該實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來，建筑火災(zāi)發(fā)生頻次有增無減，由此造成的損失觸目驚心。因此，建筑構(gòu)件耐火性能研究引起了研究人員的重視。建筑構(gòu)件耐火性能主要根據(jù)耐火試驗(yàn)得到，即在標(biāo)準(zhǔn)升溫條件、壓力條件等要求下，檢測(cè)建筑構(gòu)件是否滿足《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)規(guī)范》(GB/T 9978.1-2008)中規(guī)定的耐火性能要求。

鋼筋混凝土剪力墻是高層建筑中重要的構(gòu)件之一，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不僅承受豎向荷載，還充當(dāng)防火墻的功能。所以，研究荷載與高溫共同作用下剪力墻的抗火性能，進(jìn)行合理的抗火設(shè)計(jì)，對(duì)于火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的安全性具有重要的意義。剪力墻單面受火是建筑結(jié)構(gòu)局部發(fā)生火災(zāi)時(shí)常見工況之一，目前，已經(jīng)研制的建筑構(gòu)件組合式耐火試驗(yàn)爐可以進(jìn)行剪力墻單面耐火試驗(yàn)(實(shí)用新型專利《建筑構(gòu)件組合式耐火試驗(yàn)爐》，公開號(hào)為CN 1896714)。但是，該試驗(yàn)爐無法實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻進(jìn)行加載。因此，已有的試驗(yàn)研究大都采用水平耐火爐，將剪力墻水平放置，施加軸向自應(yīng)力，進(jìn)行單面受火試驗(yàn)。然而，在火災(zāi)下，水平放置剪力墻構(gòu)件的自重相當(dāng)于對(duì)其施加了水平力，這與實(shí)際工況下的豎向位置的剪力墻荷載形式明顯不同；同時(shí)，室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙火向上升騰，煙氣豎向比橫向蔓延速度快，上部比下部濃度高，水平放置的剪力墻構(gòu)件受火面處于同一高度，受火面附近煙氣溫度大致相同，不能反映實(shí)際工況下剪力墻受火面附近煙氣溫度隨著高度而變化的規(guī)律。因此，水平放置剪力墻構(gòu)件進(jìn)行耐火試驗(yàn)，不論荷載形式、還是周圍環(huán)境溫度都與實(shí)際工況不同，不能準(zhǔn)確反映剪力墻受火行為。

另外，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)爐體大都采用砌筑結(jié)構(gòu)，可修改性小，對(duì)于不同的試件尺寸，需要砌筑不同型號(hào)的實(shí)驗(yàn)爐體，造成實(shí)驗(yàn)爐體的重復(fù)利用率小，增加了浪費(fèi)，并且現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)爐體的溫升很難實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)自動(dòng)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有抗火試驗(yàn)裝置無法實(shí)現(xiàn)豎向放置剪力墻在軸壓力作用下受火試驗(yàn)、無法重復(fù)利用、溫升控制不夠精確的問題，提供一種更接近于實(shí)際工況、減少浪費(fèi)且能實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)自動(dòng)控制的豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置，包括爐體、加載系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)，所述爐體由剪力墻構(gòu)件(1)、爐側(cè)壁(2-1)、爐頂蓋(2-2)利用螺栓、螺桿拼裝而成，所述剪力墻構(gòu)件（1）包括剪力墻墻身(1-2)、剪力墻加載梁(1-1)和剪力墻底墩(1-3)，所述剪力墻墻身(1-2)、爐側(cè)壁(2-1)圍合成豎向箱型空間，在豎向箱型空間的頂部放置爐頂蓋(2-2)，所述爐側(cè)壁(2-1)與爐頂蓋(2-2)的鋼板邊緣設(shè)計(jì)螺栓預(yù)留孔，爐側(cè)壁(2-1)鋼板上邊緣焊接鉆孔角鋼(2-1-2)與爐頂蓋(2-2)邊緣用螺栓緊固，剪力墻底墩(1-3)通過壓梁(6-1)和高強(qiáng)螺桿(6-2)固定在試驗(yàn)臺(tái)座上，以限制剪力墻構(gòu)件(1)的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，爐側(cè)壁（2-1）底部至剪力墻底墩(1-3)高度范圍內(nèi)用耐火磚填充，所述爐側(cè)壁(2-1)與爐頂蓋(2-2)均利用不銹鋼錨固件將含鋯耐火纖維組塊(2-1-1、2-2-1)固定在鋼板上；所述加載系統(tǒng)包括反力架(3)、液壓千斤頂(4)、荷載傳感器(5)，所述液壓千斤頂(4)倒掛于反力架 (3)上，其前端連接荷載傳感器(5)，所述荷載傳感器(5)放置在剪力墻加載梁(1-2) 頂部截面中心處；所述信息采集系統(tǒng)包括荷載傳感器(5)、位移測(cè)量裝置(7)、熱電偶(8)、信息采集儀器(9)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(10) ，所述熱電偶(8)設(shè)在爐側(cè)壁(2-1)的預(yù)留孔內(nèi)，位移測(cè)量裝置(7)設(shè)在剪力墻墻身(1-2)外側(cè)，位移測(cè)量裝置(7)、荷載傳感器(5)和熱電偶(8)通過信息采集儀器(9)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(10)連接；所述燃燒控制系統(tǒng)包括燃燒器(11)、燃料管道(12)、空氣管道(15)、排煙道(17)，所述燃燒器(11)通過法蘭固定在爐體側(cè)壁(2-1)上，燃料管道（12）與空氣管道（15）分別通過軟管與燃燒器（11）連接，所述排煙道(17)設(shè)置在爐體頂部。

