專利名稱：建筑物外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及建筑物外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)蔓延規(guī)律以及與 建筑物外壁面構(gòu)造特征相結(jié)合的外保溫體系防火構(gòu)造的措施、機理和效果的實驗和研究裝 置。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活品質(zhì)的不斷提高，人們對能源的需求也日益增 長。大量不可再生能源地消耗，不僅加速了能源枯竭，而且排放了大量污染環(huán)境的有害氣 體?！肮?jié)能減排”已成為保證我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，而建筑節(jié)能是其中尤為 重要的一環(huán)?！吨腥A人民共和國節(jié)約能源法》和建設(shè)部第143號令《民用建筑節(jié)能管理規(guī) 定》等一系列強制節(jié)能保溫法規(guī)的出臺，強制要求在新建和改建建筑中構(gòu)建外墻保溫系統(tǒng)， 以有效降低建筑的能耗。然而，由于缺乏相應(yīng)的防火法規(guī)和相關(guān)火災(zāi)風險的評估，大量可 燃、易燃的外墻保溫材料被用于大型公共建筑和高層建筑，導(dǎo)致近年來火災(zāi)事故時有發(fā)生， 嚴重威脅了人民生命和財產(chǎn)安全，造成了負面的社會影響。2009年2月9日，央視新址配 樓在施工階段的外保溫系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)，火勢發(fā)展迅速，撲救過程中一名消防官兵犧牲，造成 了慘重的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響；類似的火災(zāi)，如2007年4月四日，濟南魯能領(lǐng)秀城 四層的七號公館外墻擠塑保溫板火災(zāi)；2009年4月19日上午，南京中環(huán)國際廣場50層高 樓外保溫系統(tǒng)火災(zāi)等。在建筑物外墻大量應(yīng)用易燃的有機保溫材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢很 有可能沿建筑物外表面迅速蔓延，并且產(chǎn)生大量的有毒煙氣，給建筑物內(nèi)人員的生命和財 產(chǎn)安全造成威脅。建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)主要涉及到兩個火災(zāi)場景一是建筑內(nèi)部火災(zāi)發(fā)展到轟燃 階段，高溫火焰通過建筑物外壁面上的開口(窗戶或門)溢出，沖擊開口上方保溫材料，造成 外保溫系統(tǒng)火災(zāi)；二是建筑臨近部位可燃物發(fā)生火災(zāi)，如建筑周圍的垃圾場或燃料堆著火， 高溫火羽流在卷吸作用下貼附在外保溫系統(tǒng)表面，進而點燃保溫材料。對于可燃有機高分 子外保溫材料，在沒有任何防火措施的情況下，火災(zāi)將一直蔓延至整個外保溫系統(tǒng)。外保溫 系統(tǒng)燃燒形成的高溫火焰又可以通過建筑開口(如玻璃破碎)進入室內(nèi)，造成室內(nèi)次生火災(zāi) 的發(fā)生。高分子材料燃燒的特殊火行為，如熔融滴落與炭化，也將使火蔓延問題更加復(fù)雜 化。外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)涉及到材料、火災(zāi)機理和建筑物外部構(gòu)造特征等多方面因素， 目前相關(guān)火災(zāi)發(fā)展和防火措施的研究還基本處于空白狀態(tài)。雖然近期國家有關(guān)規(guī)定和地方 法規(guī)針對外保溫系統(tǒng)提出了防火隔斷和防火隔離帶等防火措施，但其在實際應(yīng)用中的有效 性還有待驗證。一方面建筑物外壁面的構(gòu)造形式千變?nèi)f化，外保溫系統(tǒng)在外壁面的構(gòu)造也 千差萬別，防火措施的構(gòu)造不應(yīng)千篇一律。如開于建筑物外壁面的窗口形狀不一，溢流火焰 的形態(tài)(溢出高度、厚度和寬度)和對墻熱流也不盡相同。又如窗口位于凹字形外墻中間，火 災(zāi)時窗口兩側(cè)的外墻可顯著增加溢流火焰的強度。與之對應(yīng)，防火隔斷措施的構(gòu)造方式也 應(yīng)有所差別。此外，建筑物外壁面所固有的外部構(gòu)件，如陽臺、挑檐和類似外遮陽之類的結(jié)構(gòu)，本身具有一定進深、寬度和長度，甚至具有不同的角度，這些都將影響外保溫系統(tǒng)的火 災(zāi)行為和與之對應(yīng)的防火措施。另一方面，防火措施的構(gòu)造方式和有效性應(yīng)有實驗數(shù)據(jù)的 支撐和火災(zāi)實驗的驗證，而現(xiàn)在尚缺少此類數(shù)據(jù)和實驗。因此，應(yīng)加強和深化外保溫火災(zāi)和 建筑防火構(gòu)造的基礎(chǔ)性研究，建立合適的外墻保溫體系整體防火性和穩(wěn)定性實驗方法和裝 置，獲取相關(guān)的火災(zāi)實驗數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)相應(yīng)法規(guī)標準的制定，降低外保溫系統(tǒng)火災(zāi)發(fā)生的危 險性及火災(zāi)造成的損失。