1的底端固定于地面上，四个短柱3-1间隔设置构成正方形，在每个短柱3-1上端面分别固定一个固定卡3-2，在左右对应的两对竖槽Ⅰ3-2-2、槽Ⅱ3-2-3中分别嵌入一条凹牙3-3-1向上的齿形梁3-3，在前后对应的两对竖槽Ⅰ3-2-2、竖槽Ⅱ3-2-3中分别嵌入一条凹牙3-3-1向下的齿形梁3-3，且每两条齿形梁3-3在正反咬合的凹牙3-3-1位置分别扣紧，并与底板3-2-1紧贴；
数个助滑块3-4构成一组，四组等数量的助滑块3-4分别通过竖槽Ⅲ3-4-1倒扣放置在四条齿形梁3-3上；
将四个安全销3-5的销柱3-5-1分别插入四个所述短柱3-1等高位置的销孔3-1-1中，且四个弧贴面3-5-3分别与四个短柱3-1的柱身贴紧，四个安全销3-5上的竖槽Ⅳ3-5-2和竖槽Ⅴ3-5-4分别相互对应；
四个短柱3-1相互的间隔距离、齿形梁3-3相咬合的凹牙3-3-1位置、助滑块3-4的数量均是根据被测膜材试件的宽度确定的，且每组助滑块3-4紧贴组合后的总宽度应不小于膜材试件的宽度，相对放置的每组助滑块3-4几何对中。
第二步、单轴膜材试件6的安装：
将相对放置的两组加载装置4自锁卡4-1的合页板Ⅰ4-1-1绕卡轴4-1-3分别掀开，将单轴膜材试件6两端对称搭在两组助滑块3-4上，下垂的单轴膜材试件6两肢端部分别依次绕过两套自锁卡4-1的三角柱面4-1-2-2下部、背部及上部与下垂的单轴膜材试件6两肢端边缘对齐，同时将两个自锁卡4-1的合页板Ⅰ4-1-1绕卡轴4-1-3降下，两个前额立挂梁4-1-1-2下缘压住单轴膜材试件6的两肢端部表面，将盈余的单轴膜材试件6两肢端部绕过自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2前表面并向上翻起；
将两套自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别穿过两个吊钩4-2的吊耳Ⅰ4-2-1，并将两套自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别嵌入支撑装置3的左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4中，将四根分别穿过两个托板4-4四个吊耳Ⅱ4-4-1的吊线Ⅱ4-3另一端，对应挂在每个吊钩4-2的弧槽4-2-2内；
按照实验方案的要求，在两个托板4-4上分别放置等数量的数个质量块4-5；
再将两个托板4-4水平托起，分别向上拉动单轴膜材试件6的盈余两肢端部，再缓慢放下两个托板4-4，保证两个前额立挂梁4-1-1-2下缘分别与左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4的内底面有一定间距。
双轴膜材试件7的安装：
将相对放置的四组加载装置4自锁卡4-1的合页板Ⅰ4-1-1绕卡轴4-1-3分别掀开，将双轴膜材试件7四端对称搭在四组助滑块3-4上，下垂的双轴膜材试件7四肢端部分别依次绕过四套自锁卡4-1的三角柱面4-1-2-3下部、背部及上部与下垂的双轴膜材试件7四肢端边缘对齐，同时将四个自锁卡4-1的合页板Ⅰ4-1-1绕卡轴4-1-3降下，四个前额立挂梁4-1-1-2下缘压住双轴膜材试件7的四肢端部表面，将盈余的双轴膜材试件7四肢端部绕过自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2前表面并向上翻起；
将四套自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别穿过四个吊钩4-2的吊耳Ⅰ4-2-1，并将两套自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别嵌入支撑装置3的左右对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4中，将另两套自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别嵌入前后对应的两对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4中，将四根分别穿过四个托板4-4四个吊耳Ⅱ4-4-1的吊线Ⅱ4-3另一端，对应挂在每个吊钩4-2的弧槽4-2-2内；
按照实验方案的要求，在四个托板4-4上分别放置等数量的数个质量块4-5；
再将四个托板4-4水平托起，分别向上拉动双轴膜材试件7的盈余四肢端部，再缓慢放下四个托板4-4，保证四个前额立挂梁4-1-1-2下缘分别与左右对应及前后对应的四对竖槽Ⅳ3-5-2、竖槽Ⅴ3-5-4的内底面有一定间距。