所述燃燒控制系統(tǒng)還包括汽化器(13)、儲(chǔ)氣瓶(14)、一級(jí)調(diào)壓器（12-1）和二級(jí)調(diào)壓器（12-2），所述儲(chǔ)氣瓶(14)通過集氣管連接在燃料管道(12)的端部，在所述儲(chǔ)氣瓶(14)與所述燃燒器（11）之間的燃料管道(12)上依次連接有汽化器(13)、一級(jí)調(diào)壓器（12-1）和二級(jí)調(diào)壓器（12-2）。

所述汽化器(13)上安裝有壓力表。

所述空氣管道(15)的入口處連接助燃風(fēng)機(jī)(16)。

所述燃燒控制系統(tǒng)還包括智能比調(diào)儀(18)和電動(dòng)執(zhí)行器(19)，所述燃料管道(12)上設(shè)有空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥（12-3），空氣管道(15)上設(shè)置有空氣流量調(diào)節(jié)閥(15-1)，所述智能比調(diào)儀(18)通過信號(hào)線連接電動(dòng)執(zhí)行器(19)與熱電偶(8)，所述電動(dòng)執(zhí)行器（19）連接空氣流量調(diào)節(jié)閥(15-1)，所述空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥（12-3）通過導(dǎo)管與空氣管道（15）連接。所述智能比調(diào)儀（18）根據(jù)目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度差值，輸出控制電信號(hào)至電動(dòng)執(zhí)行器(19)，控制電動(dòng)執(zhí)行器(19)的輸出軸做相應(yīng)角位移帶動(dòng)空氣流量調(diào)節(jié)閥(15-1)的開啟和關(guān)閉動(dòng)作，同時(shí)，空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥（12-3）根據(jù)空氣流量調(diào)節(jié)閥(15-1)的開啟和關(guān)閉做相應(yīng)動(dòng)作。

所述位移測(cè)量裝置(7)由陶瓷管(7-1)，連接件(7-2)，位移計(jì)(7-3)組成，陶瓷管(7-1)的一端抵觸在剪力墻墻身(1-2)需要測(cè)量處、另一端通過連接件(7-2)與位移計(jì)(7-3)連接。

所述燃燒器(11)包含偶數(shù)個(gè)，呈水平交叉對(duì)稱分布于爐體側(cè)壁上，每一個(gè)燃燒器都配備有自動(dòng)點(diǎn)火裝置和火焰監(jiān)測(cè)裝置。

