一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置及使用方法与流程

本发明涉及建筑结构防火领域，具体涉及用于工业与民用建筑的结构构件开展模拟火灾作用下温升行为及耐火性能研究的一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置及使用方法。

背景技术

英国pd7974-1:2003提出了对部分建筑场所进行设定火灾时可考虑的火灾荷载密度取值，例如办公场所的平均值可采用420mj/m²，同时也提出了可考虑的单位面积热释放速率取值，例如办公场所可采用290kw/m²。

利用“火灾荷载密度”作为依据开展建筑构件的模拟火灾实验研究时，常将资料提供的取值（单位mj/m²）与构件所在建筑场所的地面面积（单位m²）相乘，并且除以木材的热值（单位mj/kg）及密度（单位kg/m³）后换算为一定体积的木垛作为火源，此方法以燃烧物完全燃烧所释放的热量与场地面积的比值来满足资料取值，可研究一次模拟建筑火灾的全过程（包括发生、增长、完全发展、衰减和熄灭阶段）中建筑构件的温升行为及耐火性能；

利用“单位面积热释放速率”作为依据开展建筑构件的模拟火灾实验研究时，首先确定燃烧面的面积（单位m²），然后将燃烧面的面积乘以资料取值（单位kw/m²），并且除以燃气的热值（单位mj/kg）及密度（单位kg/m³），得到需要提供的燃气流量（单位m³/s）。此方法以标准中提供的一定纯度燃气的热值为依据并假设燃气能够完全燃烧，可通过调节燃气的流量研究不同单位面积热释放速率下（即不同火灾规模下）建筑构件的温升行为及耐火性能，相当于使用木垛火源时直接进入完全发展阶段（热释放速率稳定），具有稳定、可计量、调节的特点。

在建筑制品消防检测领域，《火灾试验表面制品的实体房间火试验方法》（gb/t25207-2010）、《复合夹芯板建筑体燃烧性能试验第1部分：小室法》（gb/t25206.1-2014）、《复合夹芯板建筑体燃烧性能试验第2部分：大室法》（gb/t25206.2-2010）均提供了一种平面正方形的箱式点火源燃烧器结构，其钢制的箱体顶面敞开，底面中心开圆孔与丙烷进气管连接，内部自下而上依次放置黄铜丝网（铜丝纱布）—粗砂（砂砾）—黄铜丝网—细沙。给出的箱体样例高宽比均在1/2~1之间，连同箱体内的填充物一同起到保证燃烧口气流均匀分布的作用。

在模拟火源设计领域，专利201010556982.4针对不同制品燃烧性能测试中所用点火源能够模拟潜在真实火源的需求，提供了一种预混/非预混使用多种气源、配合有多种可选燃烧器、电子程序自动反馈控制的模拟火源流量控制方法。该专利的特点为：（1）燃烧器针对燃烧性能测试中的点火过程，强调复现潜在真实火源燃烧形态，不需要一定燃烧面积内火焰均匀，仅需使用一个燃烧器点火；（2）热释放速率需求小，仅为0~50kw；（3）对潜在真实火源燃烧发展过程采取程序自动复现模拟。

在火灾安全技术领域，201710012629.1专利的申请，为了克服前人在稳定火焰燃烧特性研究中“模拟火源的燃烧器均由单个燃烧器构成，改变一种火源尺寸就需要设计一个新的燃烧器，不够经济”和“平面长宽比较大的燃烧器，通常纵向两个末端没有可燃气流，导致火焰均匀性差”的不足，对前述标准中燃烧器的外形进行了改进，并通过多个正方形开口燃烧器不同组合方式的摆放来改进上述不足。

在土木工程领域，专利201621101949.1针对开展结构构件温升试验需要能够提供恒定火灾规模的火源的需求，提供了一种在燃烧过程中能够维持油类燃料液面高度恒定的火源装置。该装置漏斗形燃烧器敞口呈锥形，油类燃料处于不同液面高度时有不同的燃烧面面积，因此在不同的实验中，是通过改变燃烧面面积来获得不同的恒定火灾规模的，且由于油类燃料的特性，单位面积热释放速率无法人工调节。

总结以上现有技术可以发现：

1、目前尚未有从建筑构件受“单位面积热释放速率”模拟火灾作用下温升行为及耐火性能研究的需求角度出发研发的燃气火源装置。

2、已有的保证燃烧口燃气均匀的气体燃烧器均需要通过较大的高宽比来满足到达燃烧口的气流均匀分布的目标。

3、虽然在气体燃烧器底部与进气管之间设有黄铜丝网或钢丝网垫，但均不能避免沙屑渗入进气管道。

4、多个正方形燃烧器的组合使用，缺少保证不同燃烧器流出的燃气流量一致的设计，进而难以基于“单位面积热释放速率”对建筑构件开展温升行为及耐火性能研究。

5、多个贴临使用的燃烧器相互之间能否确保靠紧对于火焰高度有较大影响，尚未有针对这一需求的硬件设计考虑。

技术实现要素：

鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明提供了一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置及使用方法。