由于火災(zāi)現(xiàn)象的復(fù)雜性和不確定性，對同一問題往往須進行大量實驗研究才能總 結(jié)出其中的規(guī)律，因此全尺寸火災(zāi)試驗一般須要投入大量的人力、物力和財力。與全尺寸實 驗相比，中小尺寸的火災(zāi)實驗規(guī)模小，操作相對容易，不僅可降低試驗成本，而且可在較短 的時間內(nèi)進行大量的實驗，已成為現(xiàn)今火災(zāi)試驗研究的一大趨勢。此外，中小尺寸所得到 的數(shù)據(jù)可通過相似理論預(yù)知實際全尺寸火災(zāi)的趨勢，從而以較小的成本和較短的周期得到 較為可信的結(jié)果。因此，本發(fā)明所涉及的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)模擬實驗裝置以中小尺寸 的火災(zāi)試驗為基礎(chǔ)，突出了對前述兩個火災(zāi)場景和壁面外部構(gòu)造特征以及兩者之間相互作 用的模擬和研究?，F(xiàn)有技術(shù)中相近文件如專利申請?zhí)?00910184963. 0，申請公布號為CN 101696888 A也公開了一種火災(zāi)實驗室，其僅考慮了室內(nèi)溢流情況對建筑物外壁面的影響； 燃燒小室體積不可變；研究側(cè)重點不同對比文獻資料側(cè)重室內(nèi)溢流對于斜坡上的其它建 筑壁面的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了研究建筑物外保溫系統(tǒng)火蔓延規(guī)律和火蔓延抑制措施，本發(fā)明綜合考慮了室內(nèi)溢 流火焰和建筑物外部貼附火羽流的特點及其對外保溫系統(tǒng)熱沖擊的規(guī)律，重點突出了建筑 物外部構(gòu)件的不同構(gòu)造形式與不同開口下沖擊火焰之間的相互作用機理，提供了一套適用 于建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)研究的中型實驗裝置。本發(fā)明為實現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案如下一種建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝 置，該裝置包括熱電偶架、模擬主墻和側(cè)墻，所述模擬主墻側(cè)設(shè)燃燒小室，所述燃燒小室設(shè) 開口與模擬主墻相通，開口兩翼裝有側(cè)板；所述開口上方的模擬主墻與側(cè)墻間設(shè)置外壁面 防火隔斷機構(gòu)；所述燃燒小室內(nèi)設(shè)稱重機構(gòu)；燃燒小室上方設(shè)熱流計架。所述模擬主墻和側(cè)墻為框架結(jié)構(gòu)，表面裝有玻鎂復(fù)合防火板構(gòu)成模擬壁面；所述 模擬主墻四周框架結(jié)構(gòu)上連有主墻橫筋、主墻左豎筋和主墻右豎筋，主墻框架左側(cè)固定有 多孔角鋼，框架頂部右側(cè)固定有滑輪；所述墻左豎筋和主墻右豎筋分布在模擬主墻中線兩 側(cè)，下部與主墻橫筋相連，上部與主墻上框架相連；所述多孔角鋼一側(cè)固定于主墻左框架表 面，與之垂直的另一側(cè)則與主墻左框架邊緣平齊并伸出主墻面；所述主墻橫筋、主墻左豎筋 和主墻右豎筋沿長度方向均勻設(shè)有十個以上的小孔，多孔角鋼伸出墻面一側(cè)沿長度方向均 勻設(shè)有十個以上小孔，每兩個小孔之間設(shè)條形槽。所述燃燒小室為立方體結(jié)構(gòu)，其左、右和后側(cè)外表面豎直中線處設(shè)有加強筋，每個 加強筋上在豎直方向開有至少個五貫穿燃燒小室壁的隔板卡位螺紋孔，隔板卡位螺栓可穿 過隔板卡位螺紋孔并深入燃燒小室一段距離，燃燒小室上分隔板和小室下分隔板置于隔板 卡位螺栓伸出段之上；所述燃燒小室開口側(cè)左、右和下邊緣設(shè)有卡槽，燃燒小室底部預(yù)留燃 氣管預(yù)留孔。燃燒小室上、下分隔板和燃燒小室前側(cè)固定于卡槽中的防火板構(gòu)成燃燒小室 內(nèi)部空間，其開口形狀和體積可調(diào)。燃燒小室左側(cè)及右側(cè)壁面預(yù)留至少三個熱電偶孔，上側(cè)設(shè)有至少一個熱流計孔，底部至少預(yù)留四個稱重支架洞口和一個氣體燃燒器供氣管路洞 口。燃燒小室內(nèi)稱重機構(gòu)上托盤通過上支架穿過小室下分隔板和小室底部的預(yù)留孔洞與置 于燃燒小室下面的電子天平相連。所述稱重機構(gòu)包括上托盤、下托盤、上支架、下支架、高度調(diào)節(jié)螺母和電子天平；所 述下支架支撐柱為套管狀，下端穿過燃燒小室的底部壁面預(yù)留孔連接于下托盤上，下托盤 則置于電子天平之上；所述上支架支撐柱帶有外螺紋，上有高度調(diào)節(jié)螺母；所述下支架支 撐柱套管的內(nèi)徑大于上支架支撐柱的外徑而小于高度調(diào)節(jié)螺母的外徑，上支架支撐柱可伸 入下支架支撐柱套管內(nèi)而通過高調(diào)節(jié)螺母卡位于一定高度。所述外壁面防火隔斷機構(gòu)包括夾板和角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述夾板置于角度調(diào)節(jié) 機構(gòu)的支撐架上；所述外壁面防火隔斷機構(gòu)，其防火隔斷的角度調(diào)節(jié)范圍為0-180度。