一種水降溫可動反力支座及方法
【專利摘要】本發明屬于火災實驗爐【技術領域】，特別是涉及一種火災實驗爐底部水降溫可動反力實驗支座及其制造方法通過在槽鋼的凹槽內注入水，用水作受熱介質蒸發后可降低外表面的溫度，可以有效地解決火災試驗中底部支座處型鋼外表面溫度過高的難題，而且通過使用型鋼代替鋼筋并在支座內設置縱橫交錯的支撐板，進而提高底部支座的承載能力，通過降低型鋼外表面的溫度進而延長型鋼的使用壽命，同時又可以避免在實驗中工作人員由于疏忽接觸底部支座的型鋼而被燙傷；該發明可以針對試驗對象單一使用也可以用多個并行一起使用，簡單實用、經濟合理、方便運輸、易于操作可廣泛實用于火災實驗室中的建筑構件耐火性能試驗。
【專利說明】一種水降溫可動反力支座及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于火災實驗爐【技術領域】，特別是涉及一種火災實驗爐底部水降溫可動反力實驗支座及其制造方法。
【背景技術】
[0002]建筑構件主要包括樓板、大跨梁、工字梁、柱、內外墻板、門、窗、吊頂等，這些建筑構件是建筑物的骨架，其性能的優劣決定了建筑物抗震、防風、防火等各方面性能的好壞，建筑構件耐火試驗主要是為了研究室內火災溫度發展過程和考察建筑構件內部的溫度場和結構力學性能，從而為建筑構件抗火設計及火災后結構的損傷評估與修復加固提供科學依據。目前，建筑火災的日益增多，特別是“911”事件發生后，使得人們對建筑構件在火災作用下的性能變化以及由此產生的危害越來越加以關注。利用燃燒爐模擬實際火災來研究建筑構件抗火性能是國內外采用的主要手段之一。在國外，如:美國、英國、日本等國家的檢測中心或科研單位都建有進行這方面工作的燃燒爐。國內，公安部天津消防科研所，公安部四川消防科研所也建有這種試驗爐。國內高校中以中國科技大學率先建立火災實驗室，隨后各高校相繼建立自己的火災實驗室，我校沈陽建筑大學在劉永軍博士的主持下建立了火災實驗室，能進行獨立的建筑構件的耐火性能研究。
[0003]與此同時，隨著建筑事業和建材工作的迅速發展，新的建筑結構形式和新型建筑構件不斷出現，建筑構件耐火性能的試驗研究工作除了要不斷地提供新型建筑構件的耐火性能資料外，還應積極創造條件開展鋼筋防火混凝土框架結構構件、鋼筋防火混凝土屋架、連續梁板等組合構件耐火性能的研究、試驗工作。建筑構件耐火性能試驗還需進一步完善，國內現行耐火試驗方法中，非承重墻、隔墻、簡支梁、簡支樓板、屋面板、吊頂等類構件耐火試驗，各項技術條件比較成熟；承重墻和柱子耐火試驗在加壓設備方面尚需進一步補充和兀吾。
[0004]在最近的火災試驗中，承重墻和柱子的耐火試驗的底部支撐一直是影響試驗的一個關鍵因素，而且在進行建筑構件耐火性能試驗中由于裸露在外的型鋼-防火混凝土支座外部由于溫度過高，常常會出現不同程度的燙傷事故，那么如何降低火災實驗中底部支座型鋼外側的溫度以及提供有效的底部支撐承載力成為了火災試驗中非常關鍵的問題。
【發明內容】
[0005]本發明為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種用水作受熱介質蒸發后可降低外表面的溫度，用型鋼代替鋼筋可提高支座的承載力，從而解決底部支座承載力不足的問題；該技術經濟適用，且方便運輸，在使用時可單一使用也可以用多個并行一起使用，易于操作，且效果顯著的水降溫可動反力支座及其制造方法。
[0006]本發明所采用的技術解決方案是一種水降溫可動反力支座，包括頂板、支座和槽鋼，所述的支座一端與頂板相連接，支座的另一端與槽鋼的凹槽底部相連接；所述的槽鋼底部兩端設置有固定板，所述的固定板設置有螺栓孔。
[0007]所述的支座內設置有縱橫交錯的支撐板，所述的橫向支撐板和縱向支撐板至少為兩組。
[0008]所述的支撐板為型鋼。
