空间结构节点火灾行为实验装置及方法与流程

本发明涉及土木工程领域，具体涉及用于空间结构节点火灾下性能研究的空间结构节点火灾行为实验装置及方法。

背景技术：

空间结构以其独特的造型效果被广泛的应用在体育场馆、文化场馆等公共建筑中。节点作为实现造型表达的载体，重要性可见一斑。

当前，多起火灾诱发的建筑结构倒塌事故给人民群众生命财产造成了巨大损失。火灾事故对应用空间结构的公共建筑也未幸免。且此类建筑具有使用功能丰富、内部净空较高、屋盖造型新颖等特点，凸显了火灾荷载规模不确定、结构构件空间位置高差大、节点样式、构成材料种类多及所受荷载差异等情况。对结合可能发生的火灾，开展节点在火灾环境下的行为研究，进而开展空间结构的整体安全性分析提出了挑战。

现有的技术中，1、节点的行为研究多聚焦于常温力学性能，已基于相同的研究目的，不同的节点样式开发了多种常温实验装置，测试获得了节点受弯状态的弯矩-转角关系、轴向拉压状态的力-位移关系等数据，用于常温下的空间结构整体安全性分析；

2、受实验条件、经济因素限制，足尺寸及缩尺寸的空间结构的火灾下坍塌实验罕有进行。空间结构的火灾下整体安全性分析通常采用有限元数值计算的方法，即通过建立特定空间结构的烟气分析有限元模型，设置火灾场景，计算并获得空间中不同节点周围烟气的时间-温度关系，进而通过简化计算方法获得节点表面的时间-温度关系，用于整体结构分析。有限元模型的精度、内置算法的可靠性，简化计算带来的误差都将影响整体安全性分析的精确，且缺乏实验佐证；

3、现有梁、板、柱、墙等结构构件的火灾实验主要在火灾实验炉内进行，需满足《建筑设计防火规范》（GB 50016）规定的耐火极限和《建筑构件耐火试验方法》（GB/T 9978）规定的炉温环境、操作方法。上述规范中未明确不同耐火等级空间结构建筑中节点的耐火极限要求，实验设备提供的炉温环境单一，不能反映不同类型建筑内可能发生火灾的规模大小，且火灾实验炉的规格尺寸及试件安装、加载方式未考虑空间结构节点样式、受力特点。

因此，使用现有的技术方法无法考虑空间结构建筑中的不同火灾荷载规模、节点所处的高度位置、节点的样式、构成材料及所受荷载差异的影响对节点开展火灾环境下的行为研究，进而兼顾火灾因素对节点进行优化设计、验证节点防火保护措施的有效性、对保护节点的消防设置进行优化布置，同时无法获得直接的实验数据输入有限元软件进行空间结构整体安全性分析。

技术实现要素：

鉴于现有技术的状况，本发明提供了一种空间结构节点火灾行为实验装置及方法，克服了现有技术中不能对空间结构的节点开展火灾行为研究的不足，能够根据需要开展不同火源类型、火灾规模，处于空间中不同高度位置，不同节点样式、构成材料及所受荷载的节点构件火灾行为研究。

获得的节点温度、位移数据可用于空间结构建筑中不同部位节点的优化设计、设计并验证节点采取的防火保护措施、对保护节点的消防设施进行优化布置，还可输入有限元软件用于火灾下空间结构的整体安全性分析，进而评估潜在火灾下空间结构的整体坍塌破坏风险。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种空间结构节点火灾行为实验装置，其特征在于：包括提升装置Ⅰ、提升装置Ⅱ、加载装置、火源装置、烟气围护装置、滑车、滑道；