所述角度調(diào)節(jié)機構(gòu)多孔包括多孔角鋼、支撐架、拉索和滑輪；所述支撐架由前、后 支撐臂、連接臂和左、右支撐臂組成，所述連接臂兩端設(shè)有螺栓連接小孔，通過固定螺栓與 左支撐臂和多孔角鋼固定；所述拉索一端連接支撐架右支撐臂前側(cè)的拉索固定螺栓，繞過 主墻上的滑輪，連接于模擬主墻后側(cè)的拉索長度調(diào)節(jié)螺栓上。所述熱電偶架為為可調(diào)式結(jié)構(gòu)，呈枝狀，其包括熱電偶底座、豎向支撐柱、橫向支 撐柱、橫向支撐套管、熱電偶套管和角度調(diào)節(jié)套管。所述橫向支撐柱水平角度轉(zhuǎn)動范圍為0-360度；所述角度調(diào)節(jié)套管豎直角度轉(zhuǎn)動 范圍為0-360度。所述模擬主墻和側(cè)墻上方設(shè)煙氣收集機構(gòu)，由集煙罩及排煙管道構(gòu)成，在所述排 氣管道上預(yù)留了采樣接口。本發(fā)明建立了一套適合研究外保溫系統(tǒng)火災(zāi)特征及其與建筑物外部構(gòu)造相互作 用機制的模擬實驗裝置。實驗裝置為組合式，可根據(jù)不同建筑物外部構(gòu)造形式的特性組合 設(shè)置，可模擬當前大部分建筑物外部構(gòu)件的構(gòu)造形式，其特點是功能多樣，構(gòu)造原理簡單， 可靠性高，組合和拆卸方便，成本較低。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個方面(1)考慮了室內(nèi)溢流火焰和建筑臨近火災(zāi)貼附火羽流兩種火災(zāi)場景下建筑物外保溫系 統(tǒng)的火災(zāi)機理及防火措施研究。模擬燃燒小室內(nèi)和主墻上設(shè)有足夠的測試設(shè)備和設(shè)備預(yù)留 孔洞，可用于監(jiān)測小室內(nèi)和壁面附近火災(zāi)的發(fā)展狀態(tài)以及與之相應(yīng)的溢流火焰和貼附羽流 的形態(tài)和熱沖擊強度。(2)燃燒小室體積可變，可調(diào)節(jié)小室上、下分隔板的高度位置，與之對應(yīng)的稱重機 構(gòu)的高度也可以改變。小室開口由上、下、左、右四塊防火板固定于卡槽上構(gòu)造而成，可按照 實際需要裁切成任意形狀和大小，并且拆卸方便。由此可模擬研究不同體積腔室在不同開 口條件下的溢流火焰機理。對于鄰近建筑貼附羽流情況，則可以用防火板將小室開口完全 封閉，以臨近主墻的長油盤或氣體燃燒器為火源。油盤或氣體燃燒器的大小和形狀可定制， 并可在地面任意放置，其離壁面的距離亦為可變，可用于研究多參數(shù)影響下的壁面貼附羽 流的機理。(3)在模擬外壁面構(gòu)造方面，考慮了防火隔斷和開口側(cè)板兩類構(gòu)造。防火隔斷的豎 直位置、厚度、進深、角度均為可調(diào)，其現(xiàn)實意義除了可研究防火隔斷構(gòu)造對溢流火焰的抑 制效果外，還可模擬建筑壁面開口上方諸如挑檐、陽臺和遮陽等構(gòu)件對溢流火焰的影響。開口側(cè)板的水平位置、高度、進深和形狀可調(diào)，可模擬現(xiàn)實中建筑壁面上開口左右兩側(cè)有垂直 擋板或墻壁等構(gòu)造的情形。(4)火源方面。小室內(nèi)稱重托盤上可放置各種形狀的油盤，可用正庚烷這一標準液 體火源為燃料，其燃燒完全，火焰明亮，便于觀察和測量火焰形態(tài)。也可用固體燃料，如小木 垛等，以模擬固體燃料火災(zāi)。同時，稱重系統(tǒng)和小室底部預(yù)留了氣體燃燒器管路洞口，可方 便對接氣體燃燒裝置，模擬氣體燃料火災(zāi)。(5)實驗參數(shù)測量方面。針對外保溫系統(tǒng)安裝于建筑物外壁面的特點，為方便測 量，設(shè)計了適合于外保溫系統(tǒng)火災(zāi)參數(shù)測量的熱電偶架和熱流計架，移動和組裝方便。熱電 偶架和熱流計架可根據(jù)壁面構(gòu)造的特點調(diào)節(jié)支架的高度和水平角度，熱電偶架則單獨設(shè)計 了豎直角度調(diào)節(jié)機構(gòu)以與不同角度的防火隔斷相配合。實驗裝置中設(shè)計了煙氣采集機構(gòu)， 可對保溫材料燃燒后的煙氣進行收集、采樣、處理后排出室外。在排煙管道中預(yù)留了測試 段，便于煙氣分析設(shè)備和其他參數(shù)測量設(shè)備的對接，以對燃燒狀態(tài)做進一步分析。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、模擬主墻，2、側(cè)墻，3、燃燒小室，4、開口側(cè)板機 構(gòu)，5、外壁面防火隔斷機構(gòu)，7、可調(diào)式熱電偶架，8、防火板，9、長油盤，64、集煙罩，65、 采樣接口，66、排氣管道。圖2為模擬墻體框架結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、模擬主墻，2、側(cè)墻，10、主墻橫筋，11、主 墻左豎筋，12、主墻右豎筋，13、多孔角鋼，14、滑輪。圖3為燃燒小室結(jié)構(gòu)示意圖圖中3、燃燒小室，6、電子天秤，15、上分隔板，16、 下分隔板，17、卡槽，18、加強筋，19、卡位螺栓，20、卡位螺紋孔，21、上托盤。圖4為稱重機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖中6、電子天秤，15、上分隔板，16、下分隔 板，17、卡槽，19、卡位螺栓，20、卡位螺紋孔，21、上托盤，22、下托盤，23、上支 架，M、下支架，25、高度調(diào)節(jié)螺母，26、燃氣孔。圖5為防火隔斷機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖A :圖中13、多孔角鋼，14、滑輪，27、支撐 架，29、前側(cè)支撐臂，30、連接臂，31、拉索32、夾板，67、熱流機預(yù)留孔。