[0009]所述的支撐板之間/支撐板與支座之間的空隙填充有防火防火混凝土。
[0010]一種水降溫可動反力支座的制造方法，具有步驟如下:
[0011]步驟1:選擇支座尺寸:根據火災試驗中所要進行的建筑構件尺寸以及試驗中施加的作用力，根據所使用的材料的軸心抗壓強度，利用N = 0.9 a f；A計算，其中
[0012]N-軸向壓力設計值
[0013]α —型鋼防火混凝土構件的穩定系數
[0014]fc—型鋼軸心抗壓強度設計值
[0015]A-構件截面面積
[0016]求出構件截面面積A,選擇的支座尺寸比試驗建筑構件尺寸大100mm,從而計算出支座尺寸；
[0017]步驟2:選擇型鋼、槽鋼材料和防火混凝土型號:型鋼、槽鋼材料選擇B級鋼材；混凝土強度等級不低于C30 ;防火混凝土的最大骨料的直徑不大于25_ ；
[0018]步驟3:制作型鋼；對所選板材找方，標出中心線四邊劃線；各邊余出50mm，以便檢驗刨后的最終尺寸，用半自動切割機進行切割，為防止切割變形，切長縫時，氣焊先割進200mm,在騎縫中點焊連接板，控制好后再氣割；
[0019]步驟4:清潔焊接區，焊接區表面要求干燥、清潔、無銹以避免給焊接質量帶來危害;
[0020]步驟5:在烘干箱內烘干焊條，烘干溫度350± 10°C，烘干1.5?2h，恒溫250°C，焊劑烘干溫度250±10°C，烘干2h，恒溫100°C ；
[0021]步驟6:施焊前，應檢查焊機運行是否正常進行焊件預熱，預熱采用氧-乙炔烘槍加熱，而后用表面測溫表進行表面測溫，待溫度達到120°C時，立即進行施焊工作；
[0022]步驟7:型鋼焊接采用一次組對成型，整體焊接；
[0023]步驟8:澆筑防火混凝土 ；防火混凝土澆筑過程中從型鋼四周均勻下料，分層投料高度在50cm，每一區隔內采用2根振搗棒振搗至頂；
[0024]步驟9:澆筑完成后在相對濕度為95%以上，溫度為20±2°C下養護28天，直到達到95%以上的設計強度；
[0025]步驟10:焊接頂板；防火混凝土達到設計強度后，采用步驟4、5、6、7的方法進行頂板焊接。
[0026]所述步驟7中采用的一次組對成型，整體焊接具體為將氣割下的型鋼板按設計圖放置在拼裝胎架上，組裝成正確的圖形，用角鋼點焊，作為臨時支撐，最后通過對稱點焊形成支座下部形狀；施焊中先焊接中部鋼板，最后焊接四周水槽鋼板。
[0027]步驟7:施焊時，每條焊縫要連續操作完成，施焊后的焊縫應立即覆蓋巖棉材料給予保溫。
[0028]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:通過在槽鋼的凹槽內注入水，用水作受熱介質蒸發后可降低外表面的溫度，可以有效地解決火災試驗中底部支座處型鋼外表面溫度過高的難題，而且通過使用型鋼代替鋼筋并在支座內設置縱橫交錯的支撐板，進而提高底部支座的承載能力，通過降低型鋼外表面的溫度進而延長型鋼的使用壽命，同時又可以避免在實驗中工作人員由于疏忽接觸底部支座的型鋼而被燙傷；該發明可以針對試驗對象單一使用也可以用多個并行一起使用，簡單實用、經濟合理、方便運輸、易于操作可廣泛實用于火災實驗室中的建筑構件耐火性能試驗。有效地解決我國火災實驗室中建筑構件試驗底部支座處型鋼外表面溫度過高的難題，同時提高底部支座的承載力，進而有利于火災試驗中構件耐火性能的有效研究。并且采用該制造方法具有可以節約制作時間，同時制作方便，操作簡單，有益于后期養護，可有效地節約使用材料的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的三維圖；
[0030]圖2是本發明的主視圖；
[0031]圖3是本發明的左視圖；
[0032]圖4是本發明的俯視圖；
[0033]圖5是圖3中A-A剖面圖；
