火灾中结构构件超温报警装置研究.pdf

消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期消防理论研究火灾中结构构件超温报警装置研究项凯1,2,3,潘雁翀1,2,3,宋天诣4,胡胜利1,2,3（1.应急管理部天津消防研究所，天津 300381；2.工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室，天津 300381；3.天津市消防安全技术重点实验室，天津 300381;4.北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124）摘要：为实现发生火灾建筑物内的结构构件达到失效温度时的超温报警，通过试验和有限元分析的方法，基于固态金属高温熔化的特性，研发了结构构件的超温预警装置以及耐高温保护方法。研究结果表明：研发的超温报警装置可以实现结构构件达到失效温度时的超温报警；采用防火板和气凝胶毡相结合的隔热保护方法可以实现超温报警装置的耐高温保护。关键词：熔点；温度；报警；试验；数值模拟中图分类号：X913.4;TU391 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）09-1167-07建筑结构由于受到火灾作用发生倒塌的案例时有发生。建筑结构发生倒塌对灭火救援人员的生命安全造成重大的威胁。由于担心建筑物发生倒塌，还可能对灭火救援工作的效率造成影响。建筑结构的受火倒塌一般是由组成结构的构件失效造成的，失效是指结构构件不能继续承载而退出工作。构件不能继续承载可包括：变形大于限值，材料压溃或断裂，连接断裂，整体失稳等1。受火结构构件的失效预测与受火结构构件的失效预警有所不同，受火结构构件的失效预测是通过标准耐火试验、数值模拟分析或公式计算的方法确定结构构件的耐火极限，而受火结构构件的失效预警是将结构构件达到耐火极限时的状态向发生火灾建筑物内的被困人员或灭火救援人员进行警示。目前，结构倒塌预测预警的方法主要包括：（1）基于振动特征监测的方法。自 2001年起，美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology）开始采用测量火灾下结构的振动特征进行火灾下结构安全和倒塌预警的相关研究。DURON Z H等2-3在美国北卡罗莱纳州首次对火灾作用下一幢木结构建筑物进行振动监测试验，研发了适用火灾环境的振动传感器。STROUP D W 等4-5开展了木结构、砌块墙木屋顶结构和轻钢结构等的受火倒塌试验。（2）基于温度监测的方法。MADRZYKOWSKI D等6开展了热成像仪测试构件表面温度评估结构安全的研究。发现热成像仪测量的温度与热电偶测量的温度有一定差别，研究人员不推荐使用热成像仪监控楼板温度以评估楼板的安全。（3）基于变形监测的方法。屈立军等7研发了钢筋混凝土底框商住楼建筑物火灾现场竖向变形观测仪器，通过观测着火建筑框架柱竖向变形，预测底框架商住楼建筑物的倒塌时间。殷亚萍8采用计算机视觉的相关算法对钢结构建筑物着火现场进行视频采集和视频信息处理，以获取钢结构挠度值，建立挠度值变化实时数学模型，利用钢结构的稳定性判断分析，实现预警。王兴波等9利用基于计算机视觉的非接触式火灾中建筑物竖向变形量测量方法，并依据该变形量的变化规律对建筑物倒塌进行预测报警。白斌等10基于柱构件和梁构件的耐火检测试验数据，讨论了预测建筑结构倒塌的方法。尹亮等11讨论了采用干涉雷达预测结构倒塌的可行性，开展了干涉雷达穿透火焰的性能测试。李国强等12、LI G Q 等13、JI W 等14研究了火灾下门式刚架不同倒塌模式下结构关键易测参量的变化规律，提出适用于门式钢刚架多种倒塌模式的预警方法；研究了基于关键节点位移和位移速度实时测量的钢桁架火灾倒塌预警方法，提出了识别坍塌模式和坍塌状态的三级预警方法；提出了用于门式刚架火灾倒塌预警的同步实时位移采集方法，通过现场布置的微波雷达测得的位移和嵌入式测斜仪测得的转角确定多项式函数，预测燃烧框架在任意位置的位移。通过上述总结可以看出，由于火场中温度较高，已有的研究成果主要是在发生火灾的建筑物外部布置监测设备预测结构的倒塌，目前尚缺乏可以应用于发生火灾的建筑物内部的针对灭火救援人员进行预警的结构危险预测设备。直接将温度传感器（如热电偶）布置在结构构件表面可以测得构件表面的温度变化，但是如果想实现火场环境下的报警需要连接相对复杂的报警装置，并且报警装置的成本可能相对较高。本文主要研发了一种可以在发生火灾的建筑物内的结构构件上使用的具有较好可靠性和经济性的超温报警装置，提出了对超温报警装置进行耐高温保护的方法，高温试验验证和有限元分析结果表明，研发的结构构件超温报警装置可以实现火灾中建筑物内部结构构件的超温报警。在灭火救援过程中使用该装置，可为在火灾现场的灭火救援人员提供结构危险报警信息，研究成果为受火建筑结构倒塌的预测预警提供一种解决方案。