本发明克服了现有技术中：未有从建筑结构构件开展基于单位面积热释放速率控制下温升行为及耐火性能研究需求设计的燃气火源装置；仅通过较大的高宽比来满足从气体燃烧器底部中心进入的燃气扩散到燃烧口变得均匀的单一方案；未考虑长期放置或挪动引起的沙屑透过黄铜丝网或钢丝网垫（过滤网）进入进气管道造成淤积的可能；组合使用多个燃烧器，未能提供保证不同燃烧器之间溢出的燃气流量一致的设计；贴临使用多个气体燃烧器，未能提供保证相互之间靠紧程度可靠性的设计。

本发明能够对建筑结构中的梁、板、柱、特殊样式节点等构件开展不同放置方式下的温升行为及耐火性能研究，气体燃烧器仅需要较小的高宽比即可实现溢出燃烧口的气流均匀，长期放置或挪动引起的沙屑渗过过滤网现象不会阻塞进气道且能得到及时清理，各个燃烧器流出的燃气流量一致在设计上得到了配气装置的保证，相邻使用的气体燃烧器能够确保靠紧得到了移动托架的保证。

获得的建筑构件在不同单位面积热释放速率火灾规模下的温升和耐火性能数据可用于指导构件的防火设计、耐火性能评价、可接受的可燃物热释放速率密度以及对构件周围的消防设施进行优化布置，还可将获得的数据输入有限元软件用于火灾下构件及建筑结构整体的安全性分析，进而评估潜在火灾下构件及建筑结构的耐火性能是否满足要求及发生坍塌破坏风险。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置，包括燃烧器、移动托架、配气装置；

所述燃烧器包括正方形的围框ⅰ、隔砂筛网、正方形的围框ⅱ、底盘、l形垫脚ⅰ、支撑短杆、输气弯管、x型匀气盘管或回字型匀气盘管或王字型匀气盘管；

所述隔砂筛网和底盘均为正方形板状，在隔砂筛网的板面上矩阵式排列数个出气孔ⅰ；

所述底盘的板面中心设有弯管孔，沿底盘的板面四周设有一圈边缘凸起，边缘凸起的边长尺寸小于底盘的板面边长尺寸，在底盘的下板面四个角部，分别焊接一个l形垫脚ⅰ，四个l形垫脚ⅰ的外侧立面分别与底盘的外周面处于一个立面；

所述x型匀气盘管包括四根等长且一端封闭一端敞开的匀气支管ⅰ，在每根匀气支管ⅰ横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅱ，四根匀气支管ⅰ的敞开端焊接在一起构成x型且处于同一水平面，在四根匀气支管ⅰ连接处的上面竖直焊接有支撑短杆，在四根匀气支管ⅰ连接处的下面焊接有输气弯管，输气弯管的内腔与每根匀气支管ⅰ的内腔及表面上的数个出气孔ⅱ相通；

所述回字型匀气盘管包括四根等长且一端封闭一端敞开的匀气总管ⅰ、四组两端为敞开端呈直角形的短匀气支管和四组两端为敞开端呈直角形的长匀气支管，在每组短匀气支管横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅲ，在每组长匀气支管横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅳ，四根匀气总管ⅰ的敞开端焊接在一起构成十字型且处于同一水平面，在四根匀气总管ⅰ连接处的上面竖直焊接有支撑短杆，在四根匀气总管ⅰ连接处的下面焊接有输气弯管，在相邻的每两根匀气总管ⅰ之间，从内向外间隔的焊接有四组短匀气支管和四组长匀气支管，四组短匀气支管和四组长匀气支管在同一水平面上构成回字形，四组短匀气支管的内腔及表面上的数个出气孔ⅲ和四组长匀气支管的内腔及表面上的数个出气孔ⅳ分别与每根匀气总管ⅰ的内腔、输气弯管的内腔相通；

所述王字型匀气盘管包括两端封闭的匀气总管ⅱ和数根等长且一端封闭一端敞开的匀气支管ⅱ，在每根匀气支管ⅱ横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅴ，在匀气总管ⅱ中间处的上面竖直焊接有支撑短杆，在匀气总管ⅱ中间处的下面焊接有输气弯管，在匀气总管ⅱ两侧，分别间隔的焊接有数根匀气支管ⅱ，两侧的数根匀气支管ⅱ呈一一对应设置，数根匀气支管ⅱ在同一水平面上构成王字型，数根匀气支管ⅱ的内腔及表面上的数个出气孔ⅴ分别与匀气总管ⅱ的内腔、输气弯管的内腔相通；

