一種熱荷載和風荷載耦合作用下玻璃破裂測試裝置的制作方法

本實用新型涉及玻璃破裂測試裝置技術領域，具體為一種熱荷載和風荷載耦合作用下玻璃破裂測試裝置。

背景技術：

高層建筑的玻璃幕墻隨著樓層的升高，建筑物所受到的外界風影響會明顯增大，風速很容易達到20m/s以上，對于200m以上的高層建筑風速梯度甚至為最大風速的70％，而如此大的風載荷對玻璃幕墻的力學性能必然會帶來較大的影響。如果高層建筑的較高層發生室內火災，玻璃不僅在向火面會受到較大的熱載荷，背火面也會受到較大風載荷。這種情況下幕墻的破裂和脫落行為將與只有熱載荷的情況大不相同，并且其微觀機制也會有較大的差別。而且不同安裝方式的玻璃幕墻，例如點式安裝、框式安裝和全玻璃幕墻，所受到的風載荷的影響也會有所不同，從而使問題更加復雜化。因此，為了使此方面的研究更好地貼近真實火災場景，需要對熱載荷與風載荷共同作用下玻璃幕墻的破裂行為進行預測和深入研究，以便對建筑立體交互火蔓延有更深的理解。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種熱荷載和風荷載耦合作用下玻璃破裂特性實驗研究裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種熱荷載和風荷載耦合作用下玻璃破裂測試裝置，包括測試裝置箱體、風機外框架、電機、風機箱體、風機、玻璃安裝架和底板，所述測試裝置箱體的前端設有插入熱流計的圓孔和玻璃安裝架，測試裝置箱體的后端開設有滑槽，測試裝置箱體的后上方安裝有固定架，測試裝置箱體內的前后側均設有豎直的鐵絲，所述風機外框架的底端設有固定支腳，風機外框架的上方安裝有電機，所述電機通過導線與變頻控制柜連接，電機通過牽引索與風機箱體相連，所述風機箱體內安裝有風機，所述風機出風口的位置與測試裝置箱體內玻璃安裝架的位置相對應，所述玻璃安裝架通過螺絲和卡鎖將玻璃固定安裝，所述測試裝置箱體的內部底端安裝有底板，所述底板的上方5mm處設有支撐平臺。

優選的，所述測試裝置箱體的外部為不銹鋼材質，測試裝置箱體的內部四周覆蓋有一層防火板，測試裝置箱體的底端設有萬向輪，且萬向輪通過機械結構鎖定從而能讓測試裝置箱體固定在固定位置。

優選的，所述支撐平臺的支腳通過通孔貫穿底板，且支腳延伸至質量檢測天平上。

優選的，所述支撐平臺的上方設有方形的油盤。

優選的，所述滑槽內設有長方形的防火板，且防火板穿過固定架上的抽插孔。

優選的，所述鐵絲與測試裝置箱體的距離為5cm，且鐵絲上用夾子夾著五個鎧裝熱電偶。

優選的，所述玻璃的兩面對稱布置有貼片熱電偶。

優選的，所述測試裝置箱體靠近滑槽一側的外圍安裝有攝像機，且攝像機為高速攝像儀或普通攝像機。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型結構簡單新穎，采用風機與油盤等結構相結合，模擬出熱荷載與風荷載共同作用下玻璃所處的火災環境，可對玻璃進行單一的熱荷載或風荷載環境模擬，也更貼近現實環境，測試得到的數據也更加準確，另外玻璃安裝架能夠放置不同厚度和不同種類(單層、夾層和中空)的玻璃，玻璃的裝卸簡便，這也使得該測試裝置的應用變得更加廣泛，油盤、支撐平臺和質量檢測天平構成的系統可以改變位置，以研究不同火源位置對玻璃破裂的影響，還有攝像機可以用來拍攝記錄玻璃的破裂脫落和燃料燃燒情況。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中箱體的結構示意圖；