所述提升装置Ⅰ包括立柱、滑轮Ⅰ、提升索Ⅰ；所述立柱上间隔设有数个销孔Ⅰ，立柱顶端固接一个滑轮Ⅰ，立柱外侧底端固定有索把Ⅰ；

所述提升装置Ⅱ包括提升架、滑轮Ⅱ、提升索Ⅱ、安全滑道、插销Ⅱ、安全插销、升降套头、水平梁、斜撑梁、外圈梁、内圈梁、圈连梁、吊耳Ⅰ；

四个所述升降套头之间分别固定一根水平梁，四根斜撑梁的一端分别与四个升降套头固定，另一端分别固定于外圈梁的外侧面，每个升降套头的上表面固定有一个吊耳Ⅰ；

数根圈连梁的一端间隔的固定于外圈梁内侧面，另一端间隔的固定于内圈梁的外侧面，外圈梁与内圈梁几何对中且处于同一水平面；

四个升降套头、四根水平梁、四根斜撑梁、外圈梁、数根圈连梁、内圈梁互相接连共同构成一个锥台形框架结构的提升架；

在外圈梁上表面间隔的固定三个滑轮Ⅱ，三根安全滑道垂直的固定在外圈梁下表面，每根安全滑道的竖直中心线与对应的每个滑轮Ⅱ的竖直中心线重合；

安全滑道的外侧底端设有索把Ⅱ，在安全滑道的内侧底端设有一个安全销孔，在安全销孔以上部分的安全滑道间隔设有数个贯通销孔Ⅱ；

所述加载装置包括H截面环梁、支座、悬托架，对六根H截面型钢两端分别进行切削，开口向上水平放置，每两根H截面型钢夹角120°，焊接组成H截面环梁，环梁向上连通的开口为闭环式配重槽，三个滑道槽间隔的设置于六根H截面型钢连接处的外侧角部，每个滑道槽内壁上设有一个销孔Ⅲ，三个吊耳Ⅱ的一端分别固定于滑道槽内壁的上端，另一端分别固定于H截面型钢连接处的内侧上端，每个H截面型钢的内侧面分别设有一套支座；

四根所述立柱底端固定于地面，所述提升装置Ⅱ四个升降套头分别套装在四根立柱的柱身上，四根提升索Ⅰ的一端分别与所述提升装置Ⅱ上的四个吊耳Ⅰ连接，另一端分别穿过四个滑轮Ⅰ系在每根立柱外侧的索把Ⅰ上，同时调整四根提升索Ⅰ的长度，升降套头在四根立柱的柱身上可上下移动，四个插销Ⅰ分别插入升降套头下方设置于立柱上邻近的销孔Ⅰ内，将提升装置Ⅱ固定在一定高度；

所述加载装置设置在提升装置Ⅱ内部，提升装置Ⅱ的三根安全滑道对应插入加载装置上的三个滑道槽中，三根提升索Ⅱ的一端分别与加载装置上的吊耳Ⅱ连接，另一端分别穿过滑轮Ⅱ系在每根安全滑道外侧底端的索把Ⅱ上，同时调整数根提升索Ⅱ的长度，加载装置在三根辅助滑道上可上下移动，三个插销Ⅱ分别穿过三根辅助滑道上处于相同高度的三个销孔Ⅱ，并插入所述加载装置上的三个销孔Ⅲ内，将加载装置固定在一定高度，三个安全插销分别插入三根辅助滑道的三个安全销孔内，防止加载装置的滑落；

在烟气围护装置上设置六对穿链孔，烟气围护装置设置在H截面环梁上，六个所述悬托架的每对悬链上端分别穿过烟气围护装置上的六对穿链孔固定在内圈梁上；六对悬链下段处于烟气围护装置下方空间；

所述滑道设置在地面上，所述滑车设置在滑道上，所述火源装置设置在滑车上，火源装置置于加载装置的下方。

一种空间结构节点火灾行为实验方法，其特征在于：火灾下节点力学行为实验步骤如下：

第一步、板式节点试件配支座公头Ⅰ，或焊接球节点试件配支座公头Ⅱ，

将板式节点试件的六个工字型梁自由端分别插入六个支座公头Ⅰ中，支座公头Ⅰ的两片试件板Ⅰ的试件栓孔分别与工字型梁上下翼缘的孔对正，插入腋槽Ⅱ中的工字型梁腹板的孔分别与两片试件板Ⅱ的试件栓孔对正，通过螺栓将六个支座公头Ⅰ分别固定在板式节点试件的六个工字型梁自由端上，或将焊接球节点试件的六个圆钢管自由端分别插入六个支座公头Ⅱ的环形浅槽中并焊接固定；

第二步、实验装置准备，将四个插销Ⅰ分别从所在的销孔Ⅰ中拔出，将提升索Ⅰ从立柱的索把Ⅰ上解开，同步缓慢放松数根提升索Ⅰ，将提升装置Ⅱ高度缓慢降至数个安全滑道底端接触地面的位置，将数个安全插销分别从数个安全销孔中拔出，将数个插销Ⅱ分别从数个销孔Ⅲ和销孔Ⅱ中拔出，将提升索Ⅱ从安全滑道的索把Ⅱ上解开，同步缓慢放松数根提升索Ⅱ，将加载装置高度缓慢降至接触地面的位置；

