唐謝興，張友亮

(1.長沙先導(dǎo)投資控股有限公司，湖南 長沙 410205;2.中機國際工程設(shè)計研究院，湖南 長沙 410008)

火災(zāi)的統(tǒng)計資料表明，在各種火災(zāi)事故中，建筑火災(zāi)占據(jù)首位，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)后，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力必然受影響，不能達到原設(shè)計安全使用要求。因此，如何對火災(zāi)后的建筑進行檢測并確定合理、經(jīng)濟的加固處理方法具有十分重要的意義。

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1 火災(zāi)工程概述

某寫字樓于2004年2月23日在一層和二層局部突發(fā)大火，導(dǎo)致建筑物局部燒損。為了驗證火災(zāi)區(qū)域結(jié)構(gòu)的安全可靠性，對火災(zāi)區(qū)域部分的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行檢測、鑒定，并提出火災(zāi)部分的加固方案與措施。

2 火災(zāi)區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀特征檢測

圖1 剪力墻受損形態(tài)圖

根據(jù)現(xiàn)場提供的信息，火災(zāi)區(qū)域部分堆放的是木、竹架板以及棉絮等物體，造成火災(zāi)溫度較高，過火時間半小時左右，進場檢測時，燃燒殘余物已被清除。對一層、二層火災(zāi)區(qū)域火災(zāi)作用后混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀特征進行了檢測，檢測結(jié)果如表1、表2所示。

部分構(gòu)件的具體受損形態(tài)可參見照片圖1～圖4。剪力墻的損傷特征有混凝土保護層爆裂、鋼筋外露等見圖1?，F(xiàn)澆板的損傷特征有混凝土保護層崩落、底部鋼筋完全外露等見圖2。柱子的損傷特征有混凝土保護層爆裂、鋼筋外露、縱向裂縫、水平裂縫等見圖3。梁的損傷特征有混凝土保護層爆裂、鋼筋外露、龜裂等形態(tài) 見 圖 4。對一、二層火災(zāi)區(qū)域的部分梁進行了底部的標高測量，見標高測量結(jié)果示意圖3、圖4。一層火災(zāi)區(qū)域L～M軸交1/2軸梁跨中標高比梁端低8.5mm，二層G軸交2～3軸梁跨中標高比梁端低13.5mm，標高檢測結(jié)果包含了施工誤差。

圖2 板受損形態(tài)

圖3 柱受損形態(tài)

圖4 梁受損形態(tài)

3 材料強度檢測及溫度場分析

3.1 混凝土強度檢測

對混凝土梁、板、柱以及剪力墻進行抽芯取樣。對試樣進行觀測，可以看到損壞的混凝土與內(nèi)部損傷較輕的混凝土顏色不同，表現(xiàn)出顏色是從外向里逐步變化，說明混凝土從表面往里溫度是逐漸下降的，受損程度也是逐步降低的。照片中試樣描紅線上部為火災(zāi)損傷較嚴重部分。依據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 23－2001)，采用回彈法對混凝土芯樣的表層和內(nèi)部混凝土強度進行了檢測。并對芯樣的內(nèi)部混凝土進行了試壓，混凝土強度檢測結(jié)果如表3所示。從表中的結(jié)果可知，火災(zāi)溫度對構(gòu)件表層混凝土的強度影響很大，但對損傷層以下的混凝土強度影響較小。根據(jù)表層和內(nèi)部混凝土強度檢測結(jié)果，取樣的混凝土強度值損傷度在0.6～0.45之間，考慮到取樣的混凝土并不是損傷最大處，實際最大損傷度比取樣的混凝土要大。試壓結(jié)果少量比設(shè)計值要低，這與試樣加工精度有關(guān)，實際內(nèi)部混凝土強度滿足設(shè)計要求。

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3.2 鋼筋強度檢測

在一層L軸交1～2軸剪力墻、二三層板、二層3軸交K軸柱部位，共取7根鋼筋進行試驗，試驗結(jié)果見表4。從表中可以看出，Ⅰ級鋼筋屈服強度基本大于標準值，但稍低于通常平均值，且觀測到屈服平臺有縮短，表明鋼筋受高溫作用冷卻后，雖延性有所降低，但強度降低不多。