[0034]圖6是圖4中B-B剖面圖；
[0035]圖7是圖4中C-C剖面圖；
[0036]圖8是火災試驗爐整體示意圖。
[0037]圖中:
[0038]1、頂板，2、支座，3、槽鋼，4、螺栓孔，5、固定板，6、支撐板，7、橫向支撐板，8、縱向支撐板，9、防火混凝土，10、千斤頂，11、試驗SCCC柱，12、試驗爐外架，13、試驗爐底部防火板，14、水降溫可動反力支座，15、工字鋼梁底板，16、火源。
【具體實施方式】
[0039]實施例:
[0040]如圖1-7所示，一種水降溫可動反力支座，包括頂板1、支座2和槽鋼3，所述的支座2 —端與頂板I相連接，支座2的另一端與槽鋼3的凹槽底部相連接；所述的槽鋼3底部兩端設置有固定板5，所述的固定板5設置有螺栓孔4。所述的支座2內設置有縱橫交錯的支撐板6，所述的橫向支撐板7和縱向支撐板8至少為兩組。
[0041]所述的支撐板6為型鋼。
[0042]所述的支撐板6之間/支撐板6與支座2之間的空隙填充有防火混凝土 9。
[0043]其中支座的尺寸、支座中所選用的型鋼、防火混凝土、槽鋼，以及型鋼的間距，外部水位的高度取決于具體的試驗要求。如果試驗的建筑構件為獨立的柱子時，可以選擇單獨的水降溫可動反力支座；如果試驗的建筑構件為承重墻時，可以選擇多個水降溫可動反力支座并行使用，以滿足試驗需求。
[0044]如圖8所示，以SCCC柱11為實驗對象，試驗中的試驗爐包括千斤頂10、試驗SCCC柱11、試驗爐外架12、試驗爐底部防火板13、水降溫可動反力支座14、工字鋼梁底板15和火源16，所述的試驗爐設置有試驗爐外架12和試驗爐底部防火板13 ;其中千斤頂10、試驗SCCC柱11、水降溫可動反力支座14和工字鋼梁底板15由上至下依次相連。
[0045]一種水降溫可動反力支座的制造方法，具有步驟如下:
[0046]步驟1:選擇支座尺寸:根據火災試驗中所要進行的建筑構件尺寸以及試驗中施加的作用力，通過承載力計算確定所需要的水降溫可動反力支座的尺寸；一般支座尺寸要比試驗建筑構件尺寸大10mm左右；
[0047]步驟2:選擇型鋼、槽鋼材料和防火混凝土型號:型鋼、槽鋼材料選擇B級鋼材所以本支座采用Q345-B級低合金高強度鋼；同樣，槽鋼選用Q345-B級鋼；防火混凝土強度等級不低于C30 ;防火混凝土的最大骨料的直徑不大于25_ ;本實施例選用最大骨料的直徑為15mm的C45防火混凝土。
[0048]步驟3:制作型鋼；對所選板材找方，標出中心線四邊劃線；各邊余出50mm，以便檢驗刨后的最終尺寸，用半自動切割機進行切割，為防止切割變形，切長縫時，氣焊先割進200mm,在騎縫中點焊連接板,控制好后再氣割；最后確定尺寸為600_X600mm。
[0049]步驟4:清潔焊接區，焊接區表面要求干燥、清潔、無銹以避免給焊接質量帶來危害;
[0050]步驟5:在烘干箱內烘干焊條，烘干溫度350± 10°C，烘干1.5?2h，恒溫250°C，焊劑烘干溫度250±10°C，烘干2h，恒溫100°C ；
[0051]步驟6:施焊前，應檢查焊機運行是否正常進行焊件預熱，預熱采用氧-乙炔烘槍加熱，而后用表面測溫表進行表面測溫，待溫度達到100?150°C時，立即進行施焊工作；
[0052]步驟7:型鋼焊接采用一次組對成型，整體焊接；
[0053]步驟8:澆筑防火混凝土 ；防火混凝土澆筑及振搗時死角區較多，易造成防火混凝土不密實，防火混凝土澆筑過程中從型鋼四周均勻下料，分層投料高度在50cm左右，每一區隔內采用2根振搗棒振搗至頂；
[0054]步驟9:澆筑完成后在相對濕度為95%以上，溫度為20±2°C下養護28天，直到達到95%以上的設計強度；
[0055]步驟10:焊接頂板；防火混凝土達到設計強度后，采用步驟4、5、6、7的方法進行頂板焊接。