所述正方形的围框ⅰ固定在正方形的围框ⅱ上方，所述隔砂筛网固定在正方形的围框ⅰ和正方形的围框ⅱ内壁之间，正方形的围框ⅱ的下端通过一层耐高温密封胶套装在底盘一圈边缘凸起外侧的底盘板面上，在底盘和隔砂筛网之间的正方形的围框ⅱ内设置x型匀气盘管，与x型匀气盘管连接的输气弯管伸出底盘的弯管孔外，在弯管孔内表面和输气弯管外表面间绕圆周进行通焊，与x型匀气盘管连接的支撑短杆与隔砂筛网下表面中心处接触顶紧；

或，在底盘和隔砂筛网之间的正方形的围框ⅱ内设置回字型匀气盘管，与回字型匀气盘管连接的输气弯管伸出底盘的弯管孔外，在弯管孔内表面和输气弯管外表面间绕圆周进行通焊，与回字型匀气盘管连接的支撑短杆与隔砂筛网下表面中心处接触顶紧；

或，在底盘和隔砂筛网之间的正方形的围框ⅱ内设置王字型匀气盘管，与王字型匀气盘管连接的输气弯管伸出底盘的弯管孔外，在弯管孔内表面和输气弯管外表面间绕圆周进行通焊，与王字型匀气盘管连接的支撑短杆与隔砂筛网下表面中心处接触顶紧；

所述移动托架包括主托梁、横托梁、纵托梁、l型垫脚ⅱ、支撑腿、止滑轮；

四根所述主托梁焊接在一起构成正方形的托架框，在左右两根主托梁之间，间隔的焊接有数根横托梁，在前后两根主托梁与邻近的横托梁之间及数根依次相邻的横托梁之间，分别间隔对称的焊接有数根纵托梁，构成数个大小相等正方形的燃烧器支架区域；

在横托梁和纵托梁数个交汇点处的上表面分别装有背靠背固定的四个l型垫脚ⅱ，且同一交汇点处相邻l型垫脚ⅱ相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ厚度；

在主托梁和纵托梁数个交汇点处的上表面分别装有背靠背固定的两个l型垫脚ⅱ，且同一交汇点处两个l型垫脚ⅱ相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ厚度，且两个l型垫脚ⅱ的非相对立面分别与所在主托梁外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ的厚度；

在主托梁和横托梁数个交汇点处的上表面分别装有背靠背固定的两个l型垫脚ⅱ，且同一交汇点处两个l型垫脚ⅱ相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ厚度，且两个l型垫脚ⅱ的非相对立面分别与所在主托梁外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ的厚度；

在每两根主托梁交汇点处的上表面分别装有一个l型垫脚ⅱ，且每个l型垫脚ⅱ的两个外侧立面分别与每根主托梁外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ的厚度；

每横排的数个l型垫脚ⅱ均有一个外侧立面对齐于同一横向立面，每纵列的数个l型垫脚ⅱ均有一个外侧立面对齐于同一纵向立面，且围绕每个燃烧器支架区域的四个l型垫脚ⅱ的外缘构成的正方形大小等于所述底盘的下板面四个角部的四个l形垫脚ⅰ的内缘构成的正方形大小；

四条支撑腿的上端固定于能够保持移动托架平衡的横托梁和纵托梁的交汇点处下表面，四条支撑腿的下端分别连接一个止滑轮；

所述配气装置包括一端封闭一端敞开的配气总管、配气支管、输气管；

数根配气支管的一端分别间隔的焊接在配气总管上面，数根配气支管的另一端分别连接一根输气管，每根配气支管自下向上依次安装一只启闭阀、一只调节阀和一只流量计，在配气总管敞开端燃气进口与相邻的配气支管之间，依次安装一只总起闭阀、一只总调节阀、一只总流量计；

移动托架和配气装置分别放置于试验场地坪上，在移动托架上的数个燃烧器支架区域内，分别安装一个含有x型匀气盘管的燃烧器或含有回字型匀气盘管的燃烧器或含有王字型匀气盘管的燃烧器，每个燃烧器的四个l形垫脚ⅰ的底面分别与主托梁、横托梁和纵托梁的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ的内侧立面与围绕燃烧器支架区域的四个l型垫脚ⅱ的外侧立面贴紧，数个含有x型匀气盘管的燃烧器或数个含有回字型匀气盘管的燃烧器或数个含有王字型匀气盘管的燃烧器的输气弯管敞开端分别通过输气管与数根配气支管另一端一对一连接。

一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置的使用方法，其特征在于，建筑构件中的柱构件实验步骤如下：

第一步、固定移动托架及配气装置安全检查，将移动托架放置于试验场地坪指定位置后，依次固定四个止滑轮，依次检查确保配气总管的总起闭阀、总调节阀，数根配气支管的启闭阀、调节阀均处于关闭状态；

