[实用新型]一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置

说明书

本实用新型涉及一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，包括筏基、炉体、支撑框架、反力加载装置以及数据采集系统，炉体、支撑框架以及反力加载装置安装在筏基上，还包括用于安装混凝土顶板的支座装置和设置在混凝土顶板上表面的热边界模拟层，支座装置安装于支撑框架的上部，反力加载装置的施力机构设置在边界模拟层的上方。本实用新型能较好地适用于地下空间结构混凝土顶板的火灾试验，能够较好地模拟真实火灾环境、上覆热边界模拟层和各种边界和约束条件的影响，从而更加科学地进行地下空间结构混凝土顶板抗火性能的研究，为地下空间结构混凝土顶板抗火设计方法的提出提供可靠的试验数据。

技术领域

本实用新型涉及一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，属地下结构防灾减灾技术领域。

背景技术

近年来，地下空间结构发生了多起特大和重大火灾，地下空间结构火灾具有火场温度较高、烟雾大、疏散困难且救火难度大等特点，严重威胁地下空间结构的安全性，给人民的生命财产造成了巨大损失。伴随地下商业综合体、地下车库、地铁站等地下空间结构的迅速开发和利用，研究地下空间结构的抗火性能以及如何通过合理设计来提高地下空间结构的抗火能力已成为当前地下结构防灾减灾领域研究的重要课题。

混凝土顶板是地下空间结构的重要组成部分，其耐火性能与其他地下结构构件相比相对较弱，是地下空间结构抗火设计的薄弱环节。与上部建筑结构中混凝土楼板的耐火性能相比，地下空间结构混凝土顶板的耐火性能会表现出明显不同的特性：(1)地下空间结构混凝土顶板由于地下水和上覆土层的影响，混凝土本身含水量较高、周边环境湿度较大等原因，高温下混凝土易发生爆裂，从而导致其耐火性能较差。(2)地下空间结构混凝土顶板上表面通常为覆土层，其热边界条件与上部建筑结构中混凝土楼板上表面为空气层的热边界不同，且其厚度通常比上部混凝土楼板的大。这会导致混凝土顶板内温度发展历程与混凝土楼板中的明显不同，导致其耐火性能不同。(3)地下空间结构由于其空间相对封闭、排烟通风较为困难，导致其火灾的升降温历程可能与上部建筑结构的室内火灾不同。总之，地下空间结构混凝土顶板的抗火设计不能简单套用现有的上部混凝土楼板的抗火设计方法。因此，研究地下空间结构混凝土顶板的火灾行为就显得尤为重要，其研究成果必将对地下结构抗火的性能化设计和指导消防救险工作有重要意义。然而，目前有关地下空间结构混凝土顶板抗火性能试验方面的成果很少。

现有的钢筋混凝土板的耐火试验装置及实现方法，普通存在以下问题： (1)未考虑混凝土板上表面覆有土层导致其热力学边界不同的影响。(2) 炉壁由炉内壁和炉外壁组成，炉内壁实际约350mm左右，起防火隔热作用，不能有效承重；混凝土板的支座设置在能承重的炉外壁上。因此，混凝土板支座内侧炉内壁上方的混凝土板底未能直接受到明火的加热作用，这与混凝土板在实际火灾中全部板底受火的情况不符。(3)实际火灾中的混凝土板平面内的热膨胀作用会受到周围混凝土框架柱、剪力墙等的约束影响，现有的抗火试验装置未能为上述混凝土柱、剪力墙等竖向支撑提供足够的固定措施。

鉴于此，本案人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够较好地进行地下空间结构混凝土顶板火灾试验，以模拟真实火灾来进行受火试验，测试地下空间结构混凝土顶板的耐火极限和研究其在火灾下的工作机理，为地下空间结构的抗火设计提供可靠数据的混凝土顶板抗火试验装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种地下空间结构混凝土顶板抗火试验装置，包括筏基、炉体、支撑框架、反力加载装置以及数据采集系统，炉体、支撑框架以及反力加载装置安装在筏基上，还包括用于安装混凝土顶板的支座装置和设置在混凝土顶板上表面的热边界模拟层，支座装置安装于支撑框架的上部，反力加载装置的施力机构设置在热边界模拟层的上方。

作为本实用新型的一种优选方式，所述热边界模拟层为设置在所述混凝土顶板上的土层或者水层，所述热边界模拟层的周围设有封闭围挡，所述混凝土顶板的上表面和封闭围挡的内表面铺设有防水层。