CN109557132A - 一种钢结构节点的抗火试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢结构节点的抗火试验装置，包括反力体、加热机构、加载机构、调节机构和导热机构，所述加热机构包括加热部和控制部，所述加载机构一端固定在反力体上，所述加热部与所述加载机构另一端活动连接，所述加热部与导热机构间隙配合，所述调节机构包括滑动调节件与紧固调节件，所述滑动调节件安装在反力体与导热机构之间，所述紧固调节件安装在导热机构与加载机构之间；本发明可应用于研究多种钢结构节点抗火实验，可以完成钢结构节点不同位置在受热情况下的抗火实验。

Description

一种钢结构节点的抗火试验装置

技术领域

本发明涉及建筑结构防震减灾领域，特别是涉及一种钢结构节点的抗火试验装置。

背景技术

近年来在我国城市化发展的背景下，随着经济的增长，大量人口向城市聚集，导致城市住房紧张，为缓解这一压力，人们开始将目光投向超高层建筑，这使得超高层建筑的建设迎来了黄金期。超高层建筑在数量上迅猛增长，同时也向更高、更大的方向发展，在解决城市需求与城市问题上做出了贡献。然而，越来越多的建筑形式不断涌现也导致结构设计和节点设计的难度加大，如何设计建筑物的关键节点从而满足建筑和结构安全可靠，已经越来越成为了结构设计中需要关注的部分。

钢结构节点起着把梁上荷载和屋面楼面荷载传递给柱子的这样的中间转换站的功能。在火灾下，钢结构节点坏了，那么整个楼面将会塌陷，所以要加强钢结构节点设计。

在已知的研究中，多为钢结构节点整体受火情况下的研究；而对于钢结构节点不同位置受火情况的研究较少，现有的钢结构节点抗火试验装置对钢结构节点不同位置受火情况进行研究时，需要人工将加热机构进行调节，同时，加热机构的固定复杂繁琐，容易出现松动现象，现有的抗火试验装置不仅加热机构调节不方便，且固定方式繁琐，无法快捷地将加热机构进行固定，且紧固度低，因此，需要提供一种既可以实现加热机构调节灵活，又可以提高加热机构紧固度，进而实现对钢结构节点的不同位置加热，研究钢结构节点不同位置在受火的情况下的行为规律，通过收集的实验数据进行分析进而指导在实际建造建筑时的抗火设计，提高其抗火性能的抗火试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢结构节点的抗火试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，不仅可以实现加热机构调节灵活，还可以提高加热机构紧固度，且实现对钢结构节点的不同位置加热，研究钢结构节点不同位置在受火的情况下的行为规律，通过收集的实验数据进行分析进而指导在实际建造建筑时的抗火设计，提高钢结构节点的抗火性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢结构节点的抗火试验装置，包括反力体、加热机构、加载机构、调节机构和导热机构，所述加热机构包括加热部和控制部，所述加载机构固定在反力体上，所述加载机构与加热部活动连接，所述加热部安装在导热机构内部，所述加热部与导热机构间隙配合，所述调节机构包括滑动调节件与紧固调节件，所述滑动调节件安装在反力体与导热机构之间，所述紧固调节件安装在导热机构与加载机构之间。

优选的，所述加热部包括加热线圈、加热柱，所述加热柱外缠绕有加热线圈，所述加热柱上开设有第二通孔，所述加热线圈外套接有导热机构，所述导热机构包括第一导热套与第二导热套，所述控制部包括控制面板与温控器，所述温控器固定在加热柱上，所述控制面板与温控器电性连接，所述加热柱包括第一钢管与第二钢管组成，所述第一钢管与第二钢管通过紧固件连接。

优选的，所述滑动调节件包括扣接部与调节部，所述扣接部包括扣合件与固定在反立体上的固定环，所述扣合件卡扣在固定环内，所述扣合件下方固定有调节部，所述调节部包括第一活动部、第二活动部，所述第一活动部与第二活动部滑动连接，所述扣合件固定在第一活动部顶端。