第二步、燃烧器安装、连接及清理，根据使用方案，将八个含有x型匀气盘管的燃烧器或八个含有回字型匀气盘管的燃烧器或八个含有王字型匀气盘管的燃烧器，呈口字型放置于移动托架一角的八个燃烧器支架区域上，每个燃烧器的四个l形垫脚ⅰ的底面分别与主托梁、横托梁和纵托梁的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ的内侧立面与围绕燃烧器支架区域的四个l型垫脚ⅱ的外侧立面贴紧，将每个燃烧器的输气弯管敞开端分别通过各自连接的输气管与配气装置的八个配气支管另一端一对一连接；

将八个燃烧器分别从围框ⅱ与底盘的胶结部位打开，确认每个燃烧器底盘上是否存有沙屑并进行清理，然后再分别将八个燃烧器的围框ⅱ下端通过一层耐高温密封胶套装在对应的底盘一圈边缘凸起外侧的底盘板面上，在八个燃烧器内的隔砂筛网与围框ⅰ构成的空槽内填多层砂粒直至与围框ⅰ上表面平齐；

第三步、燃烧器点火、设定使用工况0及调试，按公式q=a*h/h/ρ将使用方案中使用工况0对应的单位面积热释放速率换算为总的燃气流量，式中：q为标况下总的燃气流量，单位m³/h；a为燃烧面面积，单位m²；h为单位面积热释放速率，单位kw/m²；h为标况下燃气的热值，单位mj/kg；ρ为标况下燃气的密度，单位kg/m³；

将配气总管的敞开端接燃气源，保持配气总管的总启闭阀关闭，分别调节所使用的八个配气支管的调节阀至一定开度并打开相应的启闭阀，打开总启闭阀，在将总调节阀逐步打开的同时点燃各燃烧器，通过调节总调节阀并读取总流量计示数，将配气总管中的燃气流量调整到使用工况0对应的总的燃气流量，并将总调节阀停留在此位置，观察所使用的八个配气支管上各流量计的示数，通过微调各调节阀使各流量计的示数一致，待各流量计示数稳定后，关闭总启闭阀，各燃烧器熄火；

第四步、安装柱试件及开展柱试件实验，按照使用方案，将柱试件置于八个燃烧器中间空位的燃烧器支架区域内后固定于地坪上，打开总启闭阀的同时点燃各燃烧器并开始记录柱试件表面各测点温度变化，总流量计显示使用工况0对应的总的燃气流量后燃烧进入使用工况0下的稳定阶段；根据使用方案在时刻tn将总调节阀调节至使用工况n对应的总的燃气流量，当总流量计显示使用工况n对应的总的燃气流量后燃烧进入使用工况n下的稳定阶段，按照使用方案执行完毕n个单位面积热释放速率使用工况后，依次关闭各启闭阀，最终关闭总启闭阀并停止记录柱试件表面各测点温度；

本使用方案考察了不同单位面积热释放速率使用工况下柱试件表面不同位置的温度变化情况，当只执行一个特定使用工况时，可以获得柱试件表面温度随时间的温升变化；当按照时间间隔执行单位面积热释放速率不断增大的n个使用工况时，可以获得柱试件表面达到某个温度阈值时对应的使用工况n，用以判断柱试件的耐火性能，上述使用方案还均能获得模拟火灾条件下不同时刻柱试件表面温度的非均匀分布情况；

建筑构件中的梁构件实验步骤如下：

第一步、固定移动托架及配气装置安全检查与柱试件的实验步骤一相同；

第二步、燃烧器安装、连接及清理，根据使用方案，将八个含有x型匀气盘管的燃烧器或含有回字型匀气盘管的燃烧器或含有王字型匀气盘管的燃烧器，呈数量相等的两排相互贴临放置于移动托架的一侧的八个燃烧器支架区域上，每个燃烧器的四个l形垫脚ⅰ的底面分别与主托梁、横托梁和纵托梁的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ的内侧立面与围绕燃烧器支架区域的四个l型垫脚ⅱ的外侧立面贴紧，燃烧器的连接及清理与柱试件的实验步骤二相同；

第三步、燃烧器点火、设定使用工况0及调试与柱试件的实验步骤三相同；

第四步、安装梁试件及开展梁试件实验，按照使用方案，沿着八个燃烧器所形成大矩形的长边方向用吊线将梁试件悬挂且位于八个燃烧器中心正上方的一定高度处，开展梁试件实验与柱试件的实验步骤四相同；

本使用方案考察了不同单位面积热释放速率使用工况下梁试件表面不同位置的温度变化情况，当只执行一个特定使用工况时，可以获得梁试件表面温度随时间的温升变化；当按照时间间隔执行单位面积热释放速率不断增大的n个使用工况时，可以获得梁试件表面达到某个温度阈值时对应的使用工况n，用以判断梁试件的耐火性能，上述使用方案还均能获得模拟火灾条件下不同时刻梁试件表面温度的非均匀分布情况。