圖6為防火隔斷機構(gòu)框架結(jié)構(gòu)示意圖B:圖中11、主墻左豎筋，13、多孔角鋼， 27、支撐架，28、后支撐臂，29、前支撐臂，30、連接臂，33、過高度調(diào)節(jié)固定螺栓， 34、多孔角鋼固定螺栓，35、支撐架固定螺栓，36、支撐架固定螺栓，46、側(cè)板，67、熱 流機預(yù)留孔。圖7為圖6的另一視角圖圖中13、多孔角鋼，27、支撐架，29、前支撐臂，30、 連接臂，31、拉索，34、多孔角鋼固定螺栓，35、支撐架固定螺栓，36、支撐架固定螺栓 ，37、拉索固定螺栓。圖8為拉索和滑輪結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、模擬主墻，2、側(cè)墻，14、滑輪，31、拉索。圖9為防火隔斷機構(gòu)夾板(32)結(jié)構(gòu)示意圖圖中39、上防火蓋板，40、、陶瓷纖維棉 防火層，41、下防火蓋板，42、夾板固定螺栓。圖10為燃燒小室開口側(cè)板機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖中10、主墻橫筋，13、多孔角鋼， 43、固定橫臂，44、橫臂固定螺栓，45、固定側(cè)翼 46、側(cè)板，47、左側(cè)防火板，48、右側(cè)防火板，49、上側(cè)防火板，50、下側(cè)防火板。圖11為可調(diào)式熱電偶架結(jié)構(gòu)示意圖圖中51、豎向支撐柱，52、橫向支撐柱， 53、橫向支撐套管，54、熱電偶套管，55、角度調(diào)節(jié)套管，56、熱電偶底座。圖12為圖11的局部放大圖圖中51、豎向支撐柱，52、橫向支撐柱，53、橫向支 撐套管，54、熱電偶套管，55、角度調(diào)節(jié)套管，57、橫向套管螺紋固定螺栓，58、角度調(diào)節(jié) 套管緊固螺釘。圖13為可調(diào)式熱流計架結(jié)構(gòu)示意圖圖中3、燃燒小室，10、主墻橫筋，11、主墻 左豎筋，12、主墻右豎筋，14、滑輪，27、支撐架，31、拉索，32、夾板，59、拉索長度 調(diào)節(jié)螺栓，60、熱流計架豎管，61、水平支管，62、水平套管，63、水冷式火焰熱流計。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步地說明。參見圖1和圖2，建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)模擬實驗裝置包括模擬主墻1、側(cè)墻2、燃 燒小室3、外壁面防火隔斷機構(gòu)5、開口側(cè)板機構(gòu)4、稱重機構(gòu)、可調(diào)式熱電偶架7、可調(diào)式熱 流計架和煙氣收集機構(gòu)。模擬主墻1和側(cè)墻2為框架結(jié)構(gòu)，表面裝有玻鎂復(fù)合防火板8構(gòu)成模擬壁面，其上 可安裝各種外保溫材料以構(gòu)造不同形式的外保溫系統(tǒng)。主墻四周框架結(jié)構(gòu)上連有主墻橫筋 10、主墻左豎筋11和主墻右豎筋12。主墻框架左側(cè)固定有多孔角鋼13，框架頂部右側(cè)固定 有滑輪14。參見圖3、圖4和圖10，燃燒小室3為立方體結(jié)構(gòu)，其左、右和后側(cè)外表面豎直中線 處設(shè)有加強筋18，每個加強筋上在豎直方向開有至少5個貫穿燃燒小室壁的隔板卡位螺紋 孔20，隔板卡位螺栓19可穿過隔板卡位螺紋孔20并深入小室一段距離，小室上分隔板15 和小室下分隔板16置于隔板卡位螺栓19伸出段之上。調(diào)節(jié)隔板卡位螺栓19在加強筋18 上的高度位置，可相應(yīng)調(diào)節(jié)小室上分隔板15和下分隔板16在小室3中的高度，從而調(diào)節(jié)小 室的容積。燃燒小室3開口側(cè)左、右和下邊緣設(shè)有卡槽17，裁切成特定形狀的卡槽17下側(cè) 防火板50、卡槽17左側(cè)防火板47、卡槽17右側(cè)防火板48和卡槽17上側(cè)防火板49可置于 卡槽17之中并通過螺釘固定。小室底部預(yù)留燃氣管預(yù)留孔26，便于對接氣體燃燒器。參見圖4，稱重機構(gòu)包括上托盤21、下托盤22、上支架23、下支架24、高度調(diào)節(jié)螺母 25和電子天平6。下支架M支撐柱為套管狀，下端穿過燃燒小室3的底部壁面預(yù)留孔連接 于下托盤22上。下托盤22則置于電子天平6之上。上支架23支撐柱帶有外螺紋，上有高 度調(diào)節(jié)螺母25。下支架M支撐柱套管的內(nèi)徑大于上支架23支撐柱的外徑而小于高度調(diào)節(jié) 螺母25的外徑，上支架23支撐柱可伸入下支架M支撐柱套管內(nèi)而通過高調(diào)節(jié)螺母25卡 位于一定高度。改變高度調(diào)節(jié)螺母25的位置，即可調(diào)節(jié)上托盤21和上支架23的高度。參見圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖13，外壁面防火隔斷機構(gòu)5防火隔斷為框架結(jié) 構(gòu)，包括支撐架27、夾板32和角度調(diào)節(jié)機構(gòu)。支撐架27由前、后支撐臂四、28、連接臂30 和左、右支撐臂組成。