第三步、实验试件安装，支座母头与支座公头连接，将与板式节点试件连接的六个支座公头Ⅰ的凸起板Ⅰ，分别插入加载装置六个H截面型钢上分别固定的支座母头两片倒角板间的腋槽Ⅰ中，凸起板Ⅰ的单销孔Ⅰ、单销孔Ⅱ、单销孔Ⅲ与两片倒角板的双销孔Ⅰ、双销孔Ⅱ、双销孔Ⅲ对正，并分别通过三个支座插销将六个支座公头Ⅰ固定在六个支座母头上，实现板式节点试件的固接边界条件模拟，或分别用一个支座插销插入单销孔Ⅱ、双销孔Ⅱ中，将六个支座公头Ⅰ固定在六个支座母头上，实现板式节点试件的铰接边界条件模拟，或将与焊接球节点试件连接的六个支座公头Ⅱ的凸起板Ⅱ分别插入加载装置六个H截面型钢上分别固定的支座母头两片倒角板间的腋槽Ⅰ中，凸起板Ⅱ的单销孔Ⅳ、单销孔Ⅴ、单销孔Ⅵ分别与双销孔Ⅰ、双销孔Ⅱ、双销孔Ⅲ对正，并分别通过三个支座插销将六个支座公头Ⅱ固定在六个支座母头上，实现焊接球节点试件的固接边界条件模拟，或分别用一个支座插销插入单销孔Ⅴ、双销孔Ⅱ中，将六个支座公头Ⅱ固定在六个支座母头上，实现焊接球节点试件的铰接边界条件模拟；

第四步、配置荷载，初步提升实验试件，

将砝码均匀的放置于加载装置H截面环梁上的配重槽中，同步缓慢提升数根提升索Ⅱ，将H截面环梁的高度升至实验方案指定位置，将数个插销Ⅱ分别穿过处于相同高度的三个销孔Ⅱ并插入三个销孔Ⅲ内，将数根提升索Ⅱ的自由端分别系在辅助滑道的索把Ⅱ上，将三个安全插销分别插入三个安全销孔内；

第五步、安装测试仪器、悬托架、烟气围护装置，

按照实验方案确定的测点布置位置，在板式节点试件或焊接球节点试件上设置温度采集器和位移采集器，温度采集器和位移采集器与数据监测储存装置用导线连接；

将六对悬链下端转轴上固定的平垫块分别托住六根工字型梁的底面，或六对悬链下端转轴上固定的弧面垫块分别托住六根圆钢管的底面，将烟气围护装置设置在H截面环梁上，将六个悬托架的每对悬链上端分别穿过烟气围护装置上的六对穿链孔连接在内圈梁下表面；

第六步、实验试件就位，

同步缓慢提升数根提升索Ⅰ，将提升装置Ⅱ的高度升至实验方案指定位置，将四个插销Ⅰ分别插入升降套头下方邻近的立柱上的销孔Ⅰ内，将数根提升索Ⅰ的自由端分别系在立柱的索把Ⅰ上；

第七步、火源装置预备，

沿着滑道拖动滑车，使火源装置位于板式节点试件或焊接球节点试件的几何中心点正下方，在按照实验方案准备的木垛底部插入数根浸油木条，数根浸油木条的外露端连接点火引信，将电子磅秤与数据监测储存装置用导线连接；

第八步、施加荷载，启动实验仪器，

将插销Ⅱ分别从销孔Ⅲ和销孔Ⅱ中缓慢同步拔出，将提升索Ⅱ从立辅助滑道的索把Ⅱ上缓慢同步解开，启动电子磅秤，启动数据监测储存装置，观察温度测点、位移测点以及电子磅秤示数的实时数据变化情况；

第九步、点火，开始实验，

将数据监测储存装置数据重置并开始监测、存储，同时引燃点火引信；

第十步、实验结束，按照实验方案确定的实验时长控制因素，在实验即将结束时，扑灭木垛剩余灰烬，实验结束，按照实验方案，待板式节点试件或焊接球节点试件测点温度下降到指定数值后，数据监测储存装置存储每个温度测点、位移测点及电子磅秤示数随时间变化的数据，关闭数据监测储存装置，实验完成；

火灾下节点温升行为实验步骤如下：

第一步~第三步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第一步~第三步；

第四步、初步提升实验试件，

同步缓慢提升数根提升索Ⅱ，将H截面环梁的高度升至实验方案指定位置，将数个插销Ⅱ分别穿过处于相同高度的三个销孔Ⅱ并插入三个销孔Ⅲ内，将数根提升索Ⅱ的自由端分别系在辅助滑道的索把Ⅱ上，将三个安全插销分别插入三个安全销孔内；