基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目（51838008）；国 家 消 防 救 援 局 重 点 研 发 计 划 项 目（2023XFCX17）；天 津 市 科 技 计 划 项 目（22JCZDJC00850）1167Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.91建筑构件受火失效的指标结构构件在火灾下达到耐火极限而失效时，主要有 3种指标可以表征其耐火极限状态，包括：（1）火灾下剩余承载能力。当火灾下剩余承载能力低于承受的外荷载时，构件达到耐火极限状态。（2）变形或变形速率。GB/T 9978.1-2008 建筑构件耐火试验方法 中规定15当构件变形或变形速率超过规定限值时，构件达到耐火极限状态。（3）截面平均温度。GB 51249-2017 建筑钢结构防火技术规范 中给出了构件的临界温度法16，以钢柱构件为例，该方法确定的钢柱构件的临界温度与其长细比、荷载比等因素有关，当钢构件截面平均温度达到临界温度时，钢柱构件达到耐火极限状态。如果可以获得火灾下构件承载力、变形和温度等指标的实时变化，理论上可以对建筑构件的失效进行预测，进而实现结构倒塌预警。但在实际工程中使用以上 3 种指标进行预警时存在不同的困难：（1）实际火场中某一结构构件的火灾下剩余承载能力较难通过设备实时测得。一般情况下，需要在实验室内采用压力设备测得受火结构构件的剩余承载力。（2）建筑构件的变形指标虽然可能实时测得，但由于火灾中大量烟气的影响，传统的变形测量设备测量效果不好，某些试验中证明受到烟气影响较小的测量方法也需要在建筑结构的关键部位布置测量辅助设备，例如门式刚架的屋脊和檐口等，建筑火灾现场使用不便。（3）建筑构件的温度在火灾现场可以通过布置传感器实时测得。对于建筑构件，因为受火灾影响，造成建筑构件温度升高、材料劣化，最终构件达到耐火极限而失效，所以通过监测建筑构件的表面温度可以实现其受火失效的预测和预警。与承载力指标和变形指标相比，温度指标具有更好的可操作性和可靠性。2建筑构件超温报警装置2.1装置原理装置原理根据宋天诣等17提出的方法，利用固体导电材料熔点固定的特性制作高温反应端头，将高温反应端头与断电报警装置通过耐高温的绝缘保护导线进行连接，形成回路，并将断电报警装置放于高温保护壳中，用于保证断电报警装置在火灾高温环境中可以正常工作。火灾下，当高温反应端头的温度达到预警温度时，高温反应端头内的固体导电材料熔化流失，使电路断开，此时断电报警装置发出声音、光线或无线电波等警报信号，进行高温报警。2.2超温报警装置将上述原理具体实施，利用组成成分不同的合金在高温下熔点具有高低差异的特点，制作金属感温探头，根据建筑构件材料的分类，合成具有特定熔点的合金材料，将合金材料制作成金属感温探头，布置在建筑构件的表面。当合金材料受到火灾作用发生熔化时，说明建筑构件达到其耐火极限的临界温度，此时与金属感温探头连接的声音报警器开始报警，声音报警器为断路报警装置，一旦发出警报，说明建筑构件表面的温度达到了预计的构件失效温度，提醒灭火救援人员建筑构件具有失效的风险，超温报警装置如图 1所示。2.3合成合金GB 14907-2018 钢结构防火涂料 规定18：钢结构防火涂料的耐火极限以试件失去承载能力或达到规定的平均温度的时间来确定。对于试件温度，规定在整个耐火试验时间内试件的平均温度不应超过 538 C。所以合成的目标合金熔点在 538 C左右。采用纯铝（Al）、硅（Si）、镁（Mg）及钛（Ti）金属配置Al-Si-Mg-Ti合金，将纯金属置于刚玉坩埚内，将盛有合金料的坩埚置于高频熔炼炉内（熔炼过程保持高真空）。在加热功率加到 700 W 时，加热 20 min。加热过程中振动外置样品杆使金属材料混合均匀。待原料完全成液态后，倒入铜制模具内，获得金属合金样品。2.4金属合金熔点使用差示扫描量热法（DSC）确定合金的熔点。根据测试的金属合金的热流-温度 DSC曲线结果，合金材料的熔点温度约为 553.75 C，见图 2。2.5耐高温保护方法采用自主研发的防火板材对报警装置进行耐高温保护。防 火 板 材 为 矿 渣 无 机 防 火 板，经 测 试，20 和 1 093 时，其导热系数分别为 0.130 W/（m）和 0.517 W/（m），常温密度 1 200 kg/m3，燃烧性能为 A1级。气凝胶毡采用二氧化硅纳米气凝胶毡，其孔径尺寸低于常压下空气分子平均自由程，在气凝胶空隙中空气分子近似静止，大大降低了空气的对流传热，而气凝胶极低的体积密度及纳米网格结构的弯曲路径也阻止了气态和固态热传导，趋于“无穷多”的空隙壁可以降低热辐射。如图 3、图 4所示，防火板构成的高温保护罩由耐高温盒和金属感温探头耐高温导线声音报警器T图 1超温报警装置Fig.1Over temperature alarm device-50 100 250 400 550 700 850 温度/10-1-2-3-4-5热流/W/gDSC曲线图 2热流-温度曲线Fig.2 Heat flow-temperature curve1168消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期耐高温盖两部分构成，虽然二者之间填充防火堵料防止温度传入高温保护罩内部，但是有可能缝隙不能完全填充密实，外部的气凝胶毡可以有效弥补耐高温保护罩可能出现的缺陷。