用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑及施工方法与流程

本发明属于混凝土建筑技术领域，尤其是涉及一种用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑及施工方法。

背景技术：

火灾是高频灾种。火灾发生时，结构材料力学性能降低，结构构件的刚度也随之发生大幅度退化，导致结构构件变形显著增加。这不仅使建筑结构的承载力降低，还会危及着人民群众的生命财产安全。因此，对建筑结构抗火性能的研究应给予足够的重视。在我国各类建筑中，钢筋混凝土结构所占比例最大。与木、竹、钢结构等结构形式相比，混凝土自身不燃，并且导热系数也比较低，具有一定的耐火能力，即使钢筋混凝土结构具有较好的耐火性能，在长时间高温作用下也可能发生严重的破坏甚至倒塌。特别是钢筋混凝土梁，作为建筑结构中重要的水平承载构件，对其抗火性能的研究也是尤为重要。火灾试验是研究结构构件抗火性能的有效手段，其基本步骤是将结构构件置于火灾炉中，根据试验要求，可以选择对试验构件进行加载或者不加载，然后根据国际标准iso834升温曲线对火灾炉进行升温。试验过程中测定表征构件抗火性能的参数，以此判定该结构构件抗火性能的优劣。对于钢筋混凝土梁而言，为了更好地模拟火灾下梁所处的实际状态，在进行火灾试验时需要使梁处于三面受火的状态，即梁的底面和两侧面受火，梁的顶面不受火，这就要求火灾炉炉盖底面与梁的顶面在同一水平面上。如果试验过程中，不对钢筋混凝土梁进行加载，火灾炉的两扇炉盖直接盖在梁的顶面上即可；但多数火灾试验要对梁进行加载，由于加载设备的存在，导致火灾炉的两扇炉盖并非完全关闭状态。这使得试验进行时，炉内火焰会从炉盖与梁之间的缝隙中蹿出，导致仪器设备损坏，严重者将酿成火灾。因而在炉盖和梁之间的缝隙中需要用硅酸铝耐火棉封堵火焰。目前常用的方法有两种。第一种是单纯用硅酸铝耐火棉堵住缝隙。这种方法有以下两个缺点。第一，梁和炉盖之间的缝隙用硅酸铝耐火棉塞紧才能起到封堵火焰的作用，但是如果耐火棉塞得过紧，会约束梁在火灾下的变形，导致梁的变形测量不准确；同时，随受火时间的延长，梁的变形会逐渐增大，导致已经塞紧的耐火棉松动并脱落到炉内，火焰随即蹿出，易酿成火灾事故，因此这种方法并不安全可靠。第二，试验完成后，耐火棉会大量脱落到火灾炉内，不能进行二次使用，特别是当炉盖和梁之间的距离太大时，脱落的耐火棉就会更多，造成浪费。第二种方法：在炉盖和梁的顶面上打上膨胀螺栓，然后用铁丝缠绕膨胀螺栓编织成网，然后将硅酸铝耐火棉盖在铁丝网上。这种方法有以下三个缺点：第一，当炉盖材质不适宜打膨胀螺栓时，这种方法不可行；第二，在炉盖和梁的顶面上打膨胀螺栓，不但造成炉盖和梁的局部损坏，还会影响梁的受力性能。第三，每次试验前都要重复打膨胀螺栓、编织铁丝网的过程，耗时耗力，试验完成后拆装装置不方便，装置也不能重复利用，造成浪费。因此研究发明一种耐火棉固定安全可靠、拆装方便、能重复利用、成本低廉的封堵火焰的装置，是迫切需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑及施工方法，结构简单，操作方便，可拆装可重复使用，成本低廉，真正实现了钢筋混凝土梁三面受火的试验条件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑，包括相对设置的第一角铁和第二角铁，两个角铁均包括两个肢背，且两个角铁的其中一个肢背相互平行设置，另一个肢背位于同一个平面上，沿所述的第一角铁和第二角铁的长度方向均匀设有多个连接第一角铁和第二角铁用的固定钢筋，所有的固定钢筋的两端均固定在位于同一个平面上的两个角铁的肢背上，在第一角铁和第二角铁的位于同一个平面的肢背上相邻的两个固定钢筋之间均固定设置两个限位螺母，每两个限位螺母与一个钢筋插销配合，每两个限位螺母之间设有一支撑钢筋，所述的支撑钢筋通过旋转螺母与钢筋插销配合，每个钢筋插销依次穿过第一个限位螺母、旋转螺母和第二个限位螺母设置，所有的支撑钢筋均朝向第一角铁和第二角铁的外侧伸出。