第五步、安装测试仪器、烟气围护装置，

按照实验方案确定的测点布置位置，在板式节点试件或焊接球节点试件上设置温度采集器，温度采集器与数据监测储存装置用导线连接；

将烟气围护装置设置在H截面环梁上，将烟气围护装置上的六对穿链孔封堵；

第六步~第七步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第六步~第七步；

第八步、启动实验仪器，

启动电子磅秤，启动数据监测储存装置，观察温度测点以及电子磅秤示数的实时数据变化情况；

第九步~第十步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第九步~第十步。

本发明的有益效果是：

本发明的实验装置具有结构简单、组成部分设置灵活、整体安全性高、实验操作简便、重复利用性好、对节点试件适用性强、获得实验数据丰富等特点。

使用方法逻辑性强，合理体现实验方案要求的同时，着重提高操作过程安全性。

通过提升装置Ⅰ中高度足够的立柱、滑轮Ⅰ、提升索Ⅰ的设计，可在较大范围内调整节点试件与火源装置间的垂直距离。

通过较大间距的销孔Ⅰ配插销Ⅰ设计，为实验进行过程中节点试件及提升装置Ⅱ提供了额外安全保障。

通过提升装置Ⅱ中滑轮Ⅱ、提升索Ⅱ的设计，可更加精确的调整节点试件与火源装置间的垂直距离。

通过较小间距的销孔Ⅱ配插销Ⅱ设计，为提升装置Ⅱ上升过程中节点试件及加载装置提供了额外安全保障，且为单一研究节点试件温升或同时研究节点试件温升与力学性能提供了硬件条件。

通过安全滑道配滑道槽、安全销配安全销孔的设计，为实验进行过程中节点试件及加载装置提供了额外安全保障。

通过不同样式的支座公头、垫块设计，满足不同样式节点试件的实验要求。

通过使用不同数量的支座插销对支座公头、支座母头进行连接，可简化模拟实际工程中节点试件的不同边界条件。

通过使用不同类型的火源装置，可对不同类型、规模、持续时长的火灾开展模拟。

通过测点的灵活布置，可获得节点试件多个位置的实验数据，用于定量判断节点试件在特定受荷条件及火灾规模下的耐火时长，为节点的优化设计、节点防火保护措施的设计及验证、节点周围消防设施的优化布置提供直接依据，还可将获得的实验数据输入有限元软件用于空间结构的整体安全性分析，进而对潜在火灾下空间结构的整体坍塌破坏风险进行分析，具有巨大的社会经济效益。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明提升装置Ⅱ的结构示意图；

图3为本发明加载装置的结构示意图；

图4为本发明火源装置的结构分解示意图；

图5为本发明烟气围护装置的结构剖视图；

图6为本发明支座的分解示意图；

图7为本发明装有平垫块的悬托架示意图；

图8为本发明装有弧面垫块的悬托架示意图；

图9为本发明安装有板式节点试件的组装状态图；

图10为本发明安装有焊接球节点试件的组装状态图。

具体实施方式

如图1至图8所示，一种空间结构节点火灾行为实验装置，包括提升装置Ⅰ1、提升装置Ⅱ2、加载装置3、火源装置4、烟气围护装置5、滑车6、滑道7。

提升装置Ⅰ1包括立柱1-1、滑轮Ⅰ1-2、提升索Ⅰ1-3.

立柱1-1上间隔设有数个销孔Ⅰ1-1-3，立柱1-1顶端固接一个滑轮Ⅰ1-2，立柱1-1外侧底端固定有索把Ⅰ1-1-1。

提升装置Ⅱ2包括提升架2-1、滑轮Ⅱ2-2、提升索Ⅱ2-3、安全滑道2-4、插销Ⅱ2-4-2、安全插销2-4-4、升降套头2-1-1、水平梁2-1-2、斜撑梁2-1-3、外圈梁2-1-4、内圈梁2-1-5、圈连梁2-1-6、吊耳Ⅰ2-1-7。

四个升降套头2-1-1之间分别固定一根水平梁2-1-2，四根斜撑梁2-1-3的一端分别与四个升降套头2-1-1固定，另一端分别固定于外圈梁2-1-4的外侧面，每个升降套头2-1-1的上表面固定有一个吊耳Ⅰ2-1-7。

数根圈连梁2-1-6的一端间隔的固定于外圈梁2-1-4内侧面，另一端间隔的固定于内圈梁2-1-5的外侧面，外圈梁2-1-4与内圈梁2-1-5几何对中且处于同一水平面。

四个升降套头2-1-1、四根水平梁2-1-2、四根斜撑梁2-1-3、外圈梁2-1-4、数根圈连梁2-1-6、内圈梁2-1-5互相接连共同构成一个锥台形框架结构的提升架2-1。

在外圈梁2-1-4上表面间隔的固定三个滑轮Ⅱ2-2，三根安全滑道2-4垂直的固定在外圈梁2-1-4下表面，每根安全滑道2-4的竖直中心线与对应的每个滑轮Ⅱ2-2的竖直中心线重合。