本发明的有益效果是：本发明的火源装置具有使用安全性高、使用组合情况多样、适用构件种类多、实验控制方便、火源功率精度高等特点。

通过总调节阀与总流量计的联合使用，可在试验过程中增大或减小燃气流量，获得不同单位面积热释放速率的模拟火灾，可在100kw/m²~2.5mw/m²范围内调节。

通过隔砂筛网、正方形的围框ⅱ和底盘构成的空腔，可以使燃气迅速均匀扩散，减小了燃烧器的“高宽比”，可在控制在1/3~1/2范围内。

通过在匀气支管横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔设置出气孔的设计，避免了沙屑进入进气管道。

通过配气装置的配气支管设计，可以保证流入每个燃烧器的燃气流量一致，避免了配气总管管路粘滞阻力等因素造成的各燃烧器实际消耗燃气流量的差异。

通过相邻l型垫脚ⅱ之间的缝隙等于两倍的l形垫脚ⅰ厚度设计，以及每个燃烧器的四个l形垫脚ⅰ的底面分别与主托梁、横托梁和纵托梁的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ的内侧立面与围绕燃烧器支架区域的四个l型垫脚ⅱ的外侧立面贴紧的结构设计，保证了两个燃烧器相邻放置时之间没有空气被火焰卷吸，进而影响火焰高度。

通过正方形的围框ⅱ的下端通过一层耐高温密封胶套装在底盘一圈边缘凸起外侧的底盘板面上的粘合设计，可以定期的对积聚于底盘面板上表面的沙屑进行清理。

通过燃烧器在移动托架上的不同放置方式，可以对多种建筑构件开展基于单位面积热释放速率的模拟火灾试验。

x型匀气盘管或回字型匀气盘管或王字型匀气盘管均可适用于平面形状为正方形的燃烧器，其中：x型匀气盘管特别适用于正方形边长不大于1.0m的燃烧器；回字型匀气盘管特别适用于正方形边长大于1.0m、小于2.0m的燃烧器；王字型匀气盘管在可替代回字型匀气盘管用途的同时还特别适用于平面形状为矩形且长宽比大于1、不大于2的燃烧器，较好的匀气效果已被实验所证实。

本发明适用于多种不同样式建筑构件开展基于单位面积热释放速率的模拟火灾下温升行为和耐火性能研究所需的燃体火源装置，能够为构件的防火设计、耐火性能评价等科学研究和工程实践现实需求服务，具有巨大的社会公共安全效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明燃烧器的结构示意图；

图3为本发明围框ⅰ、隔砂筛网、围框ⅱ结构的分解示意图；

图4为本发明底盘的结构示意图；

图5为本发明x型匀气盘管的结构示意图；

图6为本发明x型匀气盘管的结构仰视图；

图7为本发明底盘、围框ⅱ和x型匀气盘管的安装示意图；

图8为本发明回字型匀气盘管的结构示意图；

图9为本发明回字型匀气盘管的结构仰视图；

图10为本发明底盘、围框ⅱ和回字型匀气盘管的安装示意图；

图11为本发明王字型匀气盘管的结构示意图；

图12为本发明王字型匀气盘管的结构仰视图；

图13为本发明底盘、围框ⅱ和王字型匀气盘管的安装示意图；

图14为本发明移动托架的结构示意图；

图15为本发明配气装置的结构示意图；

图16为本发明用于柱试件的实施方式示意图；

图17为本发明用于梁试件的实施方式示意图。

具体实施方式

如图1至图15所示，一种建筑构件模拟火灾实验用火源装置，包括燃烧器1、移动托架2、配气装置3。

燃烧器1包括正方形的围框ⅰ1-1、隔砂筛网1-2、正方形的围框ⅱ1-3、底盘1-4、l形垫脚ⅰ1-5、支撑短杆1-6、输气弯管1-7、x型匀气盘管1-8或回字型匀气盘管1-9或王字型匀气盘管1-10。

隔砂筛网1-2和底盘1-4均为正方形板状，在隔砂筛网1-2的板面上矩阵式排列数个出气孔ⅰ1-2-1。

在底盘1-4的板面中心设有弯管孔1-4-1，沿底盘1-4的板面四周设有一圈边缘凸起1-4-2，边缘凸起1-4-2的边长尺寸小于底盘1-4的板面边长尺寸，在底盘1-4的下板面四个角部，分别焊接一个l形垫脚ⅰ1-5，四个l形垫脚ⅰ1-5的外侧立面分别与底盘1-4的外周面均为一个立面。

x型匀气盘管1-8包括四根等长且一端封闭一端敞开的匀气支管ⅰ1-8-1，在每根匀气支管ⅰ1-8-1横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅱ1-8-1-1，四根匀气支管ⅰ1-8-1的敞开端焊接在一起构成x型且处于同一水平面，在四根匀气支管ⅰ1-8-1连接处的上面竖直焊接有支撑短杆1-6，在四根匀气支管ⅰ1-8-1连接处的下面焊接有输气弯管1-7，输气弯管1-7的内腔与每根匀气支管ⅰ1-8-1的内腔及表面上的数个出气孔ⅱ1-8-1-1相通。

