CN110412206B - 火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法 - Google Patents

火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法，该系统包括，水平炉；在水平炉周围布置钢管混凝土立柱；在平行的两排钢管混凝土立柱上固定导轨钢箱梁；两排导轨钢箱梁之间连接平行的两排长边圈梁，在长边圈梁之间平行的连接两排短边圈梁；长边圈梁和短边圈梁围绕水平炉外围四周布置；若干反力框架立柱每两根对称竖直架设在两排导轨钢箱梁上面；两排导轨钢箱梁上的每两个反力框架立柱之间可拆卸连接水平的反力框架梁；反力框架立柱上设有驱动反力框架梁升降的电葫芦；若干个反力梁固定在反力框架梁底面，在反力梁的下方固定加载装置，本发明通过反力架的结构，在保证试件位置不变的情况下实现加载位置、加载方式多样化。

Description

火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及水平炉火灾实验用反力架领域，具体涉及一种火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法。
背景技术
与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有绿色环保、抗震性能好、施工速度快、材料可回收利用等特点。随着国民经济的飞速发展，我国钢产量已跃居世界首位，国内钢结构产业也得到快速发展。但与发达国家相比，我国钢结构建筑占钢产量的比重仍明显偏低，同时，我国建筑结构在节能降耗（可循环）、工业化生产、大企业集团运营，产品标准化、系列化、通用化等方面仍存在明显差距。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，年项目建设工程量庞大，资源消耗严重，环境恶化压力巨大，发展绿色建筑已被列为国家中长期科学和技术发展规划纲要中重点领域中的优先主题，因此，大力发展绿色环保、抗震性能优异的钢结构建筑符合我国基本国情，对节约资源和能源，减少环境污染，促进社会可持续发展具有重要意义，同时也是加快我国建筑产业化、工业化的一条有效途径。
钢结构受力复杂，大多数钢结构实验需要精准模拟钢构件的受力情况，因此钢结构实验对加载装置有着更严格的要求。首先，反力架装置本身要可以自平衡；其次，要有很高的强度、刚度、稳定性；最后，反力架装置要很灵活，可以适应各种苛刻地实验要求。
传统的反力架装置主要是针对墙体、立柱等试件进行加载，专门用于楼盖受火实验的反力架较少，且已有的反力架加载位置固定，加载高度不可调节，加载形式单一，无法满足不同高度，不同位置的加载要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统反力架加载位置固定，高度不可调节等问题，本发明提供火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：包括，水平炉；在水平炉周围矩形布置的若干个钢管混凝土立柱；在平行的两排钢管混凝土立柱上固定导轨钢箱梁；导轨钢箱梁上表面固定滑轨；两排导轨钢箱梁之间连接平行的两排长边圈梁，在长边圈梁之间平行的连接两排短边圈梁；长边圈梁和短边圈梁围绕水平炉外围四周布置；
若干反力框架立柱每两根对称竖直架设在两排导轨钢箱梁上面；
所述导轨钢箱梁上连接数量超过两个的C型滚动装置，每个C型滚动装置固定在竖直设置的反力框架立柱底端；
两排导轨钢箱梁上的每两个对称的反力框架立柱之间可拆卸连接水平的反力框架梁；且在反力框架立柱上设有驱动反力框架梁升降的电动牵引器；
若干个反力梁固定在反力框架梁的底面，在反力梁的下方固定加载装置。