所述儲(chǔ)氣瓶(14)包含多個(gè)，每個(gè)儲(chǔ)氣瓶設(shè)置有分路切割閥。

所述爐體由兩榀剪力墻構(gòu)件(1)、爐側(cè)壁(2-1)、爐頂蓋(2-2)利用螺栓、螺桿拼裝而成，剪力墻墻身（1-2）與兩個(gè)爐側(cè)壁（2-1）圍合成箱型空間，所述反力架(3)由四根立柱(3-1)、兩根橫梁(3-2)和一根縱梁(3-3)組成，立柱(3-1)下端與地面固結(jié)，其中兩根立柱(3-1-1、3-1-2)通過一根橫梁(3-2-1)連接，另兩根立柱(3-1-3、3-1-4)通過另一根橫梁(3-2-2)連接，兩根橫梁(3-2)通過一根縱梁(3-3)連接，兩個(gè)液壓千斤頂(4)分別倒掛于反力架縱梁(3-3)上，每個(gè)液壓千斤頂前端的荷載傳感器(5)放置于其中一榀剪力墻構(gòu)件的剪力墻加載梁(1-2)頂部截面中心處。

所述爐體由四榀剪力墻構(gòu)件(1)、爐側(cè)壁(2-1)、爐頂蓋(2-2)利用螺栓、螺桿拼裝而成，剪力墻墻身（1-2）與四個(gè)L型爐側(cè)壁（2-1）圍合成箱型空間，所述反力架(3)包括兩個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型中爐體由剪力墻構(gòu)件(1)、爐側(cè)壁(2-1)、爐頂蓋(2-2)利用螺栓、螺桿拼裝而成，組裝效率高，可修改性好，可根據(jù)不同試件尺寸修改圍護(hù)爐壁，重復(fù)利用率高，減少浪費(fèi)；2、本抗火試驗(yàn)裝置適用于豎向放置剪力墻在軸壓力作用下的單面或雙面受火試驗(yàn)，無論是荷載形式，還是受火環(huán)境都與實(shí)際工況一致，可實(shí)現(xiàn)一榀或多榀剪力墻同時(shí)試驗(yàn)，既減小了試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性，又達(dá)到了節(jié)省能源的目的，在實(shí)驗(yàn)過程中可以方便地測(cè)量出剪力墻構(gòu)件在火災(zāi)情況下的溫度場(chǎng)、變形及反力等結(jié)構(gòu)反應(yīng)；3、本實(shí)用新型中利用汽化器將儲(chǔ)氣瓶內(nèi)液相狀態(tài)的液化氣轉(zhuǎn)化成低壓氣相狀態(tài)，提高了燃燒效率，汽化器(13)上安裝有壓力表，可實(shí)現(xiàn)燃?xì)饬康淖詣?dòng)監(jiān)控；4、智能比調(diào)儀通過信號(hào)線連接電動(dòng)執(zhí)行器（19）與熱電偶（8），可以根據(jù)目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度差值，輸出控制電信號(hào)至電動(dòng)執(zhí)行器（19），而后電動(dòng)執(zhí)行器（19）的輸出軸做相應(yīng)角位移帶動(dòng)空氣流量調(diào)節(jié)閥（15-1）的開啟和關(guān)閉動(dòng)作，同時(shí)，空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥（12-3）根據(jù)空氣流量調(diào)節(jié)閥（15-1）的開啟和關(guān)閉做相應(yīng)動(dòng)作，可以對(duì)液化氣、風(fēng)量進(jìn)行流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過程爐溫的實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制；5、每一個(gè)燃燒器都配備有自動(dòng)點(diǎn)火、火焰監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火，熄火保護(hù)，以確保運(yùn)行過程中無脫火、熄火現(xiàn)象發(fā)生；6、所述燃燒系統(tǒng)的儲(chǔ)氣瓶(14)包含多個(gè)，每個(gè)儲(chǔ)氣瓶設(shè)置有分路切割閥可以切斷燃?xì)獾妮斎耄奖銉?chǔ)氣瓶更換，實(shí)現(xiàn)不間斷受火試驗(yàn)。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一中豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖（未表示燃燒控制系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)的部分構(gòu)件）；

圖2是圖1的 A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖（只示出了爐體和加載系統(tǒng)）；

圖3是圖1的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖（只示出了爐體、燃燒控制系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)）；