安全滑道2-4的外侧底端设有索把Ⅱ2-4-1，在安全滑道2-4的内侧底端设有一个安全销孔2-4-5，在安全销孔2-4-5以上部分的安全滑道2-4间隔设有数个贯通销孔Ⅱ2-4-3。

加载装置3包括H截面环梁3-1、支座3-2、悬托架3-3，对六根H截面型钢3-1-5两端分别进行切削，开口向上水平放置，每两根H截面型钢夹角120°，焊接组成H截面环梁3-1，环梁3-1向上连通的开口为闭环式配重槽3-1-1，三个滑道槽3-1-4间隔的设置于六根H截面型钢3-1-5连接处的外侧角部，每个滑道槽3-1-4内壁上设有一个销孔Ⅲ3-1-3，三个吊耳Ⅱ3-1-2的一端分别固定于滑道槽内壁的上端，另一端分别固定于H截面型钢3-1-5连接处的内侧上端，每个H截面型钢3-1-5的内侧面分别设有一套支座3-2。

四根立柱1-1底端固定于地面，提升装置Ⅱ2四个升降套头2-1-1分别套装在四根立柱1-1的柱身上，四根提升索Ⅰ1-3的一端分别与所述提升装置Ⅱ2上的四个吊耳Ⅰ2-1-7连接，另一端分别穿过四个滑轮Ⅰ1-2系在每根立柱1-1外侧的索把Ⅰ1-1-1上，同时调整四根提升索Ⅰ1-3的长度，升降套头2-1-1在四根立柱1-1的柱身上可上下移动，四个插销Ⅰ1-1-2分别插入升降套头2-1-1下方设置于立柱1-1上邻近的销孔Ⅰ1-1-3内，将提升装置Ⅱ2固定在一定高度。

加载装置3设置在提升装置Ⅱ2内部，提升装置Ⅱ2的三根安全滑道2-4对应插入加载装置3上的三个滑道槽3-1-4中，三根提升索Ⅱ2-3的一端分别与加载装置3上的吊耳Ⅱ3-1-2连接，另一端分别穿过滑轮Ⅱ2-2系在每根安全滑道2-4外侧底端的索把Ⅱ2-4-1上，同时调整数根提升索Ⅱ2-3的长度，加载装置3在三根辅助滑道2-4上可上下移动，三个插销Ⅱ2-4-2分别穿过三根辅助滑道2-4上处于相同高度的三个销孔Ⅱ2-4-3，并插入所述加载装置3上的三个销孔Ⅲ3-1-3内，将加载装置3固定在一定高度，三个安全插销2-4-4分别插入三根辅助滑道2-4的三个安全销孔2-4-5内，防止加载装置3的滑落；

在烟气围护装置5上设置六对穿链孔5-3，烟气围护装置5设置在H截面环梁3-1上，六个所述悬托架3-3的每对悬链3-3-1上端分别穿过烟气围护装置5上的六对穿链孔5-3固定在内圈梁2-1-5上；六对悬链3-3-1下段处于烟气围护装置5下方空间；滑道7设置在地面上，滑车6设置在滑道7上，火源装置4设置在滑车6上，火源装置4置于加载装置3的下方。

火源装置4自下而上由电子磅秤4-1、隔热毡4-2、托盘4-3、木垛4-4构成。

烟气围护装置5包括防火板5-1、防火棉5-2，两层防火板5-1之间填充防火棉5-2。

支座3-2包括支座母头3-2-1、支座公头Ⅰ3-2-2或支座公头Ⅱ3-2-3、支座插销3-2-4，支座公头Ⅰ3-2-2通过支座插销3-2-4与支座母头3-2-1连接，或支座公头Ⅱ3-2-3通过支座插销3-2-4与支座母头3-2-1连接。

支座母头3-2-1前端为凹形，支座母头3-2-1的前端两肢由两片倒角板3-2-1-4构成，两片倒角板3-2-1-4之间为腋槽Ⅰ3-2-1-5，在两片倒角板3-2-1-4的面上垂直间隔的设有双销孔Ⅰ3-2-1-1、双销孔Ⅱ3-2-1-2、双销孔Ⅲ3-2-1-3，在支座母头3-2-1的后端矩形板上设有数个固定栓孔3-2-1-6。

支座公头Ⅰ3-2-2矩形板的前面上水平设有两片试件板Ⅰ3-2-2-4，两片试件板Ⅰ3-2-2-4之间垂直设有两片试件板Ⅱ3-2-2-5，两片试件板Ⅱ3-2-2-5之间为腋槽Ⅱ3-2-2-7，在两片试件板Ⅰ3-2-2-4、两片试件板Ⅱ3-2-2-5上分别设有数个试件栓孔3-2-2-6，支座公头Ⅰ3-2-2矩形板的后面上垂直设有凸起板Ⅰ3-2-2-8，在凸起板Ⅰ3-2-2-8的面上垂直间隔的设有单销孔Ⅰ3-2-2-1、单销孔Ⅱ3-2-2-2、单销孔Ⅲ3-2-2-3。