进一步的，所述固定钢筋设置三个，且分别设置在两个角铁的两端和中部。

进一步的，所有所述固定钢筋均垂直两个角铁的双肢交界处设置。

进一步的，所有限位螺母均固定设置在相应角铁的肢背的中线上。

进一步的，所述第一角铁与第二角铁的长度相同，均为700mm，截面尺寸也相同，均为50mm*50mm*5mm的等肢角钢。

进一步的，所有所述的钢筋插销均采用直径为8mm的hpb300级钢筋，长度为100mm。

进一步的，所有所述的限位螺母和旋转螺母均为六角螺母，型号为m12。

进一步的，所有所述的固定钢筋均采用直径为20mm的hrb400级钢筋，所有支撑钢筋均采用hrb400级钢筋。

一种用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、制作可拆装支撑；

步骤二、火灾试验开始前，将钢筋混凝土梁放置于火灾炉炉膛内；

步骤三、在钢筋混凝土梁两端的顶面上各放置一套可拆装支撑，并将每套可拆装支撑的支撑钢筋张开，搭在火灾炉盖板上；

步骤四、准备两片铁丝网，铁丝网宽度与支撑钢筋的长度相同，铁丝网长度与钢筋混凝土梁长度相同，在钢筋混凝土梁的每一侧与炉盖之间放置一片铁丝网，铁丝网放置在支撑钢筋上；

步骤五、在铁丝网上覆盖硅酸铝耐火棉，硅酸铝耐火棉一侧放置于钢筋混凝土梁的顶面，另一侧放置于火灾炉盖板上，可拆装支撑的安装完毕，开始试验。

进一步的，步骤一中的制作可拆装支撑包括以下步骤：

步骤一、将第一角铁和第二角铁按直角相对的方式摆放，使得第一角铁和第二角铁的一个肢背相互平行，另一个肢背在一个平面上；

步骤二、根据钢筋混凝土梁截面宽度确定第一角铁与第二角铁双肢交界处棱边之间的距离l0：

步骤三、沿第一角铁与第二角铁长度方向，在第一角铁与第二角铁同一平面的肢背两端及中间焊接上固定钢筋，将第一角铁与第二角铁连接起来；

步骤四、确定支撑钢筋的长度l、数目n和直径d；

步骤五、每根支撑钢筋端部焊接一个旋转螺母；

步骤六、在第一角铁和第二角铁的肢背上相邻两根固定钢筋之间均焊接2个限位螺母，2个限位螺母之间留有距离；

步骤七、在步骤六焊接完成的每2个限位螺母之间放置1根步骤五焊接完成的支撑钢筋，支撑钢筋上的旋转螺母与角铁上的2个限位螺母平行放置，用1根钢筋插销将这3个螺母穿起，通过类似的操作，将所有支撑钢筋均固定在相应角铁上，可拆装支撑制作完成。

相对于现有技术，本发明所述的用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑具有以下优势：

本发明所述的用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑，

(1)利用本发明的可拆装支撑配合铁丝网片以及硅酸铝耐火棉，在钢筋混凝土梁进行火灾试验时，对火灾炉炉盖与试验梁之间缝隙中的火焰进行封堵。试验时在梁的两端各放置一个可拆装支撑。通过固定钢筋将角铁和角铁牢固地结合在一起，并通过角铁折角与试验梁棱角的完全重合，保证可拆装支撑牢固地固定在梁的顶面上。通过限位螺母、旋转螺母和钢筋插销，4根支撑钢筋设置在角铁上，并且可以绕钢筋插销转动0-180°的范围，以确保支撑钢筋展开一定角度后搭在试验炉炉盖上。梁的每一侧与炉盖之间放置一片铁丝网，铁丝网放置在支撑钢筋上，然后将硅酸铝耐火棉盖在铁丝网片上。因此铁丝网以及硅酸铝耐火棉不但放置牢靠，而且保证了封堵火焰的有效性。

