高温方形受压构件承载试验喷水冷却系统的制作方法

本发明涉及属于结构工程及火灾科学技术领域，具体是一种高温方形受压构件承载试验喷水冷却系统。

背景技术：

近年来，随着我国建筑业的快速发展，防火问题也日显突现。我国火灾形势日趋严峻，特别是一些危险化学品的强火火灾的频繁发生，给建筑业的发展带来了严峻的挑战，多次发生火灾中建筑结构快速垮塌事故。因此，为满足灭火过程中高温结构的承载形能，需要对高温下采用喷水冷却过程的高温结构的承载性能进行相应的研究，以便为建筑结构设计提供必要的参考。对于方形受压构件，根据相关技术要求，喷水冷却过程必须在构件加热到设定温度后立即四面同时冷却，且四个冷却面的冷却水应保持均匀分布和一致性，达到四面的冷却效果一致。而现有的喷水冷却系统由于活动安装很难达到这一要求，有时现场临时安装的冷却水喷嘴很难保证喷嘴出口于在同一高度，且有时由于水流反作用力的作用经常导致水喷嘴的大幅度偏移或掉落，既影响试验进度，也影响到试验效果及采集数据的真实性，还会浪费大量是冷却水，因此，需要对喷水冷却系统及安装方式进行改造。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种高温方形受压构件试验喷淋水冷却系统，达到高温方形受压构件四个冷却平面上冷却水流分布的均匀性和冷却效果的一致性，以及喷水冷却过程系统的平稳性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

高温方形受压构件承载试验喷水冷却系统，包括设置在方形受压构件周围的金属支架，所述金属支架上设置有二次配水环管，所述二次配水环管整体呈与方形受压构件四周轮廓吻合的矩形框状结构且框面水平布置，所述二次配水环管的四个边管分别与方形受压构件四个周面平行，位于二次配水环管的四个边管中间位置设分别设置有冷却水喷嘴，所述冷却水喷嘴的喷水方向指向二次配水环管的框面中心且斜向向上。

本发明还存在以下特征：

所述冷却水喷嘴的喷水方向与二次配水环管的框面之间的夹角为20°。

所述二次配水环管上还设置有均压水分配器，所述均压水分配器整体呈矩形框状结构，所述均压水分配器的框面与二次配水环管的框面平行且位于二次配水环管的上方布置，均压水分配器的中心与二次配水环管的中心同心。

所述均压水分配器的四个边管的中心与二次配水环管的四个边管的中心位置通过配水钢管连通，所述配水钢管呈圆弧形弯管结构，所述均压水分配器通过管路与外部的供水装置连通。

所述二次配水环管材料为不锈钢，所述二次配水环管的四个边管直径为32～40mm，壁厚为2～3mm，二次配水环管的四个边管边长为600～800mm，所述二次配水环管的四个拐角采用90°的圆弧连接。

所述的均压水分配器材料为不锈钢，均压水分配器的四个边管直径为75～100mm，壁厚为2～3mm，均压水分配器的四个边管边长为500～600mm，均压水分配器的四个拐角采用90°的圆弧连接。

所述均压水分配器中的一条边管上设置有连接管，所述连接管长度为20～30mm、直径为50～75mm，连接管的上端部安装有锁紧接合器，所述的锁紧接合器与金属软管连通。

所述配水钢管材料为不锈钢，配水钢管直径为32～40mm，壁厚为2～3mm，弯曲弧度为90°，圆弧的弯曲半径为300～400mm。

所述的金属支架由四根槽钢构成，每根槽钢高度为2m，沿槽钢的腹板高度方向的中心线处每间隔15～20cm处设置两个10mm的通孔，两个通孔的间距为35～42mm，最下部通孔距离金属支架的底端高度为150mm，每根槽钢的通孔上设有一个单边长度为100mm的“U”形螺纹紧固筘箍及两个紧固螺母，螺纹紧固筘箍材料为圆钢，直径为6～8mm。

所述金属软管与锁紧接合器连接，所述锁紧接合器还与输水钢管连接，输水钢管的另一端与水泵的出水口连通，水泵的进水口通过管路与储水箱连通，所述储水箱上设置有补给水管。

与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：

(1)本发明高温方形受压构件承载试验喷水冷却系统运行稳定性好，喷水在高温方形受压构件的四个冷却平面上能够均匀分布，冷却效果一致性好，达到高温方形受压构件四个冷却平面上冷却水分布的均匀性和冷却效果的一致性，满足了高温方形受压构件承载试验喷水冷却过程的目的和相关试验标准的技术要求。

(2)本发明一种高温方形受压构件承载试验喷淋水冷却系统的结构简单，既保证了对高温方形受压构件冷却过程试验技术要求的目的，又达到了整体结构简单，体积小，重量轻，经济适用，拆装方便的特点。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的喷水冷却装置结构剖面图；

图3为本发明的喷水冷却装置结构示意图。

其中，10为金属支架；20为二次配水环管；30为冷却水喷嘴；40为均压水分配器；50为配水钢管；21为边管；41为边管；411为连接管；42为锁紧接合器；43为金属软管；44为输水钢管，45为水泵，46为储水箱；461为补给水管。

具体实施方式

结合图1至图3，对本发明作进一步地说明：

高温方形受压构件承载试验喷水冷却系统，包括设置在方形受压构件A周围的金属支架10，所述金属支架10上设置有二次配水环管20，所述二次配水环管20整体呈与方形受压构件A四周轮廓吻合的矩形框状结构且框面水平布置，所述二次配水环管20的四个边管21分别与方形受压构件A四个周面平行，位于二次配水环管20的四个边管21中间位置设分别设置有冷却水喷嘴30，所述冷却水喷嘴30的喷水方向指向二次配水环管20的框面中心且斜向向上。