回字型匀气盘管1-9包括四根等长且一端封闭一端敞开的匀气总管ⅰ1-9-1、四组两端为敞开端呈直角形的短匀气支管1-9-2和四组两端为敞开端呈直角形的长匀气支管1-9-3，在每组短匀气支管1-9-2横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅲ1-9-2-1，在每组长匀气支管1-9-3横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅳ1-9-3-1，四根匀气总管ⅰ1-9-1的敞开端焊接在一起构成十字型且处于同一水平面，在四根匀气总管ⅰ1-9-1连接处的上面竖直焊接有支撑短杆1-6，在四根匀气总管ⅰ1-9-1连接处的下面焊接有输气弯管1-7，在相邻的每两根匀气总管ⅰ1-9-1之间，从内向外间隔的焊接有四组短匀气支管1-9-2和四组长匀气支管1-9-3，四组短匀气支管1-9-2和四组长匀气支管1-9-3在同一水平面上构成回字形，四组短匀气支管1-9-2的内腔及表面上的数个出气孔ⅲ1-9-2-1和四组长匀气支管1-9-3的内腔及表面上的数个出气孔ⅳ1-9-3-1分别与每根匀气总管ⅰ1-9-1的内腔、输气弯管1-7的内腔相通。

王字型匀气盘管1-10包括两端封闭的匀气总管ⅱ1-10-1和十根等长且一端封闭一端敞开的匀气支管ⅱ1-10-2，在每根匀气支管ⅱ1-10-2横断面下半圆的中心，且沿长度方向间隔的设有数个出气孔ⅴ1-10-2-1，在匀气总管ⅱ1-10-1中间处的上面焊接有支撑短杆1-6，在匀气总管ⅱ1-10-1中间处的下面焊接有输气弯管1-7，在匀气总管ⅱ1-10-1两侧，分别间隔的焊接有五根匀气支管ⅱ1-10-2，两侧的五根匀气支管ⅱ1-10-2呈一一对应设置，匀气支管ⅱ1-10-2在同一水平面上构成王字型，数根匀气支管ⅱ1-10-2的内腔及表面上的数个出气孔ⅴ1-10-2-1分别与匀气总管ⅱ1-10-1的内腔、输气弯管1-7的内腔相通。

将正方形的围框ⅰ1-1焊接在正方形的围框ⅱ1-3上方，将隔砂筛网1-2焊接在正方形的围框ⅰ1-1和正方形的围框ⅱ1-3内壁之间，将正方形的围框ⅱ1-3的下端通过一层耐高温密封胶套装在底盘1-4一圈边缘凸起1-4-2外侧的底盘1-4板面上，在底盘1-4和隔砂筛网1-2之间的正方形的围框ⅱ1-3内设置x型匀气盘管1-8，与x型匀气盘管1-8连接的输气弯管1-7伸出底盘1-4的弯管孔1-4-1外，在弯管孔1-4-1内表面和输气弯管1-7外表面间绕圆周进行通焊，与x型匀气盘管1-8连接的支撑短杆1-6与隔砂筛网1-2下表面中心处接触顶紧，构成含有x型匀气盘管1-8的燃烧器1；

或，在底盘1-4和隔砂筛网1-2之间的正方形的围框ⅱ1-3内设置回字型匀气盘管1-9，与回字型匀气盘管1-9连接的输气弯管1-7伸出底盘1-4的弯管孔1-4-1外，在弯管孔1-4-1内表面和输气弯管1-7外表面间绕圆周进行通焊，与回字型匀气盘管1-9连接的支撑短杆1-6与隔砂筛网1-2下表面中心处接触顶紧，构成含有回字型匀气盘管1-9的燃烧器1；

或，在底盘1-4和隔砂筛网1-2之间的正方形的围框ⅱ1-3内设置王字型匀气盘管1-10，与王字型匀气盘管1-10连接的输气弯管1-7伸出底盘1-4的弯管孔1-4-1外，在弯管孔1-4-1内表面和输气弯管1-7外表面间绕圆周进行通焊，与王字型匀气盘管1-10连接的支撑短杆1-6与隔砂筛网1-2下表面中心处接触顶紧，构成含有王字型匀气盘管1-10的燃烧器1。

移动托架2包括主托梁2-1、横托梁2-2、纵托梁2-3、l型垫脚ⅱ2-4、支撑腿2-5、止滑轮2-6。

四根主托梁2-1焊接在一起构成正方形的托架框，在左右两根主托梁2-1之间，间隔的焊接有三根横托梁2-2，在前后两根主托梁2-1与邻近的横托梁2-2之间及三根依次相邻的横托梁2-2之间，分别间隔对称的焊接有三根纵托梁2-3，十二根纵托梁2-3和三根横托梁2-2将托架框分成十六个大小相等正方形的燃烧器支架区域2-7。