3试验验证3.1试验装置采用电加热炉完成超温报警装置的高温试验，试验装置如图 5 所示。炉膛内空间尺寸为直径 300 mm，高度700 mm。采用电加热棒加热。3.2金属感温探头的安装方式通过 3 种安装方式测试金属感温探头在 H 型钢柱表面安装的有效性。方式一：通过不锈钢片将金属感温探头直接固定在构件表面测试构件表面的温度，不锈钢片和金属感温探头间使用硅酸铝棉隔离，保证 2种金属不发生接触，见图 6（a）。方式二：金属感温探头测试构件表面的环境温度，金属感温探头为不同的哑铃形状和棒状，见图 6（b）。方式三：金属感温探头测试构件表面的环境温度，金属感温探头为不同的哑铃形状和棒状，金属感温探头增加 1518 g的配重块，见图 6（c）。试验结果表明：金属感温探头的安装方式一和方式二，在达到合金的熔化温度状态下并不能形成完全的断路，声音报警器未能报警。金属感温探头的安装方式三，在达到合金的熔化温度状态下，不同形状的金属感温探头均熔化，线路形成断路，声音报警器实现报警。3.3试验验证3.3.1试验结果开展了厚度不同的气凝胶毡保护的高温试验，如 1#和 2#工况试验。厚度不同的防火板和气凝胶毡保护的高温试验，如 3#、4#和 5#工况试验。单独使用防火板保护的高温试验，如 6#工况试验。试验工况和试验结果见表1、图 7。保护方式为声音报警器外部的高温保护罩的构成方式，升温曲线为 20/min，试验时间为高温试验的升温时间，内部升温为高温试验结束时与高温试验开始时相比，热电偶测得的耐高温保护罩内部的升温值。声音报警器的有效工作温度一般不超过 70，本文规定当保护罩内部升温超过 50 时，判定温度超过声音报警器的有效工作温度。由表 1可知，采用单一的气凝胶毡材料无法满足隔热金属感温探头防火堵料耐高温导线耐高温盖声音报警器耐高温盒耐火胶气凝胶毡图 3耐高温保护方法Fig.3High temperature protection method（a）加工模具（b）防火板保护罩图 4加工模具和防火板保护罩Fig.4Processing mold and fireproof board protective cover图 5电加热炉Fig.5Electric heating furnace（a）方式一（b）方式二（c）方式三图 6金属感温探头安装方式Fig.6Installation method of metal temperature sensing probe表 1耐高温保护试验结果Table 1High temperature protection test results序号123456保护方式气凝胶毡，30 mm气凝胶毡，40 mm防火板，40 mm气凝胶毡，30 mm防火板，40 mm气凝胶毡，20 mm防火板，25 mm气凝胶毡，10 mm防火板，25 mm升温速率/C/min202020202020试验时间/min20.720.826.026.724.325.9内部升温/C525213870结果未报警超温未报警超温报警未超温报警未超温报警未超温报警超温1169Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.9性能的要求，气凝胶毡为 30 mm 和 40 mm 的情况下，增加气凝胶毡的厚度对于隔热性能影响不大，如 1#、2#工况。防火板+气凝胶毡的保护方式可以满足隔热性能的要求，如 3#、4#、5#工况。与单独使用防火板隔热相比，在防火板外部增加气凝胶毡可以有效增强耐高温保护罩的隔热性能，如 5#工况和 6#工况试验结果的比较。3.3.2升温曲线电炉内部实测温度（T）-时间（t）曲线与目标温度-时间曲线的对比如图 8 所示，图例中“TT”为炉内目标升温曲线，“FT”为炉内实测升温曲线，“ST”为钢柱表面的环境温度，“CT”为耐高温保护罩内部的温度。上述温度均使用热电偶测得。由图 8可知，炉内实测升温曲线和目标升温曲线比较一致，在试验的初始约 5 min 内，炉内实测温度与目标升温曲线有偏差，试验开始 5 min 后，炉内实测温度与目标升温曲线温差逐渐缩小。钢柱表面的环境温度与炉内实测升温曲线的变化比较一致，说明电炉内的温度比较均匀。