一种热荷载和风荷载耦合作用下玻璃破裂测试装置的制作方法

本实用新型涉及玻璃破裂测试装置技术领域，具体为一种热荷载和风荷载耦合作用下玻璃破裂测试装置。

背景技术：

高层建筑的玻璃幕墙随着楼层的升高，建筑物所受到的外界风影响会明显增大，风速很容易达到20m/s以上，对于200m以上的高层建筑风速梯度甚至为最大风速的70％，而如此大的风载荷对玻璃幕墙的力学性能必然会带来较大的影响。如果高层建筑的较高层发生室内火灾，玻璃不仅在向火面会受到较大的热载荷，背火面也会受到较大风载荷。这种情况下幕墙的破裂和脱落行为将与只有热载荷的情况大不相同，并且其微观机制也会有较大的差别。而且不同安装方式的玻璃幕墙，例如点式安装、框式安装和全玻璃幕墙，所受到的风载荷的影响也会有所不同，从而使问题更加复杂化。因此，为了使此方面的研究更好地贴近真实火灾场景，需要对热载荷与风载荷共同作用下玻璃幕墙的破裂行为进行预测和深入研究，以便对建筑立体交互火蔓延有更深的理解。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种热荷载和风荷载耦合作用下玻璃破裂特性实验研究装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种热荷载和风荷载耦合作用下玻璃破裂测试装置，包括测试装置箱体、风机外框架、电机、风机箱体、风机、玻璃安装架和底板，所述测试装置箱体的前端设有插入热流计的圆孔和玻璃安装架，测试装置箱体的后端开设有滑槽，测试装置箱体的后上方安装有固定架，测试装置箱体内的前后侧均设有竖直的铁丝，所述风机外框架的底端设有固定支脚，风机外框架的上方安装有电机，所述电机通过导线与变频控制柜连接，电机通过牵引索与风机箱体相连，所述风机箱体内安装有风机，所述风机出风口的位置与测试装置箱体内玻璃安装架的位置相对应，所述玻璃安装架通过螺丝和卡锁将玻璃固定安装，所述测试装置箱体的内部底端安装有底板，所述底板的上方5mm处设有支撑平台。

优选的，所述测试装置箱体的外部为不锈钢材质，测试装置箱体的内部四周覆盖有一层防火板，测试装置箱体的底端设有万向轮，且万向轮通过机械结构锁定从而能让测试装置箱体固定在固定位置。

优选的，所述支撑平台的支脚通过通孔贯穿底板，且支脚延伸至质量检测天平上。

优选的，所述支撑平台的上方设有方形的油盘。

优选的，所述滑槽内设有长方形的防火板，且防火板穿过固定架上的抽插孔。

优选的，所述铁丝与测试装置箱体的距离为5cm，且铁丝上用夹子夹着五个铠装热电偶。

优选的，所述玻璃的两面对称布置有贴片热电偶。

优选的，所述测试装置箱体靠近滑槽一侧的外围安装有摄像机，且摄像机为高速摄像仪或普通摄像机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单新颖，采用风机与油盘等结构相结合，模拟出热荷载与风荷载共同作用下玻璃所处的火灾环境，可对玻璃进行单一的热荷载或风荷载环境模拟，也更贴近现实环境，测试得到的数据也更加准确，另外玻璃安装架能够放置不同厚度和不同种类(单层、夹层和中空)的玻璃，玻璃的装卸简便，这也使得该测试装置的应用变得更加广泛，油盘、支撑平台和质量检测天平构成的系统可以改变位置，以研究不同火源位置对玻璃破裂的影响，还有摄像机可以用来拍摄记录玻璃的破裂脱落和燃料燃烧情况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中箱体的结构示意图；