在横托梁2-2和纵托梁2-3九个交汇点处的上面分别装有背靠背固定的四个l型垫脚ⅱ2-4，且同一交汇点处相邻l型垫脚ⅱ2-4相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ1-5厚度，在主托梁2-1和纵托梁2-3六个交汇点处的上表面分别装有背靠背固定的两个l型垫脚ⅱ2-4，且同一交汇点处两个l型垫脚ⅱ2-4相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ1-5厚度，且两个l型垫脚ⅱ2-4的非相对立面分别与所在主托梁2-1外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ1-5的厚度。

在主托梁2-1和横托梁2-2六个交汇点处的上表面分别装有背靠背固定的两个l型垫脚ⅱ2-4，且同一交汇点处两个l型垫脚ⅱ2-4相对立面之间的缝隙宽度等于两倍的l形垫脚ⅰ1-5厚度，且两个l型垫脚ⅱ2-4的非相对立面分别与所在主托梁2-1外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ1-5的厚度。

在主托梁2-1四个交汇点处的上表面分别装有一个l型垫脚ⅱ2-4，且每个l型垫脚ⅱ2-4的两个外侧立面分别与每根主托梁2-1外侧立面的垂直距离等于l形垫脚ⅰ1-5的厚度。

每横排的八个l型垫脚ⅱ2-4均有一个外侧立面对齐于同一横向立面，每纵列的八个l型垫脚ⅱ2-4均有一个外侧立面对齐于同一纵向立面，

且围绕每个燃烧器支架区域2-7的四个l型垫脚ⅱ2-4的外缘构成的正方形大小等于所述底盘1-4的下板面四个角部的四个l形垫脚ⅰ1-5的内缘构成的正方形大小。

四条支撑腿2-5的上端固定于能够保持移动托架2平衡的横托梁2-2和纵托梁2-3的交汇点处下面，四条支撑腿2-5的下端分别连接一个止滑轮2-6。

配气装置3包括一端封闭一端敞开的配气总管3-1、配气支管3-2、输气管3-3。

十六根配气支管3-2的一端分别间隔的焊接在配气总管3-1上面，十六根配气支管3-2的另一端分别连接一根输气管3-3，每根配气支管3-2自下向上依次安装一只启闭阀3-2-1、一只调节阀3-2-2和一只流量计3-2-3，在配气总管3-1敞开端进口与相邻的配气支管3-2之间，依次安装一只总起闭阀3-1-1、一只总调节阀3-1-2、一只总流量计3-1-3。

移动托架2和配气装置3分别放置于试验场地地坪位置，在移动托架2上的十六个燃烧器支架区域2-7内，分别安装一个含有x型匀气盘管1-8的燃烧器1或含有回字型匀气盘管1-9的燃烧器1或含有王字型匀气盘管1-10的燃烧器1，每个燃烧器1的四个l形垫脚ⅰ1-5的底面分别与主托梁2-1、横托梁2-2和纵托梁2-3的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ1-5的内侧立面与围绕燃烧器支架区域2-7的四个l型垫脚ⅱ2-4的外侧立面贴紧。

十六个含有x型匀气盘管1-8的燃烧器1或十六个含有回字型匀气盘管1-9的燃烧器1或十六个含有王字型匀气盘管1-10的燃烧器1的输气弯管1-7敞开端分别通过输气管3-3与十六根配气支管3-2另一端一对一连接。

如图16、图17所示，一种建筑构件模拟火灾实验用燃气火源装置的使用方法，建筑构件中的柱构件5实验步骤如下：

第一步、固定移动托架及配气装置安全检查，将移动托架2放置于试验场地坪指定位置后，依次固定四个止滑轮2-4，依次检查确保配气总管3-1的总起闭阀3-1-1、总调节阀3-1-2，数根配气支管3-2的启闭阀3-2-1、调节阀3-2-2均处于关闭状态。

第二步、燃烧器安装、连接及清理，根据使用方案，将八个含有x型匀气盘管1-8的燃烧器1或八个含有回字型匀气盘管1-9的燃烧器1或八个含有王字型匀气盘管1-10的燃烧器1，呈口字型放置于移动托架2一角的八个燃烧器支架区域2-7上，每个燃烧器1的四个l形垫脚ⅰ1-5的底面分别与主托梁2-1、横托梁2-2和纵托梁2-3的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ1-5的内侧立面与围绕燃烧器支架区域2-7的四个l型垫脚ⅱ2-4的外侧立面贴紧，将每个燃烧器1的输气弯管1-7敞开端分别通过各自连接的输气管3-3与配气装置3的八个配气支管3-2另一端一对一连接；

将八个燃烧器1分别从围框ⅱ1-3与底盘1-4的胶结部位打开，确认每个燃烧器底盘1-4上是否存有沙屑并进行清理，然后再分别将八个燃烧器1的围框ⅱ1-3下端通过一层耐高温密封胶套装在对应的底盘1-4一圈边缘凸起1-4-2外侧的底盘1-4板面上，在八个燃烧器1内的隔砂筛网1-2与围框ⅰ1-1构成的空槽内填多层砂粒4直至与围框ⅰ1-1上表面平齐。