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4 構(gòu)件受損程度鑒定

根據(jù)結(jié)構(gòu)外觀檢測結(jié)果，包括混凝土構(gòu)件表面顏色變化、混凝土剝落及露筋等情況，并綜合考慮裂縫分布及裂縫寬度特點、混凝土抽芯取樣檢測情況等來判定損傷情況，可將結(jié)構(gòu)構(gòu)件分成基本未損、一級受損、二級受損、三級受損和四級受損五種。對于四級受損等級構(gòu)件，構(gòu)件表面呈淡黃色或灰白，混凝土有嚴重剝落和露筋現(xiàn)象，板底大片鋼筋網(wǎng)裸露架空，混凝土外表呈現(xiàn)起殼酥松，龜裂或裂縫密度和寬度較大，混凝土中碎石外露燒成灰白色或暗紅色。

5 計算分析與加固建議

考慮火災(zāi)后混凝土強度降低、鋼筋強度和彈性模量的變化以及鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的折減，計算火災(zāi)后不同損傷程度的鋼筋混凝土構(gòu)件剩余承載力，計算結(jié)果見表7。計算柱子剩余承載力時，考慮到受火區(qū)域在一二層，采用軸心受壓柱的方法計算。從上述現(xiàn)場非破損檢測和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可以知道，受火區(qū)域混凝土構(gòu)件受到不同程度的損傷，板的損傷程度最嚴重，梁、柱和剪力墻次之，其中有一些板損傷程度已達到了四級，一般情況下這類構(gòu)件應(yīng)予拆除，另行更換新構(gòu)件，考慮到板的特點及現(xiàn)場錨固情況，仍建議采用加固措施。

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加固原則即要求將受損結(jié)構(gòu)恢復(fù)到滿足原結(jié)構(gòu)的設(shè)計荷載，同時為保證使用要求，被加固的截面不宜過大，選擇加固方法力求經(jīng)濟，且施工方便。根據(jù)構(gòu)件損傷程度，綜合分析經(jīng)濟、施工等方面的因素，本工程建議對一級受損構(gòu)件作恢復(fù)使用功能的修復(fù)處理，建議對二級、三級和四級受損的構(gòu)件采取高性能鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿薄層加固措施。

對一級受損的混凝土構(gòu)件，將燒松散的混凝土除掉，存留的混凝土表面清理干凈，然后填補同等級或高等級的混凝土，使截面復(fù)原，做成完好表面，保證鋼筋不受銹蝕。施工時注意對裂縫的修補處理，對小于0.2mm的裂縫和構(gòu)件缺損部位，采用水泥砂漿灌漿修補和抹水泥砂漿進行修補，對大于0.2mm的貫通性裂縫，采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿修補。

對二級、三級和四級受損的構(gòu)件，加固施工步驟:

(1)將受損的混凝土鑿掉，除去妨礙粘結(jié)表面的疏松層，保留原鋼筋;

(2)加固構(gòu)件受損輕的部位，表面需要進行鑿毛處理;

(3)將事先做好的鋼筋網(wǎng)片放到構(gòu)件上，植筋或用膨脹螺栓將鋼筋網(wǎng)固定(板底與梁底用膨脹螺栓，并將鋼筋網(wǎng)與膨脹螺栓焊好，梁側(cè)、柱子及剪力墻采用膨脹螺栓);

(4)在混凝土表面及鋼筋網(wǎng)上涂界面劑;

(5)將配制好的高性能復(fù)合砂漿抹到構(gòu)件上，并用不低于07.N/cm2的力壓實。復(fù)合砂漿厚度柱子和剪力墻為25mm，板和梁為20mm;

(6)施工完后，應(yīng)加強對構(gòu)件的養(yǎng)護。

［1］GB 50292－1999民用建筑可靠性鑒定標準［S］

［2］李延和，閔明保.火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)受損程度的診斷方法［J］.南京建筑工程學(xué)院學(xué)報，1995，34(3):8－14

［3］JGJ/T 23－2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程［S］

［4］賈鋒，從永全，朱伯龍.回彈儀檢測高溫后普通混凝土抗壓強度的試驗研究［J］.四川建筑科學(xué)研究，1996(2)

［5］陸洲導(dǎo)，朱伯龍.混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后檢測方法研究［J］.工業(yè)建筑，1995，25(12):37 －41

［6］杜紅秀，張雄，韓繼紅.混凝土火燒損傷的紅外熱像檢測與分析［J］.建筑材料學(xué)報，1998，1(2):221 －226

［7］杜紅秀，張雄，韓繼紅.混凝土構(gòu)筑物的火災(zāi)危害與損傷檢測評估［J］.建筑材料學(xué)報，1998，1(2):175 －181

［8］Michael Y L Chew.The Assessment of Fire Damaged Concrete［J］.Building and Environment，1993，28(1):97 －102

［9］Michael Y L Chew.Effect of Heat Exposure Duration on the Thermoluminescence of Concrete［J］.ACI Material Journal，1993，90(7－8):319－322