本发明中，其中所述C型滚动装置包括：两侧为L形的连接架；在C型滚动装置的中心设有内支撑架，该内支撑架连接支撑轴；支撑轴通过轴承与滚轮连接；该滚轮与滑轨挤压接触；所述连接架由若干L型连接板、多根肋板和若干锁止螺杆三部分组成，连接板的短边板处于导轨钢箱梁上面板的下表面，连接板长边板水平贯穿锁止螺杆，所述锁止螺杆的自由端在导轨钢箱梁侧壁范围内。
进一步地，所述滑轨的两端固定限制C型滚动装置运动的限位器。
其中，所述反力框架梁为H型钢，下表面设用于连接反力梁的螺栓孔；反力框架梁上表面设有连接电动牵引器牵引绳的带圆孔吊耳；反力框架梁两端与反力框架立柱通过螺栓连接。
本发明中，在反力框架梁下表面紧贴着缓冲牛腿，所述缓冲牛腿与反力框架立柱可拆卸连接。
其中，所述加载装置包括：液压千斤顶；所述液压千斤顶的两端分别与反力梁的下表面和试件的上表面接触。
一种使用上述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统的方法，包括以下步骤：
a、调整反力框架立柱的位置，拧紧C型滚动装置内部的锁止螺杆，把反力框架立柱与导轨箱梁相对固定；
b、用电动牵引器拉住反力框架梁，然后拆掉反力框架梁与反力框架立柱之间的螺栓，调整反力框架梁的高度，最后拧紧连接螺栓固定好反力框架梁并放松电动牵引器；
c、把缓冲牛腿安装到反力框架立柱上，紧贴着反力框架梁下表面布置；
d、用电动牵引器拉住反力梁，然后拆掉反力框架梁与反力梁之间的螺栓，然后再调整反力梁的位置，最后拧紧连接螺栓固定好反力梁并放松电动牵引器；
e、在反力梁下方安装加载装置；
f、把试件模型架设在长边圈梁和短边圈梁的上表面，然后对试件进行加载，同时做好试件防火封堵；
g、加载完成后，开始点火进行实验；
h、实验完成后，炉内熄火，先对试件进行卸载，再拆除加载装置，最后拆除试件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过可调节的反力架的结构，包括：电动牵引装置、长边圈梁、短边圈梁和不同高度的反力框架梁，通过多个结构的协同作用，实现楼盖试件在多点受力情况下的抗火性能检测。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的结构侧视图；
图3为图2中I处的放大图。
图中，1长边圈梁、2短边圈梁、3导轨钢箱梁、4滑轨、5反力框架立柱、6反力框架梁、61吊耳、62缓冲牛腿、7反力梁、8钢管混凝土立柱、9C型滚动装置、91内支撑架、92支撑轴、93滚轮、931轴承、94连接架、941连接板、942肋板、943锁止螺杆、10水平炉。
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详细说明。
如图1至图3所示，一种火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，包括，水平炉10；在水平炉10周围矩形布置的若干个钢管混凝土立柱8；矩形布置的钢管混凝土立柱8的数量可以是4个，也可以是超过4个，但是要求围绕在水平炉10中心；在平行的两排钢管混凝土立柱8上固定导轨钢箱梁3；两排导轨钢箱梁3之间连接平行的两排长边圈梁1，在长边圈梁1之间平行的连接两排短边圈梁2；且水平炉10在长边圈梁1和短边圈梁2围成的中心；一般的对于长边圈梁1和短边圈梁2的上表面要求处在同一水平面内。
如图1和图3所示，在导轨钢箱梁3上固定滑轨4，所述导轨钢箱梁3上连接数量超过两个的C型滚动装置9，每个C型滚动装置9固定在竖直设置的反力框架立柱5底端；C型滚动装置9内部的滚轮93卡合在滑轨4上，以便于移动。一般的，C型滚动装置9的具体结构是：两侧为L形的连接架94，其中连接架94卡合在导轨钢箱梁3上，这样便于反力框架立柱5移动的稳定，同时防止实验中反作用力让滚轮93脱离滑轨4为了增强连接架94的强度，连接架94还可以包括安装在两侧的肋板942。在C型滚动装置9的中心底部设有内支撑架91，该内支撑架91连接支撑轴92；支撑轴92通过轴承931与滚轮93连接；该滚轮93与滑轨4挤压接触；所述滑轨4的两端固定限制C型滚动装置9运动的限位器。限位器的具体结构可以是突起的硬物等结构。