优选的，所述第一活动部上固定有若干个橡胶凸起，所述第二活动部内壁上开设有若干个第五凹槽，所述橡胶凸起与第五凹槽相适配。

优选的，所述第二活动部下方固定有卡合块，所述卡合块为球形结构。

优选的，所述紧固调节件包括卡合部与固定部，所述卡合部包括卡扣件，第一导热套和第二导热套上开设有若干个第一凹槽，所述第一凹槽内固定有若干个第一弹性件，所述第一凹槽上开设有若干个第一通孔，所述第一通孔与第一弹性件间隔设置，所述第一弹性件上固定有卡扣件，所述固定部包括固定板，所述固定板固定在加载机构的外壁上，所述卡扣件与固定板相扣合。

优选的，所述卡扣件内壁上开设有第二凹槽，所述第二凹槽的两侧壁上开设有弧形凹槽，所述固定板上固定有橡胶块，所述橡胶块上固定有凸起，所述凸起与弧形凹槽相适配。

优选的，所述弧形凹槽内固定有软接件，所述软接件与第二凹槽侧壁的倾斜角度为15°-30°，所述凸起上开设有第三凹槽，所述第三凹槽与橡胶块表面的倾斜角度和软接件与第二凹槽侧壁的倾斜角度相同，所述软接件与第三凹槽相适配。

优选的，所述第一导热套和第二导热套上开设有滑槽，所述滑槽两端开设有卡合槽，所述卡合块与滑槽滑动连接，所述卡合块与卡合槽卡接，所述滑槽上开设有第三通孔，所述卡合块与第三通孔和第二通孔间隙配合，所述第三通孔与第二通孔在同一中心线上。

优选的，所述第一导热套与第二导热套的内壁上铰接有密封门，所述密封门通过吸合部扣合在第一凹槽前端，所述吸合部与第一凹槽在同一中心线上。

本发明公开了以下技术效果：本发明的抗火试验装置不仅可以实现加热机构灵活调节，还可以提高加热机构紧固度，提高加热效率，且实现对钢结构节点的不同位置加热，研究钢结构节点不同位置在受火的情况下的行为规律，通过收集的实验数据进行分析进而指导在实际建造建筑时的抗火设计，提高钢结构节点的抗火性能；此外，本发明的加热机构更容易控制温度，便于遥控、细调、占实验室空间小以及可以根据不同尺寸的试件来更改加热机构的尺寸，通过实验内容灵活确定，抗火试验装置安装、拆卸更方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中抗火试验装置的主视图；

图2为本发明对单个节点柱某一位置进行加热的结构示意图；

图3为本发明中密封门处于打开状态的加热机构主视图；

图4为本发明中密封门处于关闭状态的加热机构主视图；

图5为本发明中调节机构配合使用的加热机构主视图；

图6为本发明中卡合部与固定部卡合的结构示意图；

图7为本发明中图6中A的局部放大图；

图8为本发明中导热机构的左视图；

图9为本发明中加热柱的俯视图；

图10为本发明中加热柱的左视图；

图11为本发明中密封门的主视图；

图12为本发明中第一凹槽的结构示意图；

其中，1-反力体；2-压力件；3-传感器；4-固定梁；8-加热线圈；9-加热柱；12-第一钢管；13-第二钢管；14-紧固件；16-第一凹槽；17-第一弹性件；18-卡扣件；19-第二凹槽；20-弧形凹槽；21-软接件；23-密封门；24-固定板；25-橡胶块；26-凸起；27-第三凹槽；28-挂钩；29-索眼；32-固定环；33-扣合件；34-第一活动部；35-第二活动部；36-卡合块；37-橡胶凸起；38-第五凹槽；39-滑槽；40-卡合槽；41-第三通孔；42-吸合部；43-第一导热套；44-第二导热套；45-第一通孔；46-第二通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-12所示，本发明提供一种钢结构节点的抗火试验装置，包括反力体1、加热机构、加载机构、调节机构和导热机构，其中加热机构包括加热部和控制部，加载机构固定在反力体1上，加载机构与加热部活动连接，加载机构包括压力件2、传感器3与固定梁4，压力件2固定在反力体1上，压力件2下方固定连接有传感器3，传感器3下方固定连接有固定梁4，固定梁4内固定有节点柱，为了防止节点柱受力发生严重变形，使得抗火试验装置损坏，降低使用寿命，并且压力件2可以选择气缸或同步空心液压千斤顶，也可以使用其他电控机械拉伸机构等，同步空心液压千斤顶压力传递稳定，便于控制，优先选用同步空心液压千斤顶；加热部安装在导热机构内部，加热部与导热机构间隙配合，调节机构包括滑动调节件与紧固调节件，滑动调节件安装在反力体1与导热机构之间，紧固调节件安装在导热机构与加载机构之间。