左、右支撐臂采用角鋼，左支撐臂豎直側(cè)有不少于三個槽狀和小孔狀 相間的開口，水平側(cè)有不少于六個均勻開設(shè)的小孔，右支撐臂水平側(cè)均勻開有與之對應(yīng)的 不少于六個小孔。支撐架27的左、右支撐臂和前支撐臂四構(gòu)成底座結(jié)構(gòu)，其上可放置夾板 32，組成所模擬防火隔斷的凸出主體。角鋼狀前支撐臂四兩端帶有小孔，與支撐架27支撐臂水平側(cè)沿長度方向的小孔相對應(yīng)，可用螺栓固定。改變螺栓位置即可改變前支撐臂四離 主墻1的距離。后支撐臂為長條形，在沿長度方向上與主墻左、右豎筋小孔相對應(yīng)的位置各設(shè)一 個小孔，用于與主墻的連接。后支撐臂在兩端彎曲成垂直于主墻向外的側(cè)翼結(jié)構(gòu)。側(cè)翼前 端呈半圓形，其上開有小孔。后支撐臂右側(cè)與支撐架右側(cè)支撐臂通過穿過相應(yīng)小孔的支撐 架固定螺栓相連，左側(cè)與支撐架左側(cè)支撐臂和主墻左側(cè)多孔角鋼通過穿過相應(yīng)小孔的支撐 架固定螺栓相連。支撐架可通過兩個支撐架固定螺栓形成的轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)。前支撐臂為角鋼狀，左右兩端置于支撐架左、右支撐臂水平側(cè)翼上，其水平方向上 開有不少于3個的小孔。在與支撐架水平側(cè)翼相應(yīng)位置開有小孔，并通過螺栓相連。夾板由陶瓷纖維棉外夾玻鎂復(fù)合防火板而成，形狀和厚度可任意裁切，置于支撐 架和前支撐臂構(gòu)成的底座上。連接臂為條狀，兩端設(shè)有小孔，與支撐架左支撐臂和多孔角鋼上小孔相對應(yīng)。連接 臂通過與支撐架的固定螺栓連接支撐架左支撐臂，通過與多孔角鋼的固定螺栓連接多孔角 鋼。拉索一端連接支撐架右支撐臂前側(cè)的拉索固定螺栓，繞過主墻上的滑輪，連接于 主墻后側(cè)的拉索長度調(diào)節(jié)螺栓上。夾板32由上防火蓋板39、陶瓷纖維棉防火層40、下防火蓋板41和夾板固定螺栓42組 成。上防火蓋板39和下防火蓋板41為玻鎂復(fù)合防火板，其大小可任意裁切，陶瓷纖維棉防 火層40的厚度和大小也可以根據(jù)需要任意裁切。將夾板32裁切成需要大小和高度置于支 撐架27之上，并調(diào)節(jié)前側(cè)支撐臂四的位置與夾板32相配合，以模擬不同進深和厚度的防 火隔斷主體。支撐架27后側(cè)通過支撐架固定螺栓36與后支撐臂觀和多孔角鋼13相連，支 撐架固定螺栓36同時起到轉(zhuǎn)動軸的作用。后支撐臂觀在主墻左豎筋11和主墻右豎筋12 相應(yīng)位置設(shè)有小孔，與左、右豎筋沿長度方向小孔配合并由過高度調(diào)節(jié)固定螺栓33固定， 可調(diào)節(jié)防火隔斷在主墻上的高度。拉索31為一鋼絲繩，一端連接拉索固定螺栓36經(jīng)過滑 輪14繞過主墻另一端連接到拉索長度調(diào)節(jié)螺栓59之上。在角度調(diào)節(jié)方面，調(diào)整連接臂30 與多孔角鋼固定螺栓34在多孔角鋼13上的位置，同時調(diào)整連接臂30與支撐架固定螺栓35 在支撐架27左側(cè)豎直側(cè)臂上的位置，同時調(diào)節(jié)拉索31的長度以配合防火隔斷主體沿支撐 架固定螺栓36的轉(zhuǎn)動。外壁面防火隔斷的角度調(diào)節(jié)范圍為0-180度。參見圖10，開口側(cè)板機構(gòu)4包括固定橫臂43、側(cè)板46和固定側(cè)翼45。固定橫臂設(shè) 有不少于2個的小孔，與主墻橫筋10上的小孔相對應(yīng)，可由橫臂固定螺栓44固定于主墻之 上。側(cè)板46為玻鎂復(fù)合防火板，可裁切成不同的高度、寬度和形狀，通過螺栓固定于固定側(cè) 翼45上。參見圖11和圖12，熱電偶架7為支狀，包括熱電偶架底座56、豎向支撐柱51、橫 向支撐柱52、橫向支撐套管53、角度調(diào)節(jié)套管55和熱電偶套管M。熱電偶底座56底部裝 有滑輪，便于熱電偶架移動。豎向支撐柱51插入底座56中央圓形開口，并通過螺栓緊固。 橫向支撐柱52焊接于橫向支撐套管53兩端。橫向支撐套管53可穿過豎向支撐柱51，其 上有橫向套管螺紋固定螺栓57，可將橫向支撐柱52固定于豎向支撐柱51上某一高度，并 可沿豎向支撐柱51轉(zhuǎn)動。角度調(diào)節(jié)套管55上連有熱電偶套管M和角度調(diào)節(jié)套管緊固螺釘58。角度調(diào)節(jié)套管55可穿過橫向支撐柱52，通過緊固螺釘58固定于橫向支撐柱52某 一水平位置，并可沿橫向支撐柱旋轉(zhuǎn)一定角度。熱電偶套管M內(nèi)可放置熱電偶。參見圖13和圖5，熱流計架為支狀，包括熱流計架豎管60、水平套管62和水平支 管61。水平支管61焊接于于水平套管62之上，水平套管可穿過熱流計架豎管60并通過緊 固螺釘固定。水冷式火焰熱流計63后部置于水平支管61之上，前端則穿過熱流計預(yù)留孔 67與外保溫系統(tǒng)表面平齊。實施例2 見圖1和圖2，模擬主墻1和側(cè)墻2為框架結(jié)構(gòu)，由4mm厚角鋼焊接而成。主墻高 2400mm,寬1200mm，側(cè)墻高MOOmm，寬600mm，主墻和側(cè)墻通過螺栓固定連接。主墻框架結(jié) 構(gòu)上的橫筋10為長1160mm寬40mm厚4mm的長條形鋼板焊接而成，水平中線距地面距離為 1200mm。主墻左豎筋11和主墻右豎筋12為長1200mm寬40mm的長條形鋼板焊接，位于主 墻豎直中線左右兩側(cè)200mm處。