支座公头Ⅱ3-2-3矩形板的前面上设有一圈环形浅槽3-2-3-4，支座公头Ⅱ3-2-3矩形板的后面上垂直设有凸起板Ⅱ3-2-3-5，在凸起板Ⅱ3-2-3-5的面上垂直间隔的设有单销孔Ⅳ3-2-3-1、单销孔Ⅴ3-2-3-2、单销孔Ⅵ3-2-3-3。

支座公头Ⅰ3-2-2凸起板Ⅰ3-2-2-8插入支座母头3-2-1的腋槽Ⅰ3-2-1-5中，双销孔Ⅰ3-2-1-1、双销孔Ⅱ3-2-1-2、双销孔Ⅲ3-2-1-3分别与单销孔Ⅰ3-2-2-1、单销孔Ⅱ3-2-2-2、单销孔Ⅲ3-2-2-3对正，通过三个支座插销3-2-4将支座公头Ⅰ3-2-2连接在支座母头3-2-1上；或通过一个支座插销3-2-4插入双销孔Ⅱ3-2-1-2和单销孔Ⅱ3-2-2-2中将支座公头Ⅰ3-2-2连接在支座母头3-2-1上，或支座公头Ⅱ3-2-3凸起板Ⅱ3-2-3-5插入支座母头3-2-1的腋槽Ⅰ3-2-1-5中，双销孔Ⅰ3-2-1-1、双销孔Ⅱ3-2-1-2、双销孔Ⅲ3-2-1-3分别与单销孔Ⅳ3-2-3-1、单销孔Ⅴ3-2-3-2、单销孔Ⅵ3-2-3-3对正，通过三个支座插销3-2-4将支座公头Ⅱ3-2-3连接在支座母头3-2-1上；或通过一个支座插销3-2-4插入双销孔Ⅱ3-2-1-2和单销孔Ⅴ3-2-3-2中将支座公头Ⅱ3-2-3连接在支座母头3-2-1上。

悬托架3-3包括悬链3-3-1、轴套3-3-2、转轴3-3-3、平垫块3-3-4、弧面垫块3-3-5；两条悬链3-3-1的底端分别固定一个轴套3-3-2，平垫块3-3-4或弧面垫块3-3-5固定在转轴3-3-3上，转轴3-3-3的两外伸端分别穿过两个轴套3-3-2。

如图9、图10所示，一种空间结构节点火灾行为实验方法，火灾下节点力学行为实验步骤如下：

第一步、板式节点试件8配支座公头Ⅰ3-2-2，或焊接球节点试件9配支座公头Ⅱ3-2-3，

将板式节点试件8的六个工字型梁8-1自由端分别插入六个支座公头Ⅰ3-2-2中，支座公头Ⅰ3-2-2的两片试件板Ⅰ3-2-2-4的试件栓孔3-2-2-6分别与工字型梁8-1上下翼缘的孔对正，插入腋槽Ⅱ3-2-2-7中的工字型梁8-1腹板的孔分别与两片试件板Ⅱ3-2-2-5的试件栓孔3-2-2-6对正，通过螺栓将六个支座公头Ⅰ3-2-2分别固定在板式节点试件8的六个工字型梁8-1自由端上，或将焊接球节点试件9的六个圆钢管9-1自由端分别插入六个支座公头Ⅱ3-2-3的环形浅槽3-2-3-4中并焊接固定。

第二步、实验装置准备，将四个插销Ⅰ1-1-2分别从所在的销孔Ⅰ1-1-3中拔出，将提升索Ⅰ1-3从立柱1-1的索把Ⅰ1-1-1上解开，同步缓慢放松数根提升索Ⅰ1-3，将提升装置Ⅱ2高度缓慢降至数个安全滑道2-4底端接触地面的位置，将数个安全插销2-4-4分别从数个安全销孔2-4-5中拔出，将数个插销Ⅱ2-4-2分别从数个销孔Ⅲ3-1-3和销孔Ⅱ2-4-3中拔出，将提升索Ⅱ2-3从安全滑道2-4的索把Ⅱ2-4-1上解开，同步缓慢放松数根提升索Ⅱ2-3，将加载装置3高度缓慢降至接触地面的位置。