耐高温保护罩内部的温度远低于炉内的环境温度，（a）1#（b）2#（c）3#（d）4#（e）5#（f）6#图 7耐高温保护方式的不同工况试验Fig.7Different working condition tests on high-temperature protection methodst/min-5 0 5 10 15 20 25700500300100-100T/TTFTSTCT（a）1#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30700500300100-100T/TTFTSTCT（b）2#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30700500300100-100T/TTFTSTCT（c）3#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30700500300100-100T/TTFTSTCT（d）4#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30700500300100-100T/TTFTSTCT（e）5#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30700500300100-100T/TTFTSTCT（f）6#图 8不同工况试验的温度-时间曲线Fig.8Temperature time curves for different operating conditions tests1170消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期说明耐高温保护罩起到了隔热的作用，采用的耐高温保护构造较为有效。3.3.3试验结果分析试验结果表明，单独使用气凝胶毡的高温保护罩无法满足隔热性能的要求。由于导线需要穿孔，且耐火盒和耐火盖间有可能防火堵料填充不密实，单独使用防火板材的高温保护罩可能无法满足隔热性能的要求。使用防火板材和气凝胶毡的高温保护罩可以满足隔热性能的要求。试验准备时，本试验考虑合成的金属感温探头的合金材料固定在钢柱的表面，测试的是钢柱表面的温度，所以合成合金材料的目标熔点温度在 538 C 左右，最终实验室合成的合金材料的熔点温度约为 553.75 C。试验过程中，根据金属感温探头的安装方式试验结果，高温试验采用的是测试钢柱表面的环境温度指标作为钢柱发生失效危险的判定依据。高温试验时，当钢柱表面的环境温度达到金属感温探头的熔点 553.75 C 时，由于钢柱表面与环境温度的热交换作用，钢柱的表面温度尚未达到规范规定18的钢构件失效的温度 538 C。本试验的目的是验证研发的超温报警装置及其耐高温保护方法的有效性，保证超温报警装置在高温环境下可以实现正常工作，在达到金属感温探头的熔点状态下超温报警装置可以完成报警，试验结果达到了试验的目的。如果需要超温报警装置在钢构件表面温度达到规范规定18的 538 C 的失效温度时进行报警，需要合成熔点更高的合金材料。发生火灾的建筑物内部普遍具有温度高、能见度差等特点，灭火救援人员在建筑物内部救援时间紧迫，不方便进行复杂的测量等操作。以柱构件为例，研发的超温报警装置未考虑结构构件施加的荷载大小、长细比、截面尺寸等对柱构件耐火极限影响相对较大的因素，只监测关键柱构件表面的温度，当柱构件表面的温度达到预设金属合金的熔点，报警装置发出超温警报，提示灭火救援人员柱构件具有较大的发生失效的可能性，从而对灭火救援人员起到提示柱构件失效风险的作用。4有限元分析分析使用防火板材和气凝胶毡作为高温保护罩时，耐高温保护罩内部的温度变化。4.1有限元模型采用 ABAQUS 有限元分析软件建立数值仿真模型进行防火板和气凝胶毡保护方式的温度场模拟。防火板材和气凝胶毡的长和宽皆为 500 mm，厚度根据不同工况确定，防火板为整体成型，气凝胶毡的厚度每层 10 mm，模拟的几何模型如图 9所示。单元类型选取：温度场分析模型中，单元类型均采用8 节点三维实体传热单元（DC3 D8）。网格尺寸：防火板和气凝胶毡的长、宽、厚分别为 25、25、5 mm，有限元模型的网格划分如图 10所示。热对流热辐射气凝胶毡防火板zxy图 10网格划分和边界条件Fig.10Mesh division and boundary conditions边界条件：气凝胶毡单面受火，高温作用过程中，气凝胶毡表面与环境空气之间通过热辐射与热对流传热，环境温度已知，属于第三类边界条件，在有限元模型中可在接触中定义辐射和对流的相关参数。定义受火面与空气环境之间的对流传热系数为 25 W/（m2），与空气环境之间的综合辐射系数为 0.7，背火面与空气环境之间的对流传热系数为 9 W/（m2），受火面的环境温度取 GB/T 9978 标准升温曲线的温度，非受火面的环境温度取不同工况试验的环境温度。有限元模型边界条件见图 10。界面的接触：每层气凝胶毡之间及气凝胶毡与防火板之间均采用耐火胶粘贴，在温度场分析时，气凝胶毡之间以及气凝胶毡与防火板之间的接触采用“Tie”方式。温度场数值计算时，不同材料的热工参数设置方式为：对于防火板，20 和 1 093 时，选用的防火板导热系数测试结果分别为 0.130 W/（m）和 0.517 W/（m），密度 1 200 kg/m3，比热容 1 000 J/（kgC）。气凝胶毡：20、300、500 时，选用的气凝胶毡的导热系数测试结果分别为 0.021、0.032、0.062 W/（m），密度为 176 kg/m3，比热容为 502 J/（kg）。4.2有限元计算结果以 20/min 升温曲线作用 30 min 时，有限元计算的防火板材和气凝胶毡保护层的温度场剖面如图 11 所示。