进一步优化方案，加热部包括加热线圈8、加热柱9，其中加热柱9外缠绕有加热线圈8，同时，为了保温节能，在加热线圈8上再覆盖一层保温层，保温层可以为保温棉；加热线圈8外套接有导热机构，导热机构包括第一导热套43与第二导热套44，不仅方便安装调节机构，还保证了加热效果。控制部包括控制面板与温控器，温控器固定在加热柱9上，为了保障电磁感应加热机构能够维持实验所需的温度，使用温控器，当检测的温度还没有达到温控器设置的温度时，温控器输出的接触点是闭合的；当检测温度达到温控器设置的温度后，温控器输出的接触点就开断了。控制面板与温控器电性连接，控制面板控制加热机构的启停，给加热机构提供电流；加热柱9包括第一钢管12与第二钢管13，第一钢管12与第二钢管13优选为半圆结构，第一钢管12与第二钢管13通过紧固件14连接，半圆结构可以使得钢结构节点受热均匀，其中紧固件14优选为高强度螺栓。

进一步优化方案，为了实现对钢结构节点不同位置的受热情况收集，在加热机构上设置有调节机构，以保证加热机构可以在任意位置上进行调整，其中滑动调节件包括扣接部与调节部，扣接部包括扣合件33与固定在反立体上的固定环32，其中扣合件33可以为挂钩28或卡扣，固定环32可以为索眼29，扣合件33卡扣在固定环32内，扣合件33下方固定有调节部，调节部包括第一活动部34、第二活动部35，第一活动部34与第二活动部35滑动连接，扣合件33固定在第一活动部34顶端，通过调节第一活动部34与第二活动部35可以实现加热机构上下的移动，如果加热机构需要调节到其他位置上，仅将扣接部的卡扣件18从固定环32内摘下即可，便可以将加热机构固定到加载梁的其他位置上。

更进一步优化方案，为了提高第一活动部34与第二活动部35在滑动中的稳固度，在第一活动部34上固定有若干个橡胶凸起37，第二活动部35内壁上开设有若干个第五凹槽38，橡胶凸起37与第五凹槽38相适配，其中橡胶凸起37可以为半圆形、弧形或椭圆形。

再进一步优化方案，为了使得滑动调节件与紧固调节件灵活连接，进而使得紧固调节件可以在加载梁的任意位置进行固定，在第二活动部35下方固定有卡合块36，卡合块36为球形结构。

进一步优化方案，为了实现加热机构在任意方向进行调节，进而实现对钢结构节点不同位置的加热，在加载部上设置有紧固调节件，其中紧固调节件包括卡合部与固定部，卡合部包括卡扣件18，在第一导热套43和第二导热套44上开设有若干个第一凹槽16，第一凹槽16内固定有若干个第一弹性件17，第一凹槽16上开设有若干个第一通孔45，第一通孔45与第一弹性件17间隔设置，通过均匀设置通孔可以使得加热线圈8产生的热量对钢结构节点进行均匀加热，且保证加热的热量，使得热量传递效果好，第一弹性件17上固定有卡扣件18，固定部包括固定板24，固定梁4的外壁上固定有固定板24，卡扣件18与固定板24相扣合，当需要将加热机构在固定梁4任意位置上进行调节时，将滑动调节件上的扣合件33与固定环32脱离，将加热机构放置在需要加热的位置后，将卡合块36由卡合槽40滑出，经过滑槽39直至第三通孔41处，当卡合块36到达第三通孔41时，推动第一活动部34，此时第二活动部35上的卡合块36通过第二通孔46与第三通孔41，再推动第一活动部34便会对导热机构的壁产生震动，而振动力会传递给第一弹性件17，第一弹性件17受力向外弹出，将密封门23推开，然后将卡合部滑至固定部内，使得紧固调节件卡合在固定梁4指定的加热位置。