第三步、实验试件安装，支座母头3-2-1与支座公头3-2-2连接，将与板式节点试件8连接的六个支座公头Ⅰ3-2-2的凸起板Ⅰ3-2-2-8，分别插入加载装置3六个H截面型钢3-1-5上分别固定的支座母头3-2-1两片倒角板3-2-1-4间的腋槽Ⅰ3-2-1-5中，凸起板Ⅰ3-2-2-8的单销孔Ⅰ3-2-2-1、单销孔Ⅱ3-2-2-2、单销孔Ⅲ3-2-2-3与两片倒角板3-2-1-4的双销孔Ⅰ3-2-1-1、双销孔Ⅱ3-2-1-2、双销孔Ⅲ3-2-1-3对正，并分别通过三个支座插销3-2-4将六个支座公头Ⅰ3-2-2固定在六个支座母头3-2-1上，实现板式节点试件8的固接边界条件模拟，或分别用一个支座插销3-2-4插入单销孔Ⅱ3-2-2-2、双销孔Ⅱ3-2-1-2中，将六个支座公头Ⅰ3-2-2固定在六个支座母头3-2-1上，实现板式节点试件8的铰接边界条件模拟，或将与焊接球节点试件9连接的六个支座公头Ⅱ3-2-3的凸起板Ⅱ3-2-3-5分别插入加载装置3六个H截面型钢3-1-5上分别固定的支座母头3-2-1两片倒角板3-2-1-4间的腋槽Ⅰ3-2-1-5中，凸起板Ⅱ3-2-3-5的单销孔Ⅳ3-2-3-1、单销孔Ⅴ3-2-3-2、单销孔Ⅵ3-2-3-3分别与双销孔Ⅰ3-2-1-1、双销孔Ⅱ3-2-1-2、双销孔Ⅲ3-2-1-3对正，并分别通过三个支座插销3-2-4将六个支座公头Ⅱ3-2-3固定在六个支座母头3-2-1上，实现焊接球节点试件9的固接边界条件模拟，或分别用一个支座插销3-2-4插入单销孔Ⅴ3-2-3-2、双销孔Ⅱ3-2-1-2中，将六个支座公头Ⅱ3-2-3固定在六个支座母头3-2-1上，实现焊接球节点试件9的铰接边界条件模拟。

第四步、配置荷载，初步提升实验试件，将砝码均匀的放置于加载装置3H截面环梁3-1上的配重槽3-1-1中，同步缓慢提升数根提升索Ⅱ2-3，将H截面环梁3-1的高度升至实验方案指定位置，将数个插销Ⅱ2-4-2分别穿过处于相同高度的三个销孔Ⅱ2-4-3并插入三个销孔Ⅲ3-1-3内，将数根提升索Ⅱ2-3的自由端分别系在辅助滑道2-4的索把Ⅱ2-4-1上，将三个安全插销2-4-4分别插入三个安全销孔2-4-5内。

第五步、安装测试仪器、悬托架、烟气围护装置，按照实验方案确定的测点布置位置，在板式节点试件8或焊接球节点试件9上设置温度采集器和位移采集器，温度采集器和位移采集器与数据监测储存装置用导线连接。

将六对悬链3-3-1下端转轴3-3-3上固定的平垫块3-3-4分别托住六根工字型梁8-1的底面，或六对悬链3-3-1下端转轴3-3-3上固定的弧面垫块3-3-5分别托住六根圆钢管9-1的底面，将烟气围护装置5设置在H截面环梁3-1上，将六个悬托架3-3的每对悬链3-3-1上端分别穿过烟气围护装置5上的六对穿链孔5-3连接在内圈梁2-1-5下表面。

第六步、实验试件就位，同步缓慢提升数根提升索Ⅰ1-3，将提升装置Ⅱ2的高度升至实验方案指定位置，将四个插销Ⅰ1-1-2分别插入升降套头2-1-1下方邻近的立柱1-1上的销孔Ⅰ1-1-3内，将数根提升索Ⅰ1-3的自由端分别系在立柱1-1的索把Ⅰ1-1-1上。

第七步、火源装置预备，沿着滑道7拖动滑车6，使火源装置4位于板式节点试件8或焊接球节点试件9的几何中心点正下方，在按照实验方案准备的木垛4-4底部插入数根浸油木条，数根浸油木条的外露端连接点火引信，将电子磅秤4-1与数据监测储存装置用导线连接。

第八步、施加荷载，启动实验仪器，将插销Ⅱ2-4-2分别从销孔Ⅲ3-1-3和销孔Ⅱ2-4-3中缓慢同步拔出，将提升索Ⅱ2-3从立辅助滑道2-4的索把Ⅱ2-4-1上缓慢同步解开，启动电子磅秤4-1，启动数据监测储存装置，观察温度测点、位移测点以及电子磅秤4-1示数的实时数据变化情况。