圖4是圖1的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖（只示出了爐體和加載系統(tǒng)）；

圖5是實(shí)施例二中爐體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖說明中標(biāo)號(hào)1是剪力墻構(gòu)件，1-1是剪力墻加載梁，1-2是剪力墻墻身，1-3是剪力墻底墩，2-1是爐側(cè)壁，2-1-1是含鋯耐火纖維組塊，2-1-2是鉆孔角鋼， 2-2是爐頂蓋，2-2-1是含鋯耐火纖維組塊，3是反力架，3-1是立柱，3-1-1是立柱，3-1-2是立柱，3-1-3是立柱，3-1-4是立柱，3-2是橫梁，3-2-1是橫梁，3-2-2是橫梁，3-3是縱梁，4是液壓千斤頂，5是荷載傳感器，6-1是壓梁，6-2是高強(qiáng)螺桿，7是位移測(cè)量裝置，7-1是陶瓷管，7-2是連接件，7-3是位移計(jì)，8是熱電偶，9是信息采集儀器，10是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，11是燃燒器，12是燃料管道，12-1是一級(jí)調(diào)壓器，12-2是二級(jí)調(diào)壓器，12-3是空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥，13是汽化器，14是儲(chǔ)氣瓶，15是空氣管道，15-1是空氣流量調(diào)節(jié)閥，16是助燃風(fēng)機(jī)，17是排煙道，18是智能比調(diào)儀，19是電動(dòng)執(zhí)行器。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例一：如圖1-圖4所示，本實(shí)施例中，豎向荷載作用下的剪力墻受火試驗(yàn)裝置，包括爐體、加載系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)，所述剪力墻構(gòu)件1包括剪力墻墻身1-2、剪力墻加載梁1-1剪力墻底墩1-3，所述爐體由兩榀剪力墻構(gòu)件1、爐側(cè)壁2-1、爐頂蓋2-2利用螺栓、螺桿拼裝而成，剪力墻墻身1-2與兩個(gè)爐側(cè)壁2-1圍合成豎向箱型空間，在豎向箱型空間的頂部放置爐頂蓋2-2，所述爐側(cè)壁2-1與爐頂蓋2-2的鋼板邊緣設(shè)計(jì)螺栓預(yù)留孔，爐側(cè)壁2-1鋼板上邊緣焊接鉆孔角鋼2-1-2與爐頂蓋2-2邊緣用螺栓緊固，剪力墻底墩1-3通過壓梁6-1和高強(qiáng)螺桿6-2固定在試驗(yàn)臺(tái)座上，以限制剪力墻構(gòu)件1的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，爐側(cè)壁2-1底部至剪力墻底墩1-3高度范圍內(nèi)用耐火磚填充，所述爐側(cè)壁2-1利用不銹鋼錨固件將含鋯耐火纖維組塊2-1-1固定在鋼板上，爐頂蓋2-2利用不銹鋼錨固件將含鋯耐火纖維組塊2-2-1固定在鋼板上；所述加載系統(tǒng)包括反力架3、液壓千斤頂4、荷載傳感器5，所述液壓千斤頂4倒掛于反力架 3上，其前端連接荷載傳感器5，所述荷載傳感器5設(shè)置在剪力墻加載梁1-1頂部截面中心處；所述信息采集系統(tǒng)包括荷載傳感器5、位移測(cè)量裝置7、熱電偶8、信息采集儀器9和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10 ，所述熱電偶8設(shè)在爐側(cè)壁2-1的預(yù)留孔內(nèi)，位移測(cè)量裝置7設(shè)在剪力墻墻身1-2外側(cè)，位移測(cè)量裝置7、荷載傳感器5和熱電偶8通過信息采集儀器9與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10連接；所述燃燒控制系統(tǒng)包括燃燒器11、燃料管道12、空氣管道15、排煙道17，所述燃燒器11通過法蘭固定在爐體側(cè)壁2-1上，燃料管道12與空氣管道15分別通過軟管與燃燒器11連接，所述排煙道17設(shè)置在爐體頂部。

所述反力架3由四根立柱3-1、兩根橫梁3-2和一根縱梁3-3組成，立柱3-1下端與地面固結(jié)，其中立柱3-1-1和立柱3-1-2通過一根橫梁3-2-1連接，立柱3-1-3和立柱3-1-4通過另一根橫梁3-2-2連接，兩根橫梁3-2通過一根縱梁3-3連接，兩個(gè)液壓千斤頂4分別倒掛于反力架縱梁3-3上，每個(gè)液壓千斤頂前端的荷載傳感器5放置于其中一榀剪力墻構(gòu)件的剪力墻加載梁1-2頂部截面中心處。