保护层内部距离受火面不同深度位置的关键点温度（T）-时间（t）曲线如图 12所示，图例中：“TT”为设定的炉内升温曲线，“SA10 mm”为 10 mm 气凝胶毡保护位置对应的温度-时间曲线，“SA20 mm”为 20 mm 气凝胶毡保护位置对应的温度-时间曲线，“SA30 mm”为 30 mm 气凝胶毡保护位置对应的温度-时间曲线，“SA30 mm+FP10 mm”为防火板气凝胶毡zyx图 9几何模型Fig.9Geometric modeling1171Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.930 mm 气凝胶毡加 10 mm 防火板保护位置对应的温度-时间曲线，“SA30 mm+FP20 mm”为 30 mm 气凝胶毡加20 mm 防火板保护位置对应的温度-时间曲线，“SA30 mm+FP40 mm”为 30 mm 气凝胶毡加 40 mm 防火板保护位置对应的温度-时间曲线。NT11+6.115e+02+5.622e+02+5.129e+02+4.637e+02+4.144e+02+3.651e+02+3.158e+02+2.665e+02+2.173e+02+1.680e+02+1.187e+02+6.941e+01+2.012e+01图 11温度场分布Fig.11 Temperature distribution高温保护罩内温度测点的试验实测值与有限元计算值的温度（T）-时间（t）关系比较如图 13 所示，图例“1#”、“2#”、“3#”、“4#”、“5#”、“6#”为不同工况试验的测试结果；“FEM”为有限元计算结果。TTSA10 mmSA20 mmSA30 mmSA30 mm+FP1.0 mmSA30 mm+FP2.0 mmSA30 mm+FP4.0 mm-5 5 15 25 35700550400250100-50T/t/min 图 12计算的温度-时间曲线Fig.12Calculated temperature time curve由图 13可知：因气凝胶毡的导热系数只测到 500 C，单独使用气凝胶毡材料进行隔热保护的计算值与实测值有一定差别，但是计算结果也反映了气凝胶毡作为保护罩时的隔热性能的变化。在 3#和 4#工况下，高温保护罩内的温度升高很少，3#工况计算温度升高 0.07 C，4#工况计算温度升高 0.32 C，而实际测试的 3#、4#工况分别升高 1 C 和 3 C，主要有以下 3个原因造成了偏差：（1）试验使用的温度测量装置为镍铬镍硅铠装（WRNK-101）热电偶，其测量精度为 1 C，测试的温度数值变化均为整数的形式。（2）测试的热电偶通过导线孔伸入高温保护罩内测量其内部的温度变化，耐高温导线通过导线孔连接金属感温探头与声音报警器，防火板制成的耐高温保护盒由耐高温盒和耐高温盖组成，虽然使用防火堵料对孔洞及缝隙进行了封堵，但还是有空隙可能将外部的环境高温传入高温保护罩内。（3）热电偶的部分铠装金属直接暴露在炉膛内部，在进行高温试验时，部分热量可直接由热电偶的金属铠装保护管传导到位于耐高温保护罩内的感温区域。当耐高温保护罩隔热性能相对较差，保护罩内的温度升高较多时，由热电偶的金属铠装保护管传导的热量占比相对较小，不是测试结果的主要影响因素；当高温保护罩隔热性能相对较好，保护罩内的温度升高较少时，由热电偶的金属铠装保护管传导的热量占比相对较大，成为测试结果的主要影响因素。综合不同工况的试验结果，实测值与计算值吻合较好。5结 论本文研发了一种可以在发生火灾的建筑物内的结构构件上使用的超温报警装置，提出了对超温报警装置进行耐高温保护的方法，研究结果表明：t/min-5 0 5 10 15 20 25 30302826242220T/3#FEM（c）3#t/min-5 0 5 10 15 20 25200150100500T/1#FEM（a）1#t/min-5 0 5 10 15 20 252209060300T/2#FEM（b）2#t/min-5 0 5 10 15 20 25 3030252015T/4#FEM（d）4#t/min-5 0 5 10 15 20 25 3040353025201510T/5#FEM（e）5#t/min-5 0 5 10 15 20 25 30100806040200T/6#FEM（f）6#图 13不同工况实测值与计算值的比较Fig.13Comparison of measured and calculated values under different working conditions1172消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期（1）根据结构构件使用材料的类型（如钢材、混凝土等），可以采用不同熔点的合金布置在建筑构件表面作为报警装置的金属感温探头。（2）建议金属感温探头的布置方式为测试建筑构件表面的环境温度，并在金属感温探头布置配重块。此方法可保证温度达到合金的熔点时，合金材料发生熔化，触发报警装置。