图3为本实用新型中风机的结构示意图；

图4为本实用新型中热流计的结构示意图；

图5为本实用新型的油盘支撑结构示意图；

图6为本实用新型中支撑平台的俯视图；

图7为本实用新型中玻璃安装架的结构示意图；

图8为本实用新型中万向轮的结构示意图；

图中附图标记含义为：1-测试装置箱体；2-风机外框架；3-电机；4-牵引索；5-风机箱体；6-固定支脚；7-万向轮；8-风机；9-热流计；10-玻璃安装架；11-铁丝；12-铠装热电偶；13- 固定架；14-防火板；15-滑槽；16-油盘；17-支撑平台；171-支脚；18-质量检测天平；19-底板；20-贴片热电偶；21-螺丝；22-卡锁；23-玻璃；24-摄像机；25-变频控制柜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-8，本实用新型提供的一种实施例：一种热荷载和风荷载耦合作用下玻璃破裂测试装置，包括测试装置箱体1、风机外框架2、电机3、风机箱体5、风机8、玻璃安装架10和底板19，测试装置箱体1的前端设有插入热流计9的圆孔和玻璃安装架10，测试装置箱体1的后端开设有滑槽15，滑槽15内设有长方形的防火板14，且防火板14穿过固定架13上的抽插孔，测试装置箱体1靠近滑槽15一侧的外围安装有摄像机24，且摄像机24 为高速摄像仪或普通摄像机，测试装置箱体1的后上方安装有固定架13，测试装置箱体1 内的前后侧均设有竖直的铁丝11，铁丝11与测试装置箱体1的距离为5cm，且铁丝11上用夹子夹着五个铠装热电偶12，测试装置箱体1的外部为不锈钢材质，测试装置箱体1的内部四周覆盖有一层防火板，测试装置箱体1的底端设有万向轮7，且万向轮7通过机械结构锁定从而能让测试装置箱体1固定在固定位置，风机外框架2的底端设有固定支脚6，风机外框架2的上方安装有电机3，电机3通过导线与变频控制柜25连接，电机3通过牵引索4 与风机箱体5相连，风机箱体5内安装有风机8，风机8出风口的位置与测试装置箱体1内玻璃安装架10的位置相对应，玻璃安装架10通过螺丝21和卡锁22将玻璃23固定安装，玻璃23的两面对称布置有贴片热电偶20，测试装置箱体1的内部底端安装有底板19，底板 19的上方5mm处设有支撑平台17，支撑平台17的支脚171通过通孔贯穿底板19，且支脚 171延伸至质量检测天平18上，支撑平台17的上方设有方形的油盘16。

具体使用方式：使用本实用新型工作时，将测试装置箱体1内玻璃安装架10的位置与风机8出风口的位置对应放置，通过测试装置箱体1底端设置的机械结构锁定的万向轮7将测试装置箱体1固定在固定位置，玻璃安装架10上可以通过螺丝21的移动安装不同厚度或不同种类(单层、夹层和中空)的玻璃23，玻璃23两面对称布置的贴片热电偶20可以测量玻璃23的温度变化，电机3通过牵引索4牵引风机箱体5进行上下移动，变频控制柜25实现风机8在不同的输出功率下产生不同风速的风，并吹向玻璃23，进行不同风速的自然风模拟，与此同时测试装置箱体1内部底板19上设置的支撑平台17上安装的油盘16起火燃烧模拟现实火灾，支撑平台17下方的质量检测天平18可以随时记录油盘16的质量变化，这样的话就可以记录油盘16的油随着燃烧的进行所发生的质量变化，而且油盘16、支撑平台 17和质量检测天平18这个系统可以在底板19上变换位置，以研究不同火源位置对玻璃破裂的影响，固定架13、防火板14与滑槽15组合形成不同大小开口模拟现实的通风口，测试装置箱体1前后两侧距离约5cm布置的两根竖直铁丝11，每个铁丝11上用夹子固定的5个铠装热电偶12可以用来测量测试装置箱体1内部烟气的温度变化，摄像机24可以用来拍摄记录玻璃的破裂脱落和燃料燃烧情况，最后对各种变化进行汇总分析即可。