反力框架立柱5定位稳定后，为了防止其发生移动，拧紧锁止螺杆943，使其与导轨钢箱梁3侧壁挤压接触，最终对反力框架立柱5起到摩擦锁定的作用。
如图1所示，两排滑轨4上的两个反力框架立柱5之间可拆卸连接水平的反力框架梁6，可拆卸的结构可以是螺栓连接或者卡接等方式。其中，反力框架梁6也是平行设置；且在反力框架立柱5上设有驱动反力框架梁6升降的电动牵引器；电动牵引器的牵引绳自由端与反力框架梁6顶部的吊耳61连接，同时本体被固定在反力框架立柱5的顶端。所述反力框架梁6为H型钢，下表面设用连接反力梁7的螺栓孔；反力框架梁6上表面设有用于连接电动牵引器牵引绳末端的带圆孔吊耳61；反力框架梁6两端与反力框架立柱5内壁的通孔连接。
为了安全，以及支撑结构的稳定性，与反力框架梁6下表面紧贴且在反力框架立柱5上设有缓冲牛腿62。缓冲牛腿62的上表面与反力框架梁6的下表面紧密接触，防止反力框架梁6意外掉落，对其起到缓冲限位，保障安全发生意外时减少损失的作用。
在如图1和图2所示，若干个反力梁7固定在反力框架梁6的底面，在反力梁7的下方固定加载装置。反力梁7上表面开设和反力框架梁6连接的螺栓孔，反力梁7下表面开设用于连接加载装置的螺栓孔。一般加载装置可以是连接楼盖顶部的液压缸或者其他现有技术中的结构。
本发明中反力框架在安装时，可以按照如下步骤进行，步骤1，先将钢管混凝土立柱8安放指定位置，和地面上进行螺栓锚固连接。
步骤2，将滑轨4铺设在导轨钢箱梁3的上面板上，电焊连接固定，同时采用螺栓固定的铁片对滑轨4进行辅助固定。
步骤3，将导轨钢箱梁3铺设在钢管混凝土立柱8上，导轨钢箱梁3下面板和钢管混凝土立柱5顶面钢板采用螺栓连接同时采用电焊进行辅助连接。
步骤4，将两根长边圈梁1和两根短边圈梁2进行拼接，按设计调整位置后进行焊接。
步骤5，将步骤4中焊接成整体的圈梁吊放到两根导轨钢箱梁3之间，调整好位置后进行螺栓连接。
步骤6，按设计将C型滚动装置9和悬挂电动牵引器的钢板焊接到反力框架立柱5指定部位。
步骤7，用吊车将上一步焊接好的反力框架立柱5吊起拼装到导轨钢箱梁3上，并且调整位置，保证C型滚动装置9内的滑轮嵌设在滑轨4上，然后在滑轨4两端焊接限位角钢。
步骤8，按设计要求将带圆孔的圆型吊耳61焊接到反力框架梁6的指定部位。
步骤9，用电动牵引器吊起反力框架梁6，使反力框架梁6和反力框架立柱5进行螺栓连接连接。
步骤10，采用螺栓连接的方式将缓冲牛腿62安装在反力框架立柱5的侧面板上，位于反力框架梁6下方。
步骤11，将反力梁7和反力框架梁6采用螺栓连接，至此一种火灾实验用可移动式自平衡反力架系统装配完成。
对于本发明的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统的使用方法可以包括以下步骤：
a、调整反力框架立柱5的位置，拧紧C型滚动装置9内部的锁止螺杆943，把反力框架立柱5与导轨钢箱梁3相对固定；
b、用电动牵引器拉住反力框架梁6，然后拆掉反力框架梁6与反力框架立柱5之间的螺栓，然后再调整反力框架梁6的高度，最后拧紧连接螺栓固定好反力框架梁6并放松电动牵引器；
c、把缓冲牛腿62安装到反力框架立柱5上，紧贴着反力框架梁6下表面布置；
d、用电动牵引器拉住反力梁7，然后拆掉反力框架梁6与反力梁7之间的螺栓，然后再调整反力梁7的位置，最后拧紧连接螺栓固定好反力梁7并放松电动牵引器；
e、在反力梁7下方安装加载装置；
f、把试件模型架设在长边圈梁1和短边圈梁2的上表面，然后对试件进行加载，同时做好试件防火封堵；
g、加载完成后，开始点火进行实验；
h、实验完成后，炉内熄火，先对试件进行卸载，再拆除加载装置，最后拆除试件。通过上述的安装方法不仅可以组装成反力架，同时还可以高效的利用本反力架对进行种楼盖、立柱等试件的承载受火实验。

Claims (6)