（3）提出了报警装置的耐高温保护方法，采用防火板和气凝胶毡作为主要保护材料，辅助以防火堵料和耐火胶等填充、黏结材料，可实现报警装置的耐高温保护。（4）通过试验验证和有限元分析，验证了研发的火灾中 结 构 构 件 超 温 报 警 装 置 及 其 耐 高 温 保 护 方 法 的 有效性。参考文献：1 T/CECS 392-2021,建筑结构抗倒塌设计标准S.2 DURON Z H.Early warning capabilities for firefighters:testing of collapse prediction technologiesR.NIST GCR 03-846,2003.3 DURON Z H,YODER N,KELCHER R,et al.Fire induced vibration monitoring for building collapse.final reportR.NIST GCR 06-885,2005.4 STROUP D W,MADRZYKOWSKI D,WALTON W D,et al.Structural collapse fire tests:single story,ordinary construction warehouseR.NISTIR6959,2003.5 STROUP D W,BRYNER N P,LEE J,et al.Structural collapse fire tests:single story,wood frame structuresR.NISTIR 7094,2004.6 MADRZYKOWSKI 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temperature alarm device of structural members under fireXiang Kai1,2,3,Pan Yanchong1,2,3,Song Tianyi4,Hu Shengli1,2,3(1.Tianjin Fire Science and Technology Research Institute of MEM,Tianjin 300381,China;2.Key Laboratory of Fire Protection Technology for Industry and Public Building,Ministry of Emergency Management,Tianjin 300381,China;3.Tianjin Key Laboratory of Fire Safety Technology,Tianjin 300381,China;4.College of Architecture and Civil Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)Abstract:In order to realize the over temperature alarm when the structural members in the building reach the failure temperature,based on the characteristics of high temperature melting of solid metal,over temperature alarm device and high temperature protection method of structural members are developed with the experimental research and finite element analysis.The research results show that the developed over temperature alarm device can realize the over temperature alarm when the structural member reaches the failure temperature.The high temperature protection of the over temperature alarm device can be effectively realized by using the thermal insulation protection method of the combination of fireproof board and aerogel blanket.Key words:melting point;temperature;alarm;experiment;numerical simulation作者简介：项 凯（1980-），男，辽宁瓦房店人，应急管理部天津消防研究所副研究员，主要从事工程结 构 抗 火 研 究，天 津 市 南 开 区 卫 津 南 路 110 号，300381。收稿日期：2023-05-06（责任编辑：董里）1173