在主墻和側(cè)墻框架表面裝有20mm厚玻鎂復(fù)合防火板8，其 上可安裝各種外保溫材料構(gòu)成不同形式的外保溫系統(tǒng)。見圖3、圖4和圖10，燃燒小室3內(nèi)部尺寸為IOOOmmX IOOOmmX 1000mm，箱體壁面由外及里分別為5mm厚鋼板、20mm厚防火和30mm厚陶瓷纖維棉。左、右和后側(cè)豎直中線處 加強筋18寬40mm厚5mm，其上隔板卡位螺紋孔20的直徑為10mm，隔板卡位螺栓19深入小 室距離不小于30mm。小室上分隔板15和小室下分隔板16為厚度20mm的玻鎂復(fù)合防火板。 小室開口左、右和下邊緣卡槽17寬8mm，片狀小翼高10mm。小室底部燃氣管預(yù)留孔沈直徑 為50mm，并配有相應(yīng)堵頭。見圖4，上托盤21和下托盤22由3mm厚鋼板制成，上支架23支撐柱外徑為10mm， 高度調(diào)節(jié)螺母外徑為18mm下支架M支撐柱套管內(nèi)徑為14mm，小室底面離地250mm以便放 置電子天平和稱重支架。上支架23穿過小室下分隔隔板16預(yù)留的4個間距為30cm直徑為25mm的孔洞， 以確保上支架與孔洞壁不相接觸。下支架M穿過燃燒小室底板預(yù)留的4個間距為31cm直 徑為30mm的孔洞見圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖13，外壁面防火隔斷機構(gòu)5包括夾板和角度調(diào)節(jié)機 構(gòu)，所述夾板(5)置于角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的支撐架07)上；所述外壁面防火隔斷機構(gòu)(5)，其防 火隔斷的角度調(diào)節(jié)范圍為0-180度。防火隔斷為框架結(jié)構(gòu)。支撐架27整體長1185mm，寬450mm，為3mm厚40mm寬角鋼和 條狀鋼板焊接而成的整體結(jié)構(gòu)。角鋼狀前支撐臂四長度為1149mm，置于支撐架左右兩側(cè) 臂上并通過螺栓固定，螺孔直徑為6mm。夾板上防火蓋板39和下防火蓋板41為5mm厚玻 鎂復(fù)合防火板，其大小可任意裁切，陶瓷纖維棉防火層40的厚度和大小也可以根據(jù)需要任 意裁切。后支撐臂觀為3mm厚40mm寬條狀鋼板制成，其上螺孔直徑為10mm。多孔角鋼13 厚4mm寬40mm，一側(cè)有圓形和帶有圓角的槽形相間的孔，與支撐架左側(cè)臂小孔相對應(yīng)，圓孔 直徑10mm，槽形長條總長度為70mm，兩端半圓直徑10mm。連接臂30為3mm厚，寬30mm長 300mm條狀鋼板，兩端小孔直徑10mm。支撐架27右前側(cè)拉索為一鋼絲繩，一端由拉索固定 螺栓37固定于支撐架之上，一端經(jīng)過滑輪14繞過主墻1上方，調(diào)整長度后，由拉索長度調(diào) 節(jié)螺栓59固定。
見圖10，固定橫臂43和固定側(cè)翼45為一整體結(jié)構(gòu)，用3mm厚條狀鋼板焊接而成。 固定橫臂呈τ型，其寬度與主墻橫筋10相同為40mm，沿主墻橫筋10方向長度為100m，豎直 方向長度為500mm，其上螺孔直徑為10mm。固定側(cè)翼呈梯形，伸出墻面的距離為50mm，其上 小孔直徑為10mm。側(cè)板46為5mm厚玻鎂復(fù)合板防火板，可裁切成不同的高度、寬度和形狀， 通過螺栓固定于固定側(cè)翼45之上。見圖11和圖12，熱電偶架7高2.細，沿主墻方向總體長度1. 2m。熱電偶架底座56 上焊接有直徑為50cm圓形鐵塊。豎向支撐柱51為直徑30mm，壁厚3mm圓管，高2170mm。橫 向支撐柱52為直徑15mm鋼質(zhì)實心圓柱。橫向支撐套管53內(nèi)徑31mm，外徑45mm，高60mm， 其上螺孔和焊接螺母直徑為10mm。角度調(diào)節(jié)套管55內(nèi)徑16mm，外徑18mm，長30mm，其上小 孔直徑2mm。熱電偶套管M焊接于角度調(diào)節(jié)套管55之上，直徑為3mm，長400mm。橫向支撐 套管53可繞豎向支撐柱51在水平方向旋轉(zhuǎn)0-360度，并可調(diào)節(jié)在豎向支撐柱51上的豎直 位置。角度調(diào)節(jié)套管陽可繞橫向支撐柱52在豎直方向旋轉(zhuǎn)0-360度，并可調(diào)節(jié)在橫向支 撐柱52上的水平位置。見圖13和圖5，熱流計架高1. an。熱流計架豎管60直徑為15mm。水平套管62內(nèi) 徑16mm，外徑沈讓，水平支管為鋼質(zhì)實心圓柱，直徑為8mm，長150mm。水冷式火焰熱流計63 后部置于水平調(diào)節(jié)支管61之上，前端熱流計預(yù)留孔67直徑為25mm。實驗1，研究室內(nèi)溢流火對建筑物外保溫系統(tǒng)的沖擊，模擬開口兩側(cè)有類似側(cè)板的 遮陽或臨近開口的墻體構(gòu)造以及建筑物外壁面有防火隔斷情況。首先，改變?nèi)紵∈?的 體積。小室上分隔板15不動，小室下分隔板16通過改變隔板卡位螺栓19的位置提高到距 燃燒小室3底面30cm位置。調(diào)整上支架23上的高度調(diào)節(jié)螺母25，使上支架23和上托盤 21也相應(yīng)升高30cm。其次，調(diào)整火源。當研究液體火和固體火時，可在上托盤21上放置燃 料盤；當研究氣體火時，可去掉稱重支架和托盤，將氣體燃燒器置于小室下分隔板16之上， 進氣管道通過小室底部燃氣管預(yù)留孔沈進入小室并與燃燒器連接。在本實驗說明中，以 正庚烷液體火為例進一步說明。再次，將小室開口大小設(shè)為30X30cm。