【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火灾安全，尤其涉及一种基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置及方法。
技术介绍
1、建筑幕墙是指在建筑外用于围护或装饰的结构，具有造型美观、环保节能等优势，常见的建筑幕墙类型有钢化玻璃幕墙、光伏玻璃幕墙等。上世纪初钢化玻璃幕墙最先问世，其在世界范围内得到了广泛应用。
2、然而，相对于传统的钢筋混凝土外墙加玻璃窗结构，玻璃（或光伏）幕墙虽然具有节能环保、造型美观的优势，其自身却有一定的脆弱性，在受到外力、光照、火焰等因素高强度或者长时间作用时，结构稳定性会遭到破坏，从而导致事故的发生。在建筑火灾环境中，尤其是在火灾初期阶段，建筑内的通风情况决定了火势的走向，因此玻璃（或光伏）幕墙的结构稳定性就显得更为重要。一旦玻璃构件在热荷载作用下发生大面积破裂甚至脱落，一方面，会导致建筑边界产生新的通风窗口，加速外立面火灾的形成和蔓延；另一方面，会增强火灾与外界环境的相互作用，推动火势向着更为猛烈的方向发展。
3、玻璃（或光伏）幕墙建筑在火灾中均存在如下交互影响过程：幕墙受到火焰或热烟气作用发生结构破坏，在建筑外立面形成新的通风开口。一方面，外界氧气涌入室内，促进火势发展，使火焰对尚未破坏的幕墙结构产生持续影响，进而形成新的通风口；另一方面，室内未燃烧的热烟气会突破幕墙边界，在浮力或环境风的作用下竖直或水平蔓延，形成外部幕墙火溢流，将这种连续交互作用延伸至建筑其他区域。在上述连续且复杂的过程中，幕墙结构突变形成的通风开口无疑是其中的助推因素，通风开口形成的时机和大小决定了建筑火灾下一步的发展走向。p>
4、因此，对上述复杂现象的实验观察和模型预测就显得尤为重要，然而相关技术中难以模拟真实火灾中幕墙结构的突变过程，对模拟火灾数据的测量及分析难以满足建筑火灾防治的预期要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一，本专利技术提供了一种基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置及方法。
2、一种基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，装置包括：燃烧腔室，包括多个壁面，围设形成模拟火灾的内部空间，其中多个壁面中的一个壁面具有敞口部，燃烧腔室内设置有火源，适用于燃烧以模拟火灾；可变幕墙结构，包括金属框架，安装于壁面的敞口部；以及，夹钳机构，安装于金属框架上，适用于将待测板材压接于金属框架上形成幕墙，幕墙能够发生破裂或脱落，以作为燃烧腔室的用于进行火灾与幕墙交互作用的可变边界；温度测量系统，包括空间温度测量组件，适用于测量燃烧腔室内的腔室内温度数据，以及表面温度测量组件，适用于测量待测板材在交互过程中的表面温度数据；图像采集系统，适用于采集燃烧腔室内模拟火灾过程的图像数据，以及可变幕墙结构的图像数据；临界状态分析系统，适用于根据腔室内温度数据、表面温度数据、图像数据对模拟火灾的临界状态进行分析，临界状态包括：发生轰燃，以及幕墙破裂或脱落。
3、一种利用如上的装置的腔室火灾-幕墙交互作用实验方法，包括：将待测板材放置于可变幕墙结构的金属框架中，并通过夹钳机构将待测板材抵接于金属框架上；对燃烧腔室中的燃料进行点燃，以模拟火灾；在模拟火灾过程中，通过温度测量系统对燃烧腔室内的腔室内温度数据与待测板材的表面温度数据进行测量，通过图像采集系统对燃烧腔室内与可变幕墙结构的图像数据进行测量；通过临界状态分析系统根据腔室内温度数据、表面温度数据、图像数据对模拟火灾的临界状态进行分析，临界状态包括：发生轰燃以及幕墙破裂或脱落。
4、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
5、（1）本专利技术通过将燃烧腔室与可变幕墙结构相结合，组成了幕墙建筑火灾实验平台，可以完成对幕墙建筑火灾中连续交互现象的模拟和观测。具体地，通过安装于燃烧腔室上的可变幕墙结构来构建火灾-幕墙交互作用的可变边界，通过多种数据采集系统实现对火灾关键参数的记录。可以真实地模拟建筑火灾环境中交互现象的产生及演变过程，从而分析幕墙建筑火灾不同于常规建筑火灾的发展规律。
6、（2）本专利技术通过对燃烧腔室内的温度数据和图像数据进行采集，对可变幕墙结构的表面温度数据以及图像数据进行采集，有利于观察火灾与幕墙交互作用的具体演化过程，尤其是轰燃的发生，幕墙的破裂或脱落等临界状态的分析具有重要意义，这也是当前建筑火灾安全研究的关键点和盲点。
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1.一种基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述金属框架包括：
3.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述夹钳机构适用于在锁紧状态和解锁状态之间切换，其中在所述锁紧状态下将待测板材压接于所述金属框架上，在解锁状态下使所述待测板材从所述金属框架上脱落。
4.根据权利要求3所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述夹钳机构包括：
5.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述燃烧腔室的壁面为钢板，通过密封焊接连接；
6.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述空间温度测量组件包括：
7.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述表面温度测量组件包括：
8.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述图像采集系统包括：
9.根据权利要求1所述的
10.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述火源包括金属油盘，适用于放置引起火灾的燃料；
11.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述装置还包括热释放分析系统，所述热释放分析系统包括：
12.一种利用如权利要求1至11中任一项所述的基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置的腔室火灾-幕墙交互作用实验方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于可变边界的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述金属框架包括：
3.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述夹钳机构适用于在锁紧状态和解锁状态之间切换，其中在所述锁紧状态下将待测板材压接于所述金属框架上，在解锁状态下使所述待测板材从所述金属框架上脱落。
4.根据权利要求3所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述夹钳机构包括：
5.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述燃烧腔室的壁面为钢板，通过密封焊接连接；
6.根据权利要求1所述的腔室火灾-幕墙交互作用实验装置，其特征在于，所述空间温度测量组件包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王禹，陈浩楠，冉德志，储威，基娅拉·贝登，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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