圖3為本實用新型中風機的結構示意圖；

圖4為本實用新型中熱流計的結構示意圖；

圖5為本實用新型的油盤支撐結構示意圖；

圖6為本實用新型中支撐平臺的俯視圖；

圖7為本實用新型中玻璃安裝架的結構示意圖；

圖8為本實用新型中萬向輪的結構示意圖；

圖中附圖標記含義為：1-測試裝置箱體；2-風機外框架；3-電機；4-牽引索；5-風機箱體；6-固定支腳；7-萬向輪；8-風機；9-熱流計；10-玻璃安裝架；11-鐵絲；12-鎧裝熱電偶；13- 固定架；14-防火板；15-滑槽；16-油盤；17-支撐平臺；171-支腳；18-質量檢測天平；19-底板；20-貼片熱電偶；21-螺絲；22-卡鎖；23-玻璃；24-攝像機；25-變頻控制柜。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-8，本實用新型提供的一種實施例：一種熱荷載和風荷載耦合作用下玻璃破裂測試裝置，包括測試裝置箱體1、風機外框架2、電機3、風機箱體5、風機8、玻璃安裝架10和底板19，測試裝置箱體1的前端設有插入熱流計9的圓孔和玻璃安裝架10，測試裝置箱體1的后端開設有滑槽15，滑槽15內設有長方形的防火板14，且防火板14穿過固定架13上的抽插孔，測試裝置箱體1靠近滑槽15一側的外圍安裝有攝像機24，且攝像機24 為高速攝像儀或普通攝像機，測試裝置箱體1的后上方安裝有固定架13，測試裝置箱體1 內的前后側均設有豎直的鐵絲11，鐵絲11與測試裝置箱體1的距離為5cm，且鐵絲11上用夾子夾著五個鎧裝熱電偶12，測試裝置箱體1的外部為不銹鋼材質，測試裝置箱體1的內部四周覆蓋有一層防火板，測試裝置箱體1的底端設有萬向輪7，且萬向輪7通過機械結構鎖定從而能讓測試裝置箱體1固定在固定位置，風機外框架2的底端設有固定支腳6，風機外框架2的上方安裝有電機3，電機3通過導線與變頻控制柜25連接，電機3通過牽引索4 與風機箱體5相連，風機箱體5內安裝有風機8，風機8出風口的位置與測試裝置箱體1內玻璃安裝架10的位置相對應，玻璃安裝架10通過螺絲21和卡鎖22將玻璃23固定安裝，玻璃23的兩面對稱布置有貼片熱電偶20，測試裝置箱體1的內部底端安裝有底板19，底板 19的上方5mm處設有支撐平臺17，支撐平臺17的支腳171通過通孔貫穿底板19，且支腳 171延伸至質量檢測天平18上，支撐平臺17的上方設有方形的油盤16。

具體使用方式：使用本實用新型工作時，將測試裝置箱體1內玻璃安裝架10的位置與風機8出風口的位置對應放置，通過測試裝置箱體1底端設置的機械結構鎖定的萬向輪7將測試裝置箱體1固定在固定位置，玻璃安裝架10上可以通過螺絲21的移動安裝不同厚度或不同種類(單層、夾層和中空)的玻璃23，玻璃23兩面對稱布置的貼片熱電偶20可以測量玻璃23的溫度變化，電機3通過牽引索4牽引風機箱體5進行上下移動，變頻控制柜25實現風機8在不同的輸出功率下產生不同風速的風，并吹向玻璃23，進行不同風速的自然風模擬，與此同時測試裝置箱體1內部底板19上設置的支撐平臺17上安裝的油盤16起火燃燒模擬現實火災，支撐平臺17下方的質量檢測天平18可以隨時記錄油盤16的質量變化，這樣的話就可以記錄油盤16的油隨著燃燒的進行所發生的質量變化，而且油盤16、支撐平臺 17和質量檢測天平18這個系統可以在底板19上變換位置，以研究不同火源位置對玻璃破裂的影響，固定架13、防火板14與滑槽15組合形成不同大小開口模擬現實的通風口，測試裝置箱體1前后兩側距離約5cm布置的兩根豎直鐵絲11，每個鐵絲11上用夾子固定的5個鎧裝熱電偶12可以用來測量測試裝置箱體1內部煙氣的溫度變化，攝像機24可以用來拍攝記錄玻璃的破裂脫落和燃料燃燒情況，最后對各種變化進行匯總分析即可。