(2)本发明的可拆装支撑是固定在试验梁的顶面上，试验过程中能随梁的变形一起下沉，而此时支撑钢筋能自动调整与炉盖的角度，即支撑钢筋伸出炉盖之外长度会自动发生变化，但始终搭在炉盖上，而不会限制梁的变形。同时铁丝网与硅酸铝耐火棉随支撑钢筋的角度改变一起移动，但始终在火焰之上，不但保证了封堵火焰的可靠性，也真正实现了梁三面受火的试验条件。

(3)试验过程中，硅酸铝耐火棉始终放置在铁丝网上，不会脱落，因此硅酸铝耐火棉可以重复利用，从而节约了火灾试验的成本。

(4)本发明的可拆装支撑不受炉盖和试验梁材质影响，不损坏试验设备和试验构件，施工工艺简单，操作使用简单，拆装方便，省时省力，能重复利用，因而造价较低，经济适用性强。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的一种用于实现钢筋混凝土梁三面受火试验条件的可拆装支撑的俯视图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为支撑钢筋与限位螺母的焊接示意图；

图4为第一角铁、第二角铁与限位螺母的焊接示意图；

图5为固定钢筋与第一角铁、第二角铁的焊接示意图；

图6为火灾试验炉、钢筋混凝土梁和可拆装支撑试验前相对位置关系剖面图；

图7为火灾试验炉、钢筋混凝土梁和可拆装支撑试验后相对位置关系剖面图。

附图标记说明：

1-第一角铁，2-第二角铁，3-钢筋插销，4-限位螺母，5-固定钢筋，6-支撑钢筋，7-钢筋混凝土梁，8-火灾炉墙板，9-火灾炉盖板，10-硅酸铝耐火棉，11-铁丝网，12-旋转螺母。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图2所示，用于实现钢筋混凝土梁三面受火试验条件的可拆装支撑，包括相对设置的第一角铁1和第二角铁2，两个角铁均包括两个肢背，且两个角铁的其中一个肢背相互平行设置，另一个肢背位于同一个平面上，沿所述的第一角铁1和第二角铁2的长度方向均匀设有多根连接第一角铁1和第二角铁2用的固定钢筋5，所有的固定钢筋5的两端均固定在位于同一个平面上的两个角铁的肢背上，在第一角铁1和第二角铁2的位于同一个平面的肢背上相邻的两个固定钢筋5之间均固定设置两个限位螺母4，每两个限位螺母4与一个钢筋插销3配合，每两个限位螺母4之间设有一支撑钢筋6，所述的支撑钢筋6通过旋转螺母12与钢筋插销3配合，每个钢筋插销3依次穿过第一个限位螺母4、旋转螺母12和第二个限位螺母4设置，所有的支撑钢筋6均朝向第一角铁1和第二角铁2的外侧伸出。

固定钢筋5设置三根，且分别设置在两个角铁的两端和中部；所有所述固定钢筋5均垂直两个角铁的双肢交界处设置；所有限位螺母4均固定设置在相应角铁的肢背的中线上。

所述第一角铁1与第二角铁2的长度相同，均为700mm，截面尺寸也相同，均为50mm*50mm*5mm的等肢角钢；所有所述的钢筋插销3均采用直径为8mm的hpb300级钢筋，长度为100mm；所有所述的限位螺母4和旋转螺母12均为六角螺母，型号为m12；所有所述的固定钢筋5均采用直径为20mm的hrb400级钢筋，所有所述支撑钢筋6均为hrb400级钢筋。