裁切卡槽下側(cè)防火 板50的尺寸為100 X 40cm，裁切卡槽17左側(cè)防火板47和卡槽17右側(cè)防火板48的尺寸為 30 X 30cm，裁切卡槽上側(cè)防火板49的尺寸為100 X 30cm，將裁切好的防火板依次放入卡槽 中并用螺釘固定。之后，在墻面上安裝要測試的外保溫系統(tǒng)。外壁面構(gòu)件的安裝。首先，安裝外壁面防火隔斷機構(gòu)5。調(diào)整外壁面防火隔斷機構(gòu) 的位置，調(diào)節(jié)后支撐臂觀在主墻左、右豎筋11和12上的位置，使其位于距離小室開口上邊 緣IOcm處，并由高度調(diào)節(jié)固定螺栓33固定。調(diào)節(jié)前支撐臂四的位置，使其距離墻面30cm。 裁切上防火蓋板39和下防火蓋板41的尺寸為110X30cm，裁切陶瓷纖維棉防火層40的尺 寸為110X30X20cm，按順序堆放好后由螺釘固定，制成夾板32。由此，隔斷主體尺寸為長 IOOcm進深30cm厚20cm。調(diào)整隔斷的角度，調(diào)整連接臂30與多孔角鋼固定螺栓34在多孔 角鋼13上的位置，調(diào)整連接臂30與支撐架固定螺栓35在支撐架27左側(cè)豎直臂上的位置， 同時調(diào)節(jié)拉索31的長度與之相配合，使隔斷繞支撐架固定螺栓36形成的軸線沿與主墻垂 直方向向下旋轉(zhuǎn)30度。其次，安裝開口側(cè)板機構(gòu)4。將固定橫臂43由橫臂固定螺栓44固 定于主墻橫筋10相應(yīng)小孔之上，使其離小室開口的左、右邊緣5cm。裁切側(cè)板46，使其整體 尺寸高50cm進深10cm，其上部呈60度角，以與防火隔斷角度相配合。將裁切好的側(cè)板固定 于固定側(cè)翼46之上。
調(diào)整熱電偶架橫向支撐柱52和橫向支撐套管53的豎直距離，使下端橫向支撐柱 與小室開口下邊緣等高，并由橫向支撐套管螺紋固定螺栓57固定。調(diào)整角度調(diào)節(jié)套管55 在橫向支撐柱52上的位置，使套管之間相隔25cm。調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)套管55的角度，使之與防 火隔斷相配合。將水冷式火焰熱流計63后端置于熱流計架之上，前端穿過熱流計預(yù)留孔67 并于外保溫系統(tǒng)表面平齊。打開熱流計水冷系統(tǒng)和煙氣采集設(shè)備，打開數(shù)據(jù)采集設(shè)備。將 電子天平6歸零，量取600ml正庚烷倒入燃料盤并點燃。待火熄滅后，拆除小室開口周圍防 火板，等待室內(nèi)溫度降低到室溫后重復(fù)上面步驟。實驗2，模擬建筑臨近火貼附羽流對外保溫系統(tǒng)沖擊。首先用防火板將小室開口完 全封閉。在墻面上安裝要測試的外保溫系統(tǒng)?？筛鶕?jù)實際情況選擇安裝防火隔斷和側(cè)板， 操作步驟同實驗1。調(diào)整熱電偶架、熱流計架和相關(guān)設(shè)備，步驟同實驗1。調(diào)整火源，可為液 體火源、固體火源或氣體火源。現(xiàn)以液體火源為例說明，調(diào)整長油盤9離主墻的位置，使其 距主墻10cm。將水冷式火焰熱流計63后端置于熱流計架之上，前端穿過熱流計預(yù)留孔67 并于外保溫系統(tǒng)表面平齊。打開熱流計水冷系統(tǒng)和煙氣采集設(shè)備，打開數(shù)據(jù)采集設(shè)備。量 取IOOOml正庚烷倒入長油盤并點燃。待火熄滅后，重復(fù)上面步驟。
權(quán)利要求
1.一種建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于該裝置包括熱電偶架(7)、模擬 主墻⑴和側(cè)墻(2)，所述模擬主墻⑴側(cè)設(shè)燃燒小室(3)，所述燃燒小室(3)設(shè)開口與模擬 主墻(1)相通，開口兩翼裝有側(cè)板(4)；所述開口上方的模擬主墻(1)與側(cè)墻(2)間設(shè)置外 壁面防火隔斷機構(gòu)(5)；所述燃燒小室(3)內(nèi)設(shè)稱重機構(gòu)；燃燒小室(3)上方設(shè)熱流計架。
2.如權(quán)利要求1所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述模擬主墻 (1)和側(cè)墻(2)為框架結(jié)構(gòu)，表面裝有玻鎂復(fù)合防火板(8)構(gòu)成模擬壁面；所述模擬主墻(1) 四周框架結(jié)構(gòu)上連有主墻橫筋(10)、主墻左豎筋(11)和主墻右豎筋(12)，主墻框架左側(cè)固 定有多孔角鋼(13)，框架頂部右側(cè)固定有滑輪(14);所述墻左豎筋(11)和主墻右豎筋(12) 分布在模擬主墻中線兩側(cè)，下部與主墻橫筋(10)相連，上部與主墻上框架相連；所述多孔 角鋼(13)—側(cè)固定于主墻左框架表面，與之垂直的另一側(cè)則與主墻左框架邊緣平齊并伸出 主墻面；所述主墻橫筋(10)、主墻左豎筋(11)和主墻右豎筋(12)沿長度方向均勻設(shè)有十個 以上的小孔，多孔角鋼(13)伸出墻面一側(cè)沿長度方向均勻設(shè)有十個以上小孔，每兩個小孔 之間設(shè)條形槽。