实施例1：

研究玻璃在火灾热载荷和风载荷共同作用下的破裂和脱落行为。各参数确定为：玻璃23 为普通钢化玻璃，尺寸为800×800mm²，厚度为6mm，玻璃边缘进行车边处理；玻璃安装架 10为不锈钢材质，厚度为1.5mm，边缘遮蔽宽度为20mm：玻璃23通过玻璃安装架10上的螺丝21和卡锁22竖直固定在箱体1的外侧，玻璃边缘与框架之间用防火棉进行固定和绝热。火源为油池火，油盆尺寸为200×200mm²，放置于箱体下表面中心处，距玻璃500mm。实验所用燃料为99％质量分数的正庚烷，用量为1800mL，稳定燃烧阶段热释放速率约为150kW，可持续燃烧7min；在点火前开启风机8，调节变频控制柜25的档位，使其风速分别保持在 0m/s，2m/s，5m/s，8m/s和10m/s。

首先将玻璃23安装在安装架10上，用螺丝21和卡锁22在玻璃正面和背面进行约束固定，然后用防火棉填充玻璃与外框架之间的空隙。利用高温胶，在玻璃23表面布置贴片热电偶；将直径为1mm的铠装热电偶等距固定在铁丝11上，箱体正面和背面各布置5个铠装热电偶；将水冷热流计布置在圆孔9处，使其测量探头与玻璃表面齐平。检查热电偶、热流计和风机能否正常工作。连接质量检测天平18到计算机，检查数据采集软件是否正常工作，并对天平进行校零。布置数码摄像机，调节焦距使其刚好能够清晰拍摄整块玻璃。油盘16 放置于箱体底面中心处，并向油盘内倒入燃料1800mL，准备点火。打开风机，调节档位，并开启所有测试设备，使其正常工作并开始测量数据，利用点火棒点燃油盘16。

通过该实验测量得到玻璃23的表面温度变化，以及腔体1的出口烟气温度，玻璃23破裂和脱落时间，玻璃23破裂时刻的热流值，对分析不同风载荷对玻璃热破裂行为的影响提供可靠的数据支持。

实验结束后，关闭各个测量仪器和控制仪器，切断电源。

实施例2：

研究风载荷作用下不同火源位置对玻璃破裂和脱落行为的影响。各参数确定为：玻璃23 为普通浮法玻璃，尺寸为800×800mm²，厚度为6mm，玻璃边缘进行车边处理；玻璃安装架 10为不锈钢，厚度为1.5mm，边缘遮蔽宽度为20mm：玻璃23通过玻璃安装架10上的螺丝 21和卡锁22竖直固定在箱体1的外侧，玻璃边缘与框架之间用防火棉进行固定和绝热。火源为油池火，油盆尺寸为200×200mm²，分别放置于箱体1下表面中心、侧边缘、前后边缘，前后拐角处，共计6个不同位置。实验所用燃料为99％质量分数的正庚烷，用量为1800mL，稳定燃烧阶段热释放速率约为150kW，可持续燃烧7分钟；在点火点开启风机8，调节变频控制柜25的档位至中间位置，使其风速保持在5m/s。

将玻璃23安装在安装架10上，用螺丝21和卡锁22在玻璃正面和背面进行约束固定，然后用防火棉填充玻璃与外框架之间的空隙。利用高温胶，在玻璃23表面布置贴片热电偶；将直径为1mm的铠装热电偶等距固定在铁丝11上，箱体正面和背面各布置5个铠装热电偶；将水冷热流计布置在圆孔9处，使其测量探头与玻璃表面齐平。检查热电偶、热流计和风机能否正常工作。连接质量检测天平18到计算机，检查数据采集软件是否正常工作，并对天平进行校零。布置数码摄像机，调节焦距使其刚好能够清晰拍摄整块玻璃。将油盘16放置在箱体1的底面中心处向油盘内倒入燃料1800mL，准备点火。打开风机，调节档位，并开启所有测试设备，使其正常工作并开始测量数据，利用点火棒点燃油盘16。利用同样的步骤和方法，分别再将油盘放置在箱体1的侧边中心，前后边中心以及前后拐角处，进行实验和数据测量。

通过该实验测量得到玻璃23的表面温度变化，以及腔体1的出口烟气温度，玻璃23破裂和脱落时间，玻璃23破裂时刻的热流值，对分析风载荷作用下不同火源位置对玻璃破裂行为的影响研究提供可靠的数据支持。

实验结束后，关闭各个测量仪器和控制仪器，切断电源。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型的范围有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实用新型内。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。