第三步、升降装置及加热和记录设备安装：
将立柱1-1的底端固定于地面，将L型托梁1-2调整到适宜高度，且使栓孔Ⅱ1-2-1与立柱1-1上相应高度的栓孔Ⅰ1-1-1对中，立柱1-1与L型托梁1-2间通过一个固定栓1-3连接，将三根吊线Ⅰ1-4的一端分别与L型托梁1-2长肢的底面连接，另一端分别与热辐射源2连接，保证热辐射源2水平且位于覆盖在助滑块3-4上的单轴膜材试件6或双轴膜材试件7中部上方；
将录像设备5固定于立柱1-1柱身处。
第四步、开展实验：
打开热辐射源2并同时打开录像设备5，利用录像设备5记录单轴膜材试件6或双轴膜材试件7的失效发展过程、最终破坏模式及维持膜面完整的时长；
当单轴膜材试件6或双轴膜材试件7发生断裂时，实验结束，此时自锁卡4-1的前额立挂梁4-1-1-2两端分别下落与竖槽Ⅳ3-5-2和竖槽Ⅴ3-5-4的内底面接触，关闭热辐射源2并同时停止录像设备5的录制，存储视频图像数据，对获得的视频图像进行分析，获得膜材试件失效发展过程、最终破坏模式及读取膜面维持完整的时长数据；
最后，将单轴膜材试件6或双轴膜材试件7分别从加载装置4、支撑装置3上拆下。
热辐射源2可为锥形量热仪的电加热管。
本发明所提供的助滑块3-4应具有较小的表面粗糙度，实验时可表面涂膜润滑油。
栓孔Ⅰ1-1-1可以0.05m或0.10m为设置间距。
录像设备5可为微型摄像机。
本发明所提供的热辐射源2与单轴膜材试件6或双轴膜材试件7间距离应适宜，保证膜材表面受到的照射强度满足实验方案要求。
本实施例单轴膜材试件6的宽度为5cm。
双轴膜材试件7四肢的宽度均为5cm。
助滑块3-4的厚度为1cm，数量是5个。
本发明仅提供了满足在役建筑膜材火灾下完整性测试的基本要素组成，各组成部件仅为优选实例。凡与本发明装置及方法的目的、概念相同的改进型设计，均属本发明受保护范围。
Claims (4)
1.一种建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置，包括热辐射源（2）、录像设备（5），其特征在于：还包括升降装置（1）、支撑装置（3）、加载装置（4）；所述升降装置（1）包括立柱（1-1）、L型托梁（1-2）、吊线Ⅰ（1-4）；所述立柱（1-1）上等间隔设有数个栓孔Ⅰ（1-1-1），立柱（1-1）柱身固定L型托梁（1-2），立柱（1-1）底端固定于地面，三根所述吊线Ⅰ（1-4）的一端分别与L型托梁（1-2）长肢的底面连接，另一端分别与所述热辐射源（2）连接；所述录像设备（5）固定在立柱（1-1）柱身处；所述支撑装置（3）包括短柱（3-1）、固定卡（3-2）、齿形梁（3-3）、助滑块（3-4）、安全销（3-5）；所述短柱（3-1）上等间距的设有数个销孔（3-1-1）；四个所述短柱（3-1）的底端固定于热辐射源（2）下方的地面上，四个短柱（3-1）间隔设置构成正方形，在每个短柱（3-1）上端面分别固定一个固定卡（3-2），四个固定卡（3-2）上分别设有竖槽Ⅰ（3-2-2）和竖槽Ⅱ（3-2-3），在左右对应的两对竖槽Ⅰ（3-2-2）、竖槽Ⅱ（3-2-3）中分别嵌入一条凹牙（3-3-1）向上的齿形梁（3-3），在前后对应的两对竖槽Ⅰ（3-2-2）、竖槽Ⅱ（3-2-3）中分别嵌入一条凹牙（3-3-1）向下的齿形梁（3-3），且每两条齿形梁（3-3）在正反咬合的凹牙（3-3-1）位置分别扣紧，并与底板（3-2-1）紧贴；数个所述助滑块（3-4）构成一组，四组等数量的助滑块（3-4）分别通过竖槽Ⅲ（3-4-1）倒扣放置在四条齿形梁（3-3）上；四个所述安全销（3-5）的销柱（3-5-1）分别插入四个所述短柱（3-1）等高位置的销孔（3-1-1）中，且四个弧贴面（3-5-3）分别与四个短柱（3-1）的柱身贴紧，四个安全销（3-5）上的竖槽Ⅳ（3-5-2）和竖槽Ⅴ（3-5-4）分别相互对应；热辐射源（2）位于四组助滑块（3-4）上方；所述加载装置（4）包括自锁卡（4-1）、吊钩（4-2）、吊线Ⅱ（4-3）、托板（4-4）、质量块（4-5）；所述自锁卡（4-1）包括合页板Ⅰ（4-1-1）、合页板Ⅱ（4-1-2）、卡轴（4-1-3）；所述合页板Ⅰ（4-1-1）上的轴孔Ⅰ（4-1-1-1）与所述合页板Ⅱ（4-1-2）上的两个轴孔Ⅱ（4-1-2-1）对中，通过卡轴（4-1-3）连接在一起，所述自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别穿过吊钩（4-2）的两个吊耳Ⅰ（4-2-1），所述托板（4-4）设置在两个吊钩（4-2）下方，托板（4-4）上的四个吊耳Ⅱ（4-4-1）分别与两个吊钩（4-2）上的四个弧槽（4-2-2）相对应，四根所述吊线Ⅱ（4-3）一端分别穿过