[0056]所述步驟7中采用的一次組對成型，整體焊接具體為將氣割下的型鋼板按設計圖放置在拼裝胎架上，組裝成正確的圖形，用角鋼點焊，作為臨時支撐，最后通過對稱點焊形成支座下部形狀；施焊中先焊接中部鋼板，最后焊接四周水槽鋼板。
[0057]步驟7:施焊時，每條焊縫要連續操作完成，施焊后的焊縫應立即覆蓋巖棉材料給予保溫，延長焊件降溫時間。
[0058]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.一種水降溫可動反力支座，其特征是:包括頂板、支座和槽鋼，所述的支座一端與頂板相連接，支座的另一端與槽鋼的凹槽底部相連接；所述的槽鋼底部兩端設置有固定板，所述的固定板設置有螺栓孔。
2.根據權利要求1所述的一種水降溫可動反力支座，其特征是:所述的支座內設置有縱橫交錯的支撐板，所述的橫向支撐板和縱向支撐板至少為兩組。
3.根據權利要求2所述的一種水降溫可動反力支座，其特征是:所述的支撐板為型鋼。
4.根據權利要求2或3所述的一種水降溫可動反力支座，其特征是:所述的支撐板之間/支撐板與支座之間的空隙填充有防火防火混凝土。
5.一種水降溫可動反力支座的制造方法，其特征是:具有步驟如下: 步驟1:選擇支座尺寸:根據火災試驗中所要進行的建筑構件尺寸以及試驗中施加的作用力，根據所使用的材料的軸心抗壓強度，利用N = 0.9 a f；A計算，其中 N-軸向壓力設計值 α —型鋼防火混凝土構件的穩定系數 f。一型鋼軸心抗壓強度設計值 A-構件截面面積 求出構件截面面積A,支座尺寸要比試驗建筑構件尺寸大100mm-120mm,從而計算出支座尺寸； 步驟2:選擇型鋼、槽鋼材料和防火混凝土型號:型鋼、槽鋼材料選擇B級鋼材；防火混凝土強度等級不低于C30 ;防火混凝土的最大骨料的直徑不大于25_ ； 步驟3:制作型鋼；對所選板材找方，標出中心線四邊劃線；各邊余出50mm-60mm，以便檢驗刨后的最終尺寸，用半自動切割機進行切割，為防止切割變形，切長縫時，氣焊先割進200mm-50mm,在騎縫中點焊連接板，控制好后再氣割； 步驟4:清潔焊接區，焊接區表面要求干燥、清潔、無銹以避免給焊接質量帶來危害；步驟5:在烘干箱內烘干焊條，烘干溫度350± 10°C，烘干1.5?2h，恒溫250°C，焊劑烘干溫度250±10°C,烘干2h,恒溫1CTC ； 步驟6:施焊前，應檢查焊機運行是否正常進行焊件預熱，預熱采用氧-乙炔烘槍加熱，而后用表面測溫表進行表面測溫，待溫度達到100?150°C時，立即進行施焊工作； 步驟7:型鋼焊接采用一次組對成型，整體焊接； 步驟8:澆筑防火混凝土 ；防火混凝土澆筑過程中從型鋼四周均勻下料，分層投料高度在50mm-55mm,每一區隔內采用2根振搗棒振搗至頂； 步驟9:澆筑完成后在相對濕度為95%以上，溫度為20±2°C下養護28天，直到達到95%以上的設計強度； 步驟10:焊接頂板；防火混凝土達到設計強度后，采用步驟4、5、6、7的方法進行頂板焊接。
6.根據權利要求5所述的一種水降溫可動反力支座的制造方法，其特征是:所述步驟7中采用的一次組對成型，整體焊接具體為將氣割下的型鋼板按設計圖放置在拼裝胎架上，組裝成正確的圖形，用角鋼點焊，作為臨時支撐，最后通過對稱點焊形成支座下部形狀；施焊中先焊接中部鋼板，最后焊接四周水槽鋼板。
7.根據權利要求5或6所述的一種水降溫可動反力支座的制造方法，其特征是:所述步驟7:施焊時，每條焊縫要連續操作完成，施焊后的焊縫應立即覆蓋巖棉材料給予保溫。
【文檔編號】G01N31/12GK104407094SQ201410669106
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】劉永軍, 樊黎明, 王會會 申請人:沈陽建筑大學