所述燃燒控制系統(tǒng)還包括汽化器13、儲(chǔ)氣瓶14、一級(jí)調(diào)壓器12-1和二級(jí)調(diào)壓器12-2，所述儲(chǔ)氣瓶14通過集氣管連接在燃料管道12的端部，在所述儲(chǔ)氣瓶14與所述燃燒器11之間的燃料管道12上依次連接有汽化器13、一級(jí)調(diào)壓器12-1和二級(jí)調(diào)壓器12-2。

所述汽化器13上安裝有壓力表。

所述空氣管道15的入口處連接助燃風(fēng)機(jī)16。

所述燃燒控制系統(tǒng)還包括智能比調(diào)儀18和電動(dòng)執(zhí)行器19，所述燃料管道12上設(shè)有空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥12-3，空氣管道15上設(shè)置有空氣流量調(diào)節(jié)閥15-1，所述智能比調(diào)儀18通過信號(hào)線連接電動(dòng)執(zhí)行器19與熱電偶8，所述電動(dòng)執(zhí)行器19連接空氣流量調(diào)節(jié)閥15-1，所述空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥12-3通過導(dǎo)管與空氣管道15連接。所述智能比調(diào)儀18根據(jù)目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度差值，輸出控制電信號(hào)至電動(dòng)執(zhí)行器19，控制電動(dòng)執(zhí)行器19的輸出軸做相應(yīng)角位移帶動(dòng)空氣流量調(diào)節(jié)閥門15-1的開啟和關(guān)閉動(dòng)作，同時(shí)，空氣/燃料比例調(diào)節(jié)閥12-3根據(jù)空氣流量調(diào)節(jié)閥門15-1的開啟和關(guān)閉做相應(yīng)動(dòng)作。

所述位移測(cè)量裝置7由陶瓷管7-1，連接件7-2，位移計(jì)7-3組成，陶瓷管7-1的一端抵觸在剪力墻墻身1-2需要測(cè)量處、另一端通過連接件7-2與位移計(jì)7-3連接。

所述燃燒器11包含偶數(shù)個(gè)，呈水平交叉對(duì)稱分布于爐體側(cè)壁上，每一個(gè)燃燒器都配備有自動(dòng)點(diǎn)火裝置和火焰監(jiān)測(cè)裝置。

所述儲(chǔ)氣瓶14包含多個(gè)，每個(gè)儲(chǔ)氣瓶設(shè)置有分路切割閥。

實(shí)施例二：如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于，所述爐體由四榀剪力墻構(gòu)件1、爐側(cè)壁2-1、爐頂蓋2-2利用螺栓、螺桿拼裝而成，剪力墻墻身1-2與四個(gè)L型爐側(cè)壁2-1圍合成箱型空間，相應(yīng)的，需要設(shè)置兩個(gè)反力架。

本實(shí)用新型工作過程是：

試驗(yàn)時(shí)，首先根據(jù)受火剪力墻試件1的大小建造爐側(cè)壁2-1、爐頂蓋2-2，并預(yù)留熱電偶8、燃燒器11、排煙道17預(yù)留孔及螺栓孔；然后根據(jù)試驗(yàn)要求按爐體具體實(shí)施例一或二將剪力墻構(gòu)件1、爐側(cè)壁2-1吊裝就位，用絲桿穿過爐側(cè)壁預(yù)留孔，絲桿兩端用螺母緊固，將爐頂蓋2-2吊裝就位于剪力墻構(gòu)件1的加載梁1-1頂部，利用爐側(cè)壁2-1 鋼板上邊緣焊接的鉆孔角鋼2-1-2與爐頂蓋2-2用螺栓連接；再安裝壓梁6-1、高強(qiáng)螺桿6-2，將剪力墻構(gòu)件1的底墩1-3固定于試驗(yàn)臺(tái)座上；將燃燒器11、熱電偶8固定于爐側(cè)壁2-1，連接氣化器13、助燃風(fēng)機(jī)16、智能比調(diào)儀18所用電線路；在剪力墻墻身1-2相應(yīng)位置安裝位移測(cè)量裝置7，同時(shí)將荷載傳感器5、位移計(jì)7-3、熱電偶8與信息采集儀器9連接，并將信息采集儀器9與計(jì)算機(jī)10連接；啟動(dòng)信息采集儀器9與計(jì)算機(jī)10，然后對(duì)剪力墻構(gòu)件1施加預(yù)定軸向荷載，而后將預(yù)定升溫曲線輸入智能比調(diào)儀18，啟動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)，開始試驗(yàn)。