3.如權(quán)利要求1所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述燃燒小室 (3)為立方體結(jié)構(gòu)，其左、右和后側(cè)外表面豎直中線處設(shè)有加強筋(18)，每個加強筋上在豎 直方向開有至少個五貫穿燃燒小室壁的隔板卡位螺紋孔(20)，隔板卡位螺栓(19)可穿過 隔板卡位螺紋孔(20)并深入燃燒小室一段距離，燃燒小室上分隔板(15)和小室下分隔板 (16)置于隔板卡位螺栓(19)伸出段之上；所述燃燒小室(3)開口側(cè)左、右和下邊緣設(shè)有卡 槽(17)，燃燒小室底部預(yù)留燃氣管預(yù)留孔(26);燃燒小室上、下分隔板和燃燒小室前側(cè)固定 于卡槽中的防火板構(gòu)成燃燒小室內(nèi)部空間，其開口形狀和體積可調(diào)。
4.如權(quán)利要求1所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述稱重機構(gòu) 包括上托盤(21)、下托盤(22)、上支架(23)、下支架(24)、高度調(diào)節(jié)螺母(25)和電子天平(6);所述下支架(24)支撐柱為套管狀，下端穿過燃燒小室(3)的底部壁面預(yù)留孔連接于下 托盤(22)上，下托盤(22)則置于電子天平(6)之上；所述上支架(23)支撐柱帶有外螺紋， 上有高度調(diào)節(jié)螺母(25)；所述下支架(24)支撐柱套管的內(nèi)徑大于上支架(23)支撐柱的外 徑而小于高度調(diào)節(jié)螺母(25)的外徑，上支架(23)支撐柱可伸入下支架(24)支撐柱套管內(nèi) 而通過高調(diào)節(jié)螺母(25)卡位于一定高度。
5.如權(quán)利要求1所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述外壁面防 火隔斷機構(gòu)(5)包括夾板和角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述夾板(32)置于角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的支撐架(27) 上；所述外壁面防火隔斷機構(gòu)(5)，其防火隔斷的角度調(diào)節(jié)范圍為0-180度。
6.如權(quán)利要求2所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述角度調(diào)節(jié) 機構(gòu)多孔包括多孔角鋼(13)、支撐架(27)、拉索(31)和滑輪(14)；所述支撐架(27)由前、 后支撐臂(29、28)、連接臂(30)和左、右支撐臂組成，所述連接臂(30)兩端設(shè)有螺栓連接小 孔，通過固定螺栓與左支撐臂和多孔角鋼(13)固定；所述拉索(31) —端連接支撐架右支撐 臂前側(cè)的拉索固定螺栓，繞過主墻上的滑輪，連接于模擬主墻(1)后側(cè)的拉索長度調(diào)節(jié)螺 栓上。
7.如權(quán)利要求1所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述熱電偶架(7)為為可調(diào)式結(jié)構(gòu)，呈枝狀，其包括熱電偶底座(56)、豎向支撐柱(51)、橫向支撐柱(52)、 橫向支撐套管(53)、熱電偶套管(54)和角度調(diào)節(jié)套管(55)。
8.如權(quán)利要求7所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述橫向支撐 柱(52)水平角度轉(zhuǎn)動范圍為0-360度；所述角度調(diào)節(jié)套管(55)豎直角度轉(zhuǎn)動范圍為0-360度。
9.如權(quán)利要求1-8任一項所述的建筑物外保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，其特征在于所述 模擬主墻(1)和側(cè)墻(2)上方設(shè)煙氣收集機構(gòu)，由集煙罩(64)及排煙管道(66)構(gòu)成，在所 述排氣管道(66)上預(yù)留了采樣接口(65)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑物外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)實驗裝置，用于研空建筑物外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)規(guī)律及建筑物自身防火構(gòu)造。該裝置為組合式，包括模擬主墻、側(cè)墻、燃燒小室、防火隔斷、小室開口兩翼側(cè)板、稱重機構(gòu)、可調(diào)式熱電偶架、可調(diào)式熱流計架和煙氣收集機構(gòu)，可根據(jù)不同建筑物外部構(gòu)造形式的特性安裝相應(yīng)組件組合設(shè)置，可模擬當前大部分建筑物外部構(gòu)件的構(gòu)造形式。本發(fā)明首次建立了一套研究建筑物外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)規(guī)律及其與建筑物外壁面自身構(gòu)造特征相互作用機制的模擬實驗裝置，其特點是功能多樣，構(gòu)造原理簡單，可靠性高，組合和拆卸方便，成本較低。
文檔編號G01F1/00GK102052936SQ20101058092
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者崔崳, 張和平, 程旭東, 趙慶, 龔倫倫 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué), 甬港現(xiàn)代工程有限公司