實施例1：

研究玻璃在火災熱載荷和風載荷共同作用下的破裂和脫落行為。各參數確定為：玻璃23 為普通鋼化玻璃，尺寸為800×800mm²，厚度為6mm，玻璃邊緣進行車邊處理；玻璃安裝架 10為不銹鋼材質，厚度為1.5mm，邊緣遮蔽寬度為20mm：玻璃23通過玻璃安裝架10上的螺絲21和卡鎖22豎直固定在箱體1的外側，玻璃邊緣與框架之間用防火棉進行固定和絕熱。火源為油池火，油盆尺寸為200×200mm²，放置于箱體下表面中心處，距玻璃500mm。實驗所用燃料為99％質量分數的正庚烷，用量為1800mL，穩定燃燒階段熱釋放速率約為150kW，可持續燃燒7min；在點火前開啟風機8，調節變頻控制柜25的檔位，使其風速分別保持在 0m/s，2m/s，5m/s，8m/s和10m/s。

首先將玻璃23安裝在安裝架10上，用螺絲21和卡鎖22在玻璃正面和背面進行約束固定，然后用防火棉填充玻璃與外框架之間的空隙。利用高溫膠，在玻璃23表面布置貼片熱電偶；將直徑為1mm的鎧裝熱電偶等距固定在鐵絲11上，箱體正面和背面各布置5個鎧裝熱電偶；將水冷熱流計布置在圓孔9處，使其測量探頭與玻璃表面齊平。檢查熱電偶、熱流計和風機能否正常工作。連接質量檢測天平18到計算機，檢查數據采集軟件是否正常工作，并對天平進行校零。布置數碼攝像機，調節焦距使其剛好能夠清晰拍攝整塊玻璃。油盤16 放置于箱體底面中心處，并向油盤內倒入燃料1800mL，準備點火。打開風機，調節檔位，并開啟所有測試設備，使其正常工作并開始測量數據，利用點火棒點燃油盤16。

通過該實驗測量得到玻璃23的表面溫度變化，以及腔體1的出口煙氣溫度，玻璃23破裂和脫落時間，玻璃23破裂時刻的熱流值，對分析不同風載荷對玻璃熱破裂行為的影響提供可靠的數據支持。

實驗結束后，關閉各個測量儀器和控制儀器，切斷電源。

實施例2：

研究風載荷作用下不同火源位置對玻璃破裂和脫落行為的影響。各參數確定為：玻璃23 為普通浮法玻璃，尺寸為800×800mm²，厚度為6mm，玻璃邊緣進行車邊處理；玻璃安裝架 10為不銹鋼，厚度為1.5mm，邊緣遮蔽寬度為20mm：玻璃23通過玻璃安裝架10上的螺絲 21和卡鎖22豎直固定在箱體1的外側，玻璃邊緣與框架之間用防火棉進行固定和絕熱。火源為油池火，油盆尺寸為200×200mm²，分別放置于箱體1下表面中心、側邊緣、前后邊緣，前后拐角處，共計6個不同位置。實驗所用燃料為99％質量分數的正庚烷，用量為1800mL，穩定燃燒階段熱釋放速率約為150kW，可持續燃燒7分鐘；在點火點開啟風機8，調節變頻控制柜25的檔位至中間位置，使其風速保持在5m/s。

將玻璃23安裝在安裝架10上，用螺絲21和卡鎖22在玻璃正面和背面進行約束固定，然后用防火棉填充玻璃與外框架之間的空隙。利用高溫膠，在玻璃23表面布置貼片熱電偶；將直徑為1mm的鎧裝熱電偶等距固定在鐵絲11上，箱體正面和背面各布置5個鎧裝熱電偶；將水冷熱流計布置在圓孔9處，使其測量探頭與玻璃表面齊平。檢查熱電偶、熱流計和風機能否正常工作。連接質量檢測天平18到計算機，檢查數據采集軟件是否正常工作，并對天平進行校零。布置數碼攝像機，調節焦距使其剛好能夠清晰拍攝整塊玻璃。將油盤16放置在箱體1的底面中心處向油盤內倒入燃料1800mL，準備點火。打開風機，調節檔位，并開啟所有測試設備，使其正常工作并開始測量數據，利用點火棒點燃油盤16。利用同樣的步驟和方法，分別再將油盤放置在箱體1的側邊中心，前后邊中心以及前后拐角處，進行實驗和數據測量。

通過該實驗測量得到玻璃23的表面溫度變化，以及腔體1的出口煙氣溫度，玻璃23破裂和脫落時間，玻璃23破裂時刻的熱流值，對分析風載荷作用下不同火源位置對玻璃破裂行為的影響研究提供可靠的數據支持。

實驗結束后，關閉各個測量儀器和控制儀器，切斷電源。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍有所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。