第九步、点火，开始实验，将数据监测储存装置数据重置并开始监测、存储，同时引燃点火引信。

第十步、实验结束，按照实验方案确定的实验时长控制因素，在实验即将结束时，扑灭木垛剩余灰烬，实验结束，按照实验方案，待板式节点试件8或焊接球节点试件9测点温度下降到指定数值后，数据监测储存装置存储每个温度测点、位移测点及电子磅秤示数随时间变化的数据，关闭数据监测储存装置，实验完成。

火灾下节点温升行为实验步骤如下：

第一步~第三步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第一步~第三步。

第四步、初步提升实验试件，同步缓慢提升数根提升索Ⅱ2-3，将H截面环梁3-1的高度升至实验方案指定位置，将数个插销Ⅱ2-4-2分别穿过处于相同高度的三个销孔Ⅱ2-4-3并插入三个销孔Ⅲ3-1-3内，将数根提升索Ⅱ2-3的自由端分别系在辅助滑道2-4的索把Ⅱ2-4-1上，将三个安全插销2-4-4分别插入三个安全销孔2-4-5内。

第五步、安装测试仪器、烟气围护装置，按照实验方案确定的测点布置位置，在板式节点试件8或焊接球节点试件9上设置温度采集器，温度采集器与数据监测储存装置用导线连接；

将烟气围护装置5设置在H截面环梁3-1上，将烟气围护装置5上的六对穿链孔5-3封堵。

第六步~第七步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第六步~第七步。

第八步、启动实验仪器，启动电子磅秤4-1，启动数据监测储存装置，观察温度测点以及电子磅秤4-1示数的实时数据变化情况。

第九步~第十步同上述火灾下节点力学行为实验步骤的第九步~第十步。

板式节点试件8包括：工字型梁8-1、节点盘8-2、连接栓8-3，六根工字型梁8-1与节点盘8-2通过数个连接栓8-3连接。

焊接球节点试件9包括：圆钢管9-1、空心钢球9-2，六根圆钢管9-1与空心钢球9-2分别焊接。

烟气围护装置5还包括在H截面环梁3-1外侧下部的六个边缘分别设挡烟垂幔，垂幔采用防火纤维布。

本发明所提供的立柱1-1可为钢柱、钢混组合柱。当立柱1-1表面为钢时，可在朝向火源装置4的表面采用喷涂防火涂料或使用防火板、防火棉毡包覆等方法进行临时防火保护，立柱1-1的截面形状可按实际情况选择。

销孔Ⅰ1-1-3可以0.5m、0.75m、1.0m为设置间距，销孔Ⅱ2-4-3可以0.1m、0.15m、0.2m为设置间距。

提升架2-1、安全滑道2-4可使用钢材。当提升架2-1、安全滑道2-4表面为钢时，可在朝向火源装置4的表面采用喷涂防火涂料或使用防火板、防火棉毡包覆等方法进行临时防火保护；提升架2-1中的子部件截面形状可按实际情况选择。

H截面环梁3-1、平垫块3-3-4、弧面垫块3-3-5可使用钢材。当H截面环梁3-1、平垫块3-3-4、弧面垫块3-3-5表面为钢时，可在朝向火源装置4的表面采用喷涂防火涂料或使用防火板、防火棉毡包覆等方法进行临时防火保护。

加载装置3距地面的升降高度为2m~30m。

支座3-2的外观样式可按实际情况设计。

垫块应与所承托试件的下表面贴合，不限于平垫块3-3-4、弧面垫块3-3-5两种。

本发明所提供的火源装置4为优选的火源实例，木垛4-4可按照实验方案的计算用量并进行加工，亦可以采用能够提供不同火灾规模的气体火源，油类火源或采用火灾规模与燃烧时长均可控的火源；

火源装置4提供的火灾规模为0.5MW~15MW；油类燃料的种类可为汽油、煤油、柴油、正庚烷。

本专利所提供的烟气围护装置5为优选的烟气围护实例，亦可采用双层防火纤维布夹防火棉或仅采用单层较厚的防火棉，等。

本专利所提供的板式节点试件8、焊接球节点试件9为优选的空间结构节点实例，亦可对其它样式的空间结构节点试件开展实验研究。

本专利所提供的支座公头Ⅰ3-2-2、支座公头Ⅱ3-2-3仅为配合板式节点试件8、焊接球节点试件9使用的优选支座公头实例，亦可针对其它样式的空间结构节点试件开展不同的设计、制作。

温度采集器可为镍硅-镍铬铠装热电偶，等。

位移采集器可为拉线式位移计，等。

数据监测储存装置可为电脑与Agilent（安捷伦）34970A型采集器联用，等。