结合图1所示，载荷施加杆B向方形受压构件A施加载荷，本发明高温方形受压构件A承载试验喷水冷却系统运行稳定性好，喷水在高温方形受压构件A的四个冷却平面上能够均匀分布，冷却效果一致性好，达到高温方形受压构件A四个冷却平面上冷却水分布的均匀性和冷却效果的一致性，满足了高温方形受压构件A承载试验喷水冷却过程的目的和相关试验标准的技术要求，并且结构简单，既保证了对高温方形受压构件A冷却过程试验技术要求的目的，又达到了整体结构简单，体积小，重量轻，经济适用，拆装方便的特点。

作为本发明的优选方案，所述冷却水喷嘴30的喷水方向与二次配水环管20的框面之间的夹角为20°；

在实施本发明的过程中，发明人发现上述冷却水喷嘴30的喷射方向朝向二次配水环管20的框面上方，并且与二次配水环管的框面呈现20°夹角时，喷射在方形受压构件A的冷却水最为均匀，而且冷却水沿着方形受压构件A的表面向下流动时，淋挂的均匀性好，方形受压构件A的表面形成的水膜厚度基本一致，冷却水能够更能均匀的覆盖在受压构件A，并且对方形受压构件A的冷却效果最好。

进一步地，为实现向二次配水环管20均匀的供水，所述二次配水环管20上还设置有均压水分配器40，所述均压水分配器40整体呈矩形框状结构，所述均压水分配器40的框面与二次配水环管20的框面平行且位于二次配水环管20的上方布置，均压水分配器40的中心与二次配水环管20的中心同心。

具体实施中，所述均压水分配器40的四个边管41的中心与二次配水环管20的四个边管21的中心位置通过配水钢管50连通，所述配水钢管50呈圆弧形弯管结构，所述均压水分配器40通过管路与外部的供水装置连通。

具体实施中，所述二次配水环管20材料为不锈钢，所述二次配水环管20的四个边管21直径为32～40mm，壁厚为2～3mm，二次配水环管20的四个边管21边长为600～800mm，所述二次配水环管20的四个拐角采用90°的圆弧连接。

所述的均压水分配器40材料为不锈钢，均压水分配器40的四个边管41直径为75～100mm，壁厚为2～3mm，均压水分配器40的四个边管41边长为500～600mm，均压水分配器40的四个拐角采用90°的圆弧连接。

所述均压水分配器40中的一条边管41上设置有连接管411，所述连接管411长度为20～30mm、直径为50～75mm，连接管411的上端部安装有锁紧接合器42，所述的锁紧接合器42与金属软管43连通。

所述配水钢管50材料为不锈钢，配水钢管50直径为32～40mm，壁厚为2～3mm，弯曲弧度为90°，圆弧的弯曲半径为300～400mm。

冷却水喷嘴30为四个标准水喷淋喷嘴，材料为不锈钢，喷射角度为120°，管径为25～32mm，沿二次配水环管20的四个边管21内侧中间部位设置一个，开口垂直朝内侧并向上倾斜20°角。

锁紧接合器42为不锈钢消防接合器，直径50～75mm，壁厚2～3mm。

更进一步地，所述的金属支架10由四根槽钢构成，每根槽钢高度为2m，沿槽钢的腹板高度方向的中心线处每间隔15～20cm处设置两个10mm的通孔，两个通孔的间距为35～42mm，最下部通孔距离金属支架10的底端高度为150mm，每根槽钢的通孔上设有一个单边长度为100mm的“U”形螺纹紧固筘箍及两个紧固螺母，螺纹紧固筘箍材料为圆钢，直径为6～8mm；

上述实施例中，采用沿金属支架槽钢腹板中心线上设置连续通孔并在上设有“U”形紧固螺纹筘箍及一个紧固螺母，可以根据不同的试验构件高度实现对喷水冷却装置安装高度的灵活调整。

所述金属软管43与锁紧接合器42连接，所述锁紧接合器42还与输水钢管44连接，输水钢管44的另一端与水泵45的出水口连通，水泵45的进水口通过管路与储水箱46连通，所述储水箱46上设置有补给水管461。

本发明的工作原理如下描述：

储水箱46中的水由水泵45加压后经输水钢管44、锁紧接合器42、金属软管43供给均压水分配器40，均压水分配器40再将冷却水同时分为四路经圆弧形配水钢管50供给下层布置的二次配水环管20，安装在二次配水环管20上的冷却水喷嘴30喷射出冷却水，冷却水同时喷射到高温方形受压构件的四个垂直表面，对四个表面进行均匀冷却。储水箱46中的水量不足时，开启补给水管461上的阀门补充补给水，达到一定水位后关闭补给水。金属软管43与均压水分配器40和水输送钢管44采用锁紧接合器42连接，防止试验过程脱扣。该喷水冷却系统整体结构重量由四根金属支架10承担，安装喷淋水冷却装置时，根据试验受压构件的高度，选择适当的喷水冷却装置安装高度，保持冷却水喷嘴30出口高度低于试验受压构件顶部100～200mm处，用金属支架10上的“U”形螺纹紧固筘箍卡住二次配水环管20的四个拐角，保持四根金属支架10上的“U”形螺纹紧固筘箍在同一水平高度，拧紧两个紧固螺母固定喷水冷却装置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。