更进一步优化方案，为了使得卡合部与固定部之间卡合的更加紧密，在卡扣件18内壁上开设有第二凹槽19，第二凹槽19的两侧壁上开设有弧形凹槽20，固定板24上固定有橡胶块25，橡胶块25上固定有凸起26，凸起26与弧形凹槽20相适配；同时，为了更进一步提高牢固度，在弧形凹槽20内固定有软接件21，软接件21与第二凹槽19侧壁的倾斜角度为15°-30°，优选为20°，凸起26上开设有第三凹槽27，第三凹槽27与橡胶块25表面的倾斜角度与软接件21与第二凹槽19侧壁的倾斜角度相同，软接件21与第三凹槽27相适配，当卡扣件18与固定板24扣合时，固定板24上的橡胶块25扣合在第二凹槽19内，而橡胶块25上的凸起26便会插接在弧形凹槽20内，与此同时，弧形凹槽20内的软接件21会插接在第三凹槽27内，由于凸起26插接至弧形凹槽20内，因此，软接件21会产生一定角度的弯曲。

进一步优化方案，为了方便第一调节活动部可以灵活移动，在第一导热套43和第二导热套44上开设有滑槽39，滑槽39两端开设有卡合槽40，卡合块36与滑槽39滑动连接，通过卡合块36与卡合槽40卡接，使得加热机构固定在加载梁外，可以对钢结构节点进行加热；在滑槽39上开设有第三通孔41，使得卡合块36与第三通孔41和第二通孔46间隙配合，第三通孔41与第二通孔46在同一中心线上，当加热机构对固定梁4的位置进行加热时，将卡合块36与卡合槽40脱离，同时通过滑槽39滑至第三通孔41处，移动第一活动部34，使其对第二活动部35产生振动，进而使得第一弹性件17可以受力将密封门23弹开，从而致使紧固调节件固定，实现加热机构对指定位置进行加热。

进一步优化方案，当加热机构同时对固定梁4上的钢结构节点进行加热时，紧固调节件对其产生影响，在第一导热套43与第二导热套44的内壁上铰接有密封门23，其中密封门23通过吸合部42扣合在第一凹槽16前端，吸合部42与第一凹槽16在同一中心线上，当不需要采用紧固调节件进行固定时，将密封门23扣合，这样可以防止卡扣部裸露在外，同时为了保证加热的效率，紧固调节件采用导热性好的材料制成。

工作时，当需要对节点柱交叉处进行受热情况的数据收集，将加热机构移动至节点柱的相交处，将滑动调节件固定，然后给加热线圈8和加热柱9通电，使加热柱9内导体产生感应电流，从而导致导体发热,然后热量会由导热套传递至被加热的钢节点处，从而实现对节点柱交叉处受热情况的数据收集；当需要对单个节点柱的某一位置进行加热试验，可以将滑动调节件的扣合件33与固定环32脱开，同时，滑动调节件通过滑槽39滑至第三通孔41处，移动第一活动部34，使其对第二活动部35产生振动，进而使得第一弹性件17可以受力将密封门23弹开，与将紧固调节件的卡合部与固定部固定连接，然后给加热线圈8和加热柱9通电，使加热柱9内导体产生感应电流，从而导致导体发热,然后热量会由导热套传递至被加热的钢节点处，从而实现对节点柱交叉处受热情况的数据收集。