1.一种火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：包括，水平炉(10)；在水平炉(10)周围矩形布置的若干个钢管混凝土立柱(8)；在平行的两排钢管混凝土立柱(8)上固定导轨钢箱梁(3)；导轨钢箱梁上表面固定滑轨(4)；两排导轨钢箱梁(3)之间连接平行的两排长边圈梁(1)，在长边圈梁(1)之间平行的连接两排短边圈梁(2)；长边圈梁(1)和短边圈梁(2)围绕水平炉(10)外围四周布置；
若干反力框架立柱(5)每两根对称竖直架设在两排导轨钢箱梁(3)上面；
所述导轨钢箱梁(3)上连接数量超过两个的C型滚动装置(9)，每个C型滚动装置(9)固定在竖直设置的反力框架立柱(5)底端；
所述C型滚动装置(9)包括：两侧为L形的连接架(94)；在C型滚动装置(9)的中心设有内支撑架(91)，该内支撑架(91)连接支撑轴(92)；支撑轴(92)通过轴承(931)与滚轮(93)连接；该滚轮(93)与滑轨(4)挤压接触；
所述连接架(94)由若干L型连接板(941)、多根肋板(942)和若干锁止螺杆(943)三部分组成，连接板(941)的短边板处于导轨钢箱梁(3)上面板的下表面，连接板(941)长边板水平贯穿锁止螺杆(943)，所述锁止螺杆(943)的自由端在导轨钢箱梁(3)侧壁范围内；
两排导轨钢箱梁(3)上的每两个对称的反力框架立柱(5)之间可拆卸连接水平的反力框架梁(6)；且在反力框架立柱(5)上设有驱动反力框架梁(6)升降的电动牵引器；
若干个反力梁(7)固定在反力框架梁(6)的底面，在反力梁(7)的下方固定加载装置。
2.根据权利要求1所述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：所述滑轨(4)的两端固定限制C型滚动装置(9)运动的限位器。
3.根据权利要求1所述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：所述反力框架梁(6)为H型钢，下表面设用于连接反力梁(7)的螺栓孔；反力框架梁(6)上表面设有连接电动牵引器牵引绳的带圆孔吊耳(61)；反力框架梁(6)两端与反力框架立柱(5)通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：在反力框架梁(6)下表面紧贴着缓冲牛腿(62)，所述缓冲牛腿(62)与反力框架立柱(5)可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统，其特征在于：所述加载装置包括：液压千斤顶；所述液压千斤顶的两端分别与反力梁(7)的下表面和试件的上表面接触。
6.一种使用权利要求1所述的火灾实验用可移动式空间自平衡反力架系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、调整反力框架立柱(5)的位置，拧紧C型滚动装置(9)内部的锁止螺杆(943)，把反力框架立柱(5)与导轨钢箱梁(3)相对固定；
b、用电动牵引器拉住反力框架梁(6)，然后拆掉反力框架梁(6)与反力框架立柱(5)之间的螺栓，调整反力框架梁(6)的高度，最后拧紧连接螺栓固定好反力框架梁(6)并放松电动牵引器；
c、把缓冲牛腿(62)安装到反力框架立柱(5)上，紧贴着反力框架梁(6)下表面布置；
d、用电动牵引器拉住反力梁(7)，然后拆掉反力框架梁(6)与反力梁(7)之间的螺栓，然后再调整反力梁(7)的位置，最后拧紧连接螺栓固定好反力梁(7)并放松电动牵引器；
e、在反力梁(7)下方安装加载装置；
f、把试件模型架设在长边圈梁(1)和短边圈梁(2)的上表面，然后对试件进行加载，同时做好试件防火封堵；
g、加载完成后，开始点火进行实验；
h、实验完成后，炉内熄火，先对试件进行卸载，再拆除加载装置，最后拆除试件。
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