某写字楼局部火灾后结构检测鉴定及加固建议

唐谢兴，张友亮

(1.长沙先导投资控股有限公司，湖南 长沙 410205;2.中机国际工程设计研究院，湖南 长沙 410008)

火灾的统计资料表明，在各种火灾事故中，建筑火灾占据首位，大多数建筑结构发生火灾后，其结构构件承载力必然受影响，不能达到原设计安全使用要求。因此，如何对火灾后的建筑进行检测并确定合理、经济的加固处理方法具有十分重要的意义。

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1 火灾工程概述

某写字楼于2004年2月23日在一层和二层局部突发大火，导致建筑物局部烧损。为了验证火灾区域结构的安全可靠性，对火灾区域部分的现有结构状态进行检测、鉴定，并提出火灾部分的加固方案与措施。

2 火灾区域混凝土结构构件外观特征检测

图1 剪力墙受损形态图

根据现场提供的信息，火灾区域部分堆放的是木、竹架板以及棉絮等物体，造成火灾温度较高，过火时间半小时左右，进场检测时，燃烧残余物已被清除。对一层、二层火灾区域火灾作用后混凝土结构构件外观特征进行了检测，检测结果如表1、表2所示。

部分构件的具体受损形态可参见照片图1～图4。剪力墙的损伤特征有混凝土保护层爆裂、钢筋外露等见图1。现浇板的损伤特征有混凝土保护层崩落、底部钢筋完全外露等见图2。柱子的损伤特征有混凝土保护层爆裂、钢筋外露、纵向裂缝、水平裂缝等见图3。梁的损伤特征有混凝土保护层爆裂、钢筋外露、龟裂等形态 见 图 4。对一、二层火灾区域的部分梁进行了底部的标高测量，见标高测量结果示意图3、图4。一层火灾区域L～M轴交1/2轴梁跨中标高比梁端低8.5mm，二层G轴交2～3轴梁跨中标高比梁端低13.5mm，标高检测结果包含了施工误差。

图2 板受损形态

图3 柱受损形态

图4 梁受损形态

3 材料强度检测及温度场分析

3.1 混凝土强度检测

对混凝土梁、板、柱以及剪力墙进行抽芯取样。对试样进行观测，可以看到损坏的混凝土与内部损伤较轻的混凝土颜色不同，表现出颜色是从外向里逐步变化，说明混凝土从表面往里温度是逐渐下降的，受损程度也是逐步降低的。照片中试样描红线上部为火灾损伤较严重部分。依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23－2001)，采用回弹法对混凝土芯样的表层和内部混凝土强度进行了检测。并对芯样的内部混凝土进行了试压，混凝土强度检测结果如表3所示。从表中的结果可知，火灾温度对构件表层混凝土的强度影响很大，但对损伤层以下的混凝土强度影响较小。根据表层和内部混凝土强度检测结果，取样的混凝土强度值损伤度在0.6～0.45之间，考虑到取样的混凝土并不是损伤最大处，实际最大损伤度比取样的混凝土要大。试压结果少量比设计值要低，这与试样加工精度有关，实际内部混凝土强度满足设计要求。

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3.2 钢筋强度检测

在一层L轴交1～2轴剪力墙、二三层板、二层3轴交K轴柱部位，共取7根钢筋进行试验，试验结果见表4。从表中可以看出，Ⅰ级钢筋屈服强度基本大于标准值，但稍低于通常平均值，且观测到屈服平台有缩短，表明钢筋受高温作用冷却后，虽延性有所降低，但强度降低不多。

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4 构件受损程度鉴定

根据结构外观检测结果，包括混凝土构件表面颜色变化、混凝土剥落及露筋等情况，并综合考虑裂缝分布及裂缝宽度特点、混凝土抽芯取样检测情况等来判定损伤情况，可将结构构件分成基本未损、一级受损、二级受损、三级受损和四级受损五种。对于四级受损等级构件，构件表面呈淡黄色或灰白，混凝土有严重剥落和露筋现象，板底大片钢筋网裸露架空，混凝土外表呈现起壳酥松，龟裂或裂缝密度和宽度较大，混凝土中碎石外露烧成灰白色或暗红色。

5 计算分析与加固建议

考虑火灾后混凝土强度降低、钢筋强度和弹性模量的变化以及钢筋与混凝土粘结强度的折减，计算火灾后不同损伤程度的钢筋混凝土构件剩余承载力，计算结果见表7。计算柱子剩余承载力时，考虑到受火区域在一二层，采用轴心受压柱的方法计算。从上述现场非破损检测和结构分析结果可以知道，受火区域混凝土构件受到不同程度的损伤，板的损伤程度最严重，梁、柱和剪力墙次之，其中有一些板损伤程度已达到了四级，一般情况下这类构件应予拆除，另行更换新构件，考虑到板的特点及现场锚固情况，仍建议采用加固措施。

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加固原则即要求将受损结构恢复到满足原结构的设计荷载，同时为保证使用要求，被加固的截面不宜过大，选择加固方法力求经济，且施工方便。根据构件损伤程度，综合分析经济、施工等方面的因素，本工程建议对一级受损构件作恢复使用功能的修复处理，建议对二级、三级和四级受损的构件采取高性能钢筋网复合砂浆薄层加固措施。

对一级受损的混凝土构件，将烧松散的混凝土除掉，存留的混凝土表面清理干净，然后填补同等级或高等级的混凝土，使截面复原，做成完好表面，保证钢筋不受锈蚀。施工时注意对裂缝的修补处理，对小于0.2mm的裂缝和构件缺损部位，采用水泥砂浆灌浆修补和抹水泥砂浆进行修补，对大于0.2mm的贯通性裂缝，采用环氧树脂化学灌浆修补。

对二级、三级和四级受损的构件，加固施工步骤:

(1)将受损的混凝土凿掉，除去妨碍粘结表面的疏松层，保留原钢筋;

(2)加固构件受损轻的部位，表面需要进行凿毛处理;

(3)将事先做好的钢筋网片放到构件上，植筋或用膨胀螺栓将钢筋网固定(板底与梁底用膨胀螺栓，并将钢筋网与膨胀螺栓焊好，梁侧、柱子及剪力墙采用膨胀螺栓);

(4)在混凝土表面及钢筋网上涂界面剂;

(5)将配制好的高性能复合砂浆抹到构件上，并用不低于07.N/cm2的力压实。复合砂浆厚度柱子和剪力墙为25mm，板和梁为20mm;

(6)施工完后，应加强对构件的养护。

［1］GB 50292－1999民用建筑可靠性鉴定标准［S］

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［3］JGJ/T 23－2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程［S］

［4］贾锋，从永全，朱伯龙.回弹仪检测高温后普通混凝土抗压强度的试验研究［J］.四川建筑科学研究，1996(2)

［5］陆洲导，朱伯龙.混凝土结构火灾后检测方法研究［J］.工业建筑，1995，25(12):37 －41

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