如图6所示，用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、制作可拆装支撑；

步骤二、火灾试验开始前，将钢筋混凝土梁7放置于火灾炉炉膛内；

步骤三、在钢筋混凝土梁7两端的顶面上各放置一套可拆装支撑，并将每套可拆装支撑的支撑钢筋6张开，搭在火灾炉盖板9上；

步骤四、准备两片铁丝网11，铁丝网11宽度与支撑钢筋6的长度相同，铁丝网11长度与钢筋混凝土梁7长度相同，在钢筋混凝土梁7的每一侧与火灾炉盖板9之间放置一片铁丝网11，铁丝网11放置在支撑钢筋6上；

步骤五、在铁丝网11上覆盖硅酸铝耐火棉10，硅酸铝耐火棉10一侧放置于钢筋混凝土梁7的顶面，另一侧放置于火灾炉盖板9上，可拆装支撑的安装完毕，开始试验。

用于钢筋混凝土梁三面受火试验的可拆装支撑的施工方法，步骤一中制作可拆装支撑包括以下步骤：

步骤一、将第一角铁1和第二角铁2按直角相对的方式摆放，使得第一角铁1和第二角铁2一个肢背相互平行，另一个肢背在一个平面上；

步骤二、确定第一角铁1与第二角铁2双肢交界处棱边之间的距离l0：第一角铁1与第二角铁2双肢交界处棱边之间的距离等于钢筋混凝土梁7的宽度；

步骤三、沿第一角铁1与第二角铁2长度方向，在第一角铁1与第二角铁2同一平面的肢背上距角铁左右两端50mm的两个位置以及角铁中部位置各焊上一根固定钢筋5，将第一角铁1与第二角铁2连接起来，固定钢筋5的长度为第一角铁1与第二角铁2双肢交界处棱边之间的距离，固定钢筋5在第一角铁1和第二角铁2上的焊缝长度等于角铁肢背宽度，焊缝高度为6mm，见图1、图2和图5；

步骤四、确定支撑钢筋6的长度l、数目n和直径d：

设火灾炉盖板9端面与钢筋混凝土梁7端面之间的距离为l0，则支撑钢筋6的长度l＝(1.5-1.8)l0；

为充分保证可拆装支撑上铁丝网11和硅酸铝耐火棉10的牢固性，支撑钢筋数6数目n＝4，支撑钢筋6直径d按每根支撑钢筋6为简支梁进行计算，简支梁计算跨度按支撑钢筋6的长度l取值，其计算公式如下：

其中，g为放置在一个可拆装支撑上的铁丝网11和硅酸铝耐火棉10的重量，n为支撑钢筋6的数目，l为支撑钢筋6的长度，f为钢材的抗拉强度设计值；

步骤五、每根支撑钢筋6端部焊接一个旋转螺母12，将使支撑钢筋6的端部圆面与旋转螺母12的一个平整面焊在一起，焊缝高度为6mm，见图3；

步骤六、在第一角铁1和第二角铁2的肢背的中线上，距角铁左右两端170mm的位置各焊上1个限位螺母4，距位于中部的固定钢筋5左右120mm的位置各焊上1个限位螺母4，限位螺母4的一个平整面和角铁的肢背焊在一起，焊缝长度为限位螺母4的棱长，焊缝高度为6mm，见图1和图4；

步骤七、在步骤六焊接完成的每2个限位螺母4之间放置1根步骤五焊接完成的支撑钢筋6，支撑钢筋6上的旋转螺母12与角铁上的2个限位螺母4平行放置，将这3个螺母用1根钢筋插销3穿起，通过类似的操作，将4根支撑钢筋6均固定在相应角铁上，可拆装支撑制作完成。

如图7所示，为火灾试验炉、钢筋混凝土梁和可拆装支撑试验后相对位置关系剖面图，可以看出，可拆装支撑是固定在钢筋混凝土梁7(试验梁)的顶面上，试验过程中能随梁的变形一起下沉，而此时支撑钢筋6能自动调整与火灾炉盖板9的角度，即支撑钢筋6伸出火灾炉盖板9之外长度会自动发生变化，但始终搭在火灾炉盖板9上，而不会限制梁的变形，同时铁丝网11与硅酸铝耐火棉10随支撑钢筋6的角度改变一起移动，但始终在火焰之上，不但保证了封堵火焰的可靠性，也真正实现了梁三面受火的试验条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。