第三步、燃烧器点火、设定使用工况0及调试，假设八个燃烧器1总的燃烧面面积a为2m²，所使用燃气标况下的热值h为46.4mj/kg，标况下的密度ρ为2.012kg/m³，按公式q=a*h/h/ρ将使用方案中使用工况0对应的单位面积热释放速率500kw/m²换算为总的燃气流量38.56m³/h，式中：q为标况下总的燃气流量，单位m³/h；a为燃烧面面积，单位m²；h为单位面积热释放速率，单位kw/m²；h为标况下燃气的热值，单位mj/kg；ρ为标况下燃气的密度，单位kg/m³；

将配气总管3-1的敞开端接燃气源，保持配气总管3-1的总启闭阀3-1-1关闭，分别调节所使用的八个配气支管3-2的调节阀3-2-2至一定开度并打开相应的启闭阀3-2-1，打开总启闭阀3-1-1，在将总调节阀3-1-2逐步打开的同时点燃各燃烧器1，通过调节总调节阀3-1-2并读取总流量计3-1-3示数，将配气总管3-1中的燃气流量调整到使用工况0对应的燃气流量38.56m³/h，并将总调节阀3-1-2停留在此位置，观察所使用的八个配气支管3-2上各流量计3-2-3的示数，通过微调各调节阀3-2-2使各流量计3-2-3的示数一致，待各流量计3-2-3示数稳定后，关闭总启闭阀3-1-1，各燃烧器1熄火。

第四步、安装柱试件及开展柱试件实验，按照使用方案，将柱试件5置于八个燃烧器1中间空位的燃烧器支架区域2-7内后固定于地坪上，打开总启闭阀3-1-1的同时点燃各燃烧器1并开始记录柱试件5表面各测点温度变化，总流量计3-1-3显示使用工况0对应的总的燃气流量38.56m³/h后燃烧进入使用工况0下的稳定阶段；根据使用方案在时刻t1=500s将总调节阀3-1-2调节至使用工况1对应的总的燃气流量57.84m³/h，当总流量计3-1-3显示使用工况1对应的总的燃气流量57.84m³/h后燃烧进入使用工况1下的稳定阶段，按照使用方案执行完毕5个单位面积热释放速率使用工况后，依次关闭各启闭阀3-2-1，最终关闭总启闭阀3-1-1并停止记录柱试件5表面各测点温度；

本使用方案考察了不同单位面积热释放速率使用工况下柱试件5表面不同位置的温度变化情况，当只执行一个特定使用工况时，可以获得柱试件5表面温度随时间的温升变化；当按照时间间隔执行单位面积热释放速率不断增大的n个使用工况时，可以获得柱试件5表面达到温度阈值500℃时对应的使用工况n，用以判断柱试件5的耐火性能，上述使用方案还均能获得模拟火灾条件下不同时刻柱试件5表面温度的非均匀分布情况。

建筑构件中的梁构件6实验步骤如下：

第一步、固定移动托架及配气装置安全检查与柱试件5的实验步骤一相同。

第二步、燃烧器安装、连接及清理，根据使用方案，将八个含有x型匀气盘管1-8的燃烧器1或含有回字型匀气盘管1-9的燃烧器1或含有王字型匀气盘管1-10的燃烧器1，呈数量相等的两排相互贴临放置于移动托架2的一侧的八个燃烧器支架区域2-7上，每个燃烧器1的四个l形垫脚ⅰ1-5的底面分别与主托梁2-1、横托梁2-2和纵托梁2-3的上表面接触，四个l形垫脚ⅰ1-5的内侧立面与围绕燃烧器支架区域2-7的四个l型垫脚ⅱ2-4的外侧立面贴紧，燃烧器的连接及清理与柱试件5的实验步骤二相同。

第三步、燃烧器点火、设定使用工况0及调试与柱试件5的实验步骤三相同。

第四步、安装梁试件及开展梁试件实验，按照使用方案，沿着八个燃烧器1所形成大矩形的长边方向用吊线将梁试件6悬挂且位于八个燃烧器1中心正上方的一定高度处，开展梁试件6实验与柱试件5的实验步骤四相同；

本使用方案考察了不同单位面积热释放速率使用工况下梁试件6表面不同位置的温度变化情况，当只执行一个特定使用工况时，可以获得梁试件6表面温度随时间的温升变化；当按照时间间隔执行单位面积热释放速率不断增大的n个使用工况时，可以获得梁试件6表面达到温度阈值300℃时对应的使用工况n，用以判断梁试件6的耐火性能，上述使用方案还均能获得模拟火灾条件下不同时刻梁试件6表面温度的非均匀分布情况。