托板（4-4）上的四个吊耳Ⅱ（4-4-1），并与每根吊线Ⅱ（4-3）的另一端系紧且挂在对应的弧槽（4-2-2）内，在托板（4-4）上设有至少一个质量块（4-5）；两套加载装置（4）前额立挂梁（4-1-1-2）的两端分别嵌入支撑装置（3）左右对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）中，另两套加载装置（4）前额立挂梁（4-1-1-2）的两端分别嵌入支撑装置（3）的前后对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）中，且使每个前额立挂梁（4-1-1-2）的两端可连同整套加载装置（4）同步在一对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）内上下滑动；
所述助滑块（3-4）为薄圆柱体，且设有一段宽度与齿形梁（3-3）厚度相等、深度等于圆端面半径且方向指向圆心、贯通圆柱体厚度方向的竖槽Ⅲ（3-4-1）；所述安全销（3-5）的下端为销柱（3-5-1），上端为托板，在托板两翼的背面分别设有一对凸块，两对凸块之间分别构成竖槽Ⅳ（3-5-2）和竖槽Ⅴ（3-5-4），托板的内侧面为弧贴面（3-5-3）；所述吊钩（4-2）由一体的横托板和立板构成，在横托板上设有两个弧槽（4-2-2），在立板近上端部设有吊耳Ⅰ（4-2-1）；所述合页板Ⅰ（4-1-1）由一体的前额立挂梁（4-1-1-2）、斜面板（4-1-1-3）、空心圆柱构成，斜面板（4-1-1-3）的宽度等于空心圆柱长度，小于前额立挂梁（4-1-1-2）的宽度，在空心圆柱上设有轴孔Ⅰ（4-1-1-1）；所述合页板Ⅱ（4-1-2）的下端为三角柱面（4-1-2-2），上端为两个耳柱，在两个耳柱近上端部对称设有轴孔Ⅱ（4-1-2-1）。
2.根据权利要求1所述的建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置，其特征在于：所述固定卡（3-2）由一体的矩形底板（3-2-1）和四个L形立板构成，四个L形立板垂直于底板（3-2-1）且等间隔设置构成竖槽Ⅰ（3-2-2）和竖槽Ⅱ（3-2-3）。
3.根据权利要求1所述的建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置，其特征在于：所述齿形梁（3-3）外轮廓为长条形薄板，且沿长条形板面上端等间距的设有数个深度为长条形高度一半、宽度等于齿形梁（3-3）厚度的凹牙（3-3-1）。
4.一种采用根据权利要求1所述的建筑膜材料在力与热辐射作用下完整性能测试装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：第一步、支撑装置安装：将四个短柱（3-1）的底端固定于地面上，四个短柱（3-1）间隔设置构成正方形，在每个短柱（3-1）上端面分别固定一个固定卡（3-2），在左右对应的两对竖槽Ⅰ（3-2-2）、竖槽Ⅱ（3-2-3）中分别嵌入一条凹牙（3-3-1）向上的齿形梁（3-3），在前后对应的两对竖槽Ⅰ（3-2-2）、竖槽Ⅱ（3-2-3）中分别嵌入一条凹牙（3-3-1）向下的齿形梁（3-3），且每两条齿形梁（3-3）在正反咬合的凹牙（3-3-1）位置分别扣紧，并与底板（3-2-1）紧贴；数个助滑块（3-4）构成一组，四组等数量的助滑块（3-4）分别通过竖槽Ⅲ（3-4-1）倒扣放置在四条齿形梁（3-3）上；将四个安全销（3-5）的销柱（3-5-1）分别插入四个所述短柱（3-1）等高位置的销孔（3-1-1）中，且四个弧贴面（3-5-3）分别与四个短柱（3-1）的柱身贴紧，四个安全销（3-5）上的竖槽Ⅳ（3-5-2）和竖槽Ⅴ（3-5-4）分别相互对应；四个短柱（3-1）相互的间隔距离、齿形梁（3-3）相咬合的凹牙（3-3-1）位置、助滑块（3-4）的数量均是根据被测膜材试件的宽度确定的，且每组助滑块（3-4）紧贴组合后的总宽度应不小于膜材试件的宽度，相对放置的每组助滑块（3-4）几何对中；