此外，本发明的钢结构节点抗火试验装置涉及到的控制及数据采集系统包括中央处理器、温度控制回路、温度采集回路、位移采集回路等，中央处理器与电磁感应加热器温度控制板连接；中央处理器与数据采集仪电性连接，数据采集仪与加热柱9的热电偶(图中未显示)连接，数据采集仪与压力传感电连接。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：包括反力体(1)、加热机构、加载机构、调节机构和导热机构，所述加热机构包括加热部和控制部，所述加载机构固定在反力体(1)上，所述加载机构与加热部活动连接，所述加热部安装在导热机构内部，所述加热部与导热机构间隙配合，所述调节机构包括滑动调节件与紧固调节件，所述滑动调节件安装在反力体(1)与导热机构之间，所述紧固调节件安装在导热机构与加载机构之间。

2.根据权利要求1所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述加热部包括加热线圈(8)、加热柱(9)，所述加热柱(9)外缠绕有加热线圈(8)，所述加热柱(9)上开设有第二通孔(46)，所述加热线圈(8)外套接有导热机构，所述导热机构包括第一导热套(43)与第二导热套(44)，所述控制部包括控制面板与温控器，所述温控器固定在加热柱(9)上，所述控制面板与温控器电性连接，所述加热柱(9)包括第一钢管(12)与第二钢管(13)，所述第一钢管(12)与第二钢管(13)通过紧固件(14)连接。

3.根据权利要求2所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述滑动调节件包括扣接部与调节部，所述扣接部包括扣合件(33)与固定在反立体上的固定环(32)，所述扣合件(33)卡扣在固定环(32)内，所述扣合件(33)下方固定有调节部，所述调节部包括第一活动部(34)、第二活动部(35)，所述第一活动部(34)与第二活动部(35)滑动连接，所述扣合件(33)固定在第一活动部(34)顶端。

4.根据权利要求3所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述第一活动部(34)上固定有若干个橡胶凸起(37)，所述第二活动部(35)内壁上开设有若干个第五凹槽(38)，所述橡胶凸起(37)与第五凹槽(38)相适配。

5.根据权利要求4所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述第二活动部(35)下方固定有卡合块(36)，所述卡合块(36)为球形结构。

6.根据权利要求2所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述紧固调节件包括卡合部与固定部，所述卡合部包括卡扣件(18)，第一导热套(43)和第二导热套(44)上开设有若干个第一凹槽(16)，所述第一凹槽(16)内固定有若干个第一弹性件(17)，所述第一凹槽(16)上开设有若干个第一通孔(45)，所述第一通孔(45)与第一弹性件(17)间隔设置，所述第一弹性件(17)上固定有卡扣件(18)，所述固定部包括固定板(24)，所述固定板(24)固定在加载机构的外壁上，所述卡扣件(18)与固定板(24)相扣合。

7.根据权利要求6所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述卡扣件(18)内壁上开设有第二凹槽(19)，所述第二凹槽(19)的两侧壁上开设有弧形凹槽(20)，所述固定板(24)上固定有橡胶块(25)，所述橡胶块(25)上固定有凸起(26)，所述凸起(26)与弧形凹槽(20)相适配。

8.根据权利要求7所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述弧形凹槽(20)内固定有软接件(21)，所述软接件(21)与第二凹槽(19)侧壁的倾斜角度为15°-30°，所述凸起(26)上开设有第三凹槽(27)，所述第三凹槽(27)与橡胶块(25)表面的倾斜角度和软接件(21)与第二凹槽(19)侧壁的倾斜角度相同，所述软接件(21)与第三凹槽(27)相适配。

9.根据权利要求2所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述第一导热套(43)和第二导热套(44)上开设有滑槽(39)，所述滑槽(39)两端开设有卡合槽(40)，所述卡合块(36)与滑槽(39)滑动连接，所述卡合块(36)与卡合槽(40)卡接，所述滑槽(39)上开设有第三通孔(41)，所述卡合块(36)与第三通孔(41)和第二通孔(46)间隙配合，所述第三通孔(41)与第二通孔(46)在同一中心线上。

10.根据权利要求2-9所述的钢结构节点的抗火试验装置，其特征在于：所述第一导热套(43)与第二导热套(44)的内壁上铰接有密封门(23)，所述密封门(23)通过吸合部(42)扣合在第一凹槽(16)前端，所述吸合部(42)与第一凹槽(16)在同一中心线上。