第二步、单轴膜材试件（6）的安装：将相对放置的两组加载装置（4）自锁卡（4-1）的合页板Ⅰ（4-1-1）绕卡轴（4-1-3）分别掀开，将单轴膜材试件（6）两端对称搭在两组助滑块（3-4）上，下垂的单轴膜材试件（6）两肢端部分别依次绕过两套自锁卡（4-1）的三角柱面（4-1-2-2）下部、背部及上部与下垂的单轴膜材试件（6）两肢端边缘对齐，同时将两个自锁卡（4-1）的合页板Ⅰ（4-1-1）绕卡轴（4-1-3）降下，两个前额立挂梁（4-1-1-2）下缘压住单轴膜材试件（6）的两肢端部表面，将盈余的单轴膜材试件（6）两肢端部绕过自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）前表面并向上翻起；将两套自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别穿过两个吊钩（4-2）的吊耳Ⅰ（4-2-1），并将两套自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别嵌入支撑装置（3）的左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）中，将四根分别穿过两个托板（4-4）四个吊耳Ⅱ（4-4-1）的吊线Ⅱ（4-3）另一端，对应挂在每个吊钩（4-2）的弧槽（4-2-2）内；按照实验方案的要求，在两个托板（4-4）上分别放置等数量的数个质量块（4-5）；再将两个托板（4-4）水平托起，分别向上拉动单轴膜材试件（6）的盈余两肢端部，再缓慢放下两个托板（4-4），保证两个前额立挂梁（4-1-1-2）下缘分别与左右对应或前后对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）的内底面有一定间距；
双轴膜材试件（7）的安装：将相对放置的四组加载装置（4）自锁卡（4-1）的合页板Ⅰ（4-1-1）绕卡轴（4-1-3）分别掀开，将双轴膜材试件（7）四端对称搭在四组助滑块（3-4）上，下垂的双轴膜材试件（7）四肢端部分别依次绕过四套自锁卡（4-1）的三角柱面（4-1-2-2）下部、背部及上部与下垂的双轴膜材试件（7）四肢端边缘对齐，同时将四个自锁卡（4-1）的合页板Ⅰ（4-1-1）绕卡轴（4-1-3）降下，四个前额立挂梁（4-1-1-2）下缘压住双轴膜材试件（7）的四肢端部表面，将盈余的双轴膜材试件（7）四肢端部绕过自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）前表面并向上翻起；将四套自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别穿过四个吊钩（4-2）的吊耳Ⅰ（4-2-1），并将两套自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别嵌入支撑装置（3）的左右对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）中，将另两套自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别嵌入前后对应的两对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）中，将四根分别穿过四个托板（4-4）四个吊耳Ⅱ（4-4-1）的吊线Ⅱ（4-3）另一端，对应挂在每个吊钩（4-2）的弧槽（4-2-2）内；按照实验方案的要求，在四个托板（4-4）上分别放置等数量的数个质量块（4-5）；再将四个托板（4-4）水平托起，分别向上拉动双轴膜材试件（7）的盈余四肢端部，再缓慢放下四个托板（4-4），保证四个前额立挂梁（4-1-1-2）下缘分别与左右对应及前后对应的四对竖槽Ⅳ（3-5-2）、竖槽Ⅴ（3-5-4）的内底面有一定间距；
第三步、升降装置及加热和记录设备安装：将立柱（1-1）的底端固定于地面，将L型托梁（1-2）调整到适宜高度，且使栓孔Ⅱ（1-2-1）与立柱（1-1）上相应高度的栓孔Ⅰ（1-1-1）对中，立柱（1-1）与L型托梁（1-2）间通过一个固定栓（1-3）连接，将三根吊线Ⅰ（1-4）的一端分别与L型托梁（1-2）长肢的底面连接，另一端分别与热辐射源（2）连接，保证热辐射源（2）水平且位于覆盖在助滑块（3-4）上的单轴膜材试件（6）或双轴膜材试件（7）中部上方；将录像设备（5）固定于立柱（1-1）柱身处；
第四步、开展实验：打开热辐射源（2）并同时打开录像设备（5），利用录像设备（5）记录单轴膜材试件（6）或双轴膜材试件（7）的失效发展过程、最终破坏模式及维持膜面完整的时长；当单轴膜材试件（6）或双轴膜材试件（7）发生断裂时，实验结束，此时自锁卡（4-1）的前额立挂梁（4-1-1-2）两端分别下落与竖槽Ⅳ（3-5-2）和竖槽Ⅴ（3-5-4）的内底面接触，关闭热辐射源（2）并同时停止录像设备（5）的录制，存储视频图像数据，对获得的视频图像进行分析，获得膜材试件失效发展过程、最终破坏模式及读取膜面维持完整的时长数据；最后，将单轴膜材试件（6）或双轴膜材试件（7）分别从加载装置（4）、支撑装置（3）上拆下。
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