火灾后框架结构的鉴定及其加固方法研究

骆 伟 （安徽省城建设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

近年来，我国的火灾中将近80%的火灾发生于各类建筑上[1]，而在各类建筑中，混凝土结构应用是最为常见的结构型式，目前对于混凝土结构在发生火灾后如何进行可靠度鉴定评估和加固措施，还需要在实践中不断的总结经验。

1 常用的鉴定分析方法

在《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）颁布实施后，为火灾的鉴定提供了一定的依据和参考，主要分为两个部分[2]，第一部分是初步鉴定，主要包括现场火灾过程调查、构件外观调查和检测、损伤等级评定；第二部分为详细鉴定，主要包括火灾作用详细调查与分析、结构构件专项检测和结构承载力分析。

2 常用的加固方法

加固方法应根据各种加固方法的特点进行选择，对于构件过火面积大、损伤严重的构件，一般常采用增大截面法、外包钢、碳纤维等方法进行加固，对于损伤不严重的构件，通常采用喷射混凝土等方法进行加固[3][4]。

3 实例分析

某厂房结构为2层钢筋混凝土框架结构，厂区内发生大火，大火顺着风势燃烧到该车间，该车间内存放的原材料及成品均被完全烧毁，过火时间大概5h，火灾导致该车间的框架梁、柱和板等混凝土构件不同程度受损，部分构件局部表面混凝土剥落，部分受力钢筋外露。

3.1 混凝土构件损伤调查

3.1.1 框架柱表面损伤调查

柱构件混凝土表面损伤情况见表1所示，由调查可知，框架柱均受到火灾的影响，其中部分构件过火温度较高，表面呈灰白色或土黄色，出现裂缝网，部分混凝土有轻微脱落现象。根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）对框架柱构件进行调查。

柱损伤调查 表1

3.1.2 框架梁表面损伤调查

框架梁构件混凝土表面损伤情况见表2所示，由调查可知，框架梁均受到火灾影响。一层多数梁，仅表面粉刷层附着有黑灰，粉刷层未脱落或脱落面积小；一层梁中未发现混凝土脱落和露筋现象。二层梁损伤较一层严重。部分梁表面为浅灰白色，轻微裂缝网。根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）对框架梁构件进行调查。

3.1.3 混凝土现浇板表面损伤、颜色调查

现浇板构件混凝土表面损伤情况见表3所示，由调查可知，一、二层板均受到火灾影响，其中受灾较严重的板，表面呈灰白色或土黄色，并且部分构件表面混凝土脱落较严重，且出现较大面积露筋现象。根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）对现浇板构件进行调查。

梁损伤调查 表2

板损伤调查 表3

3.2 混凝土强度现场检测

现场采用钻芯法对遭受烧灼构件内部的混凝土强度进行检测，芯样去除了表面被过火后的混凝土，统计结果见表4所示。

混凝土芯样强度检测 表4

由芯样试验结果可知，该车间一至二层框架柱内部实测混凝土芯样抗压强度在26.1MPa～32.3MPa范围内。

3.3 鉴定评级[2]

根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）的要求，根据现场检测的结果，首先对过火的混凝土结构进行初步鉴定评级，初步鉴定评级分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ和Ⅳ级，然后对于中间两个级别Ⅱb和Ⅲ级的构件进行详细鉴定，详细鉴定级别分为b、c和d级。

3.4 详细鉴定

该厂房采用PKPM对该车间初步鉴定评为Ⅱb和Ⅲ级的混凝土构件承载能力进行验算，根据验算结果以及现行规范要求对Ⅱb和Ⅲ级的混凝土构件进行详细鉴定评级。构件的承载力应按照火灾后混凝土构件的实际强度和钢筋的实际强度进行计算。

3.4.1 结构承载力验算

采用中国建筑科学院PKPM软件进行计算。

3.4.2 结构验算所用基本参数与计算信息

①场地类别为Ⅱ类场地；

②结构安全等级为二级；

③主要恒载和活载的标准值：按照根据委托方提供的图纸和相关资料进行取值；

④混凝土计算强度：根据现场实测部分混凝土构件强度，实测部分构件内部多数混凝土强度均能达到C25，对于未测的部分混凝土构件，根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）附录F表F.0.1-2以及表4.5，混凝土构件表面温度＜200℃强度取C25，混凝土构件表面温度300～500℃强度取C20，混凝土构件表面温度在500℃以上取C15，若构件折减后的混凝土强度值高于该构件实测值，取构件实测值作为该构件混凝土强度计算值。

⑤钢筋强度取值：

HPB235钢筋设计强度取210N/mm2；

HRB335钢筋设计强度取300N/mm2；

钢筋强度折减：根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）附录G，一至二层钢筋强度折减系数取0.9。

3.4.3 计算结果

采用PKPM对该车间初步鉴定评为Ⅱb和Ⅲ级的混凝土构件承载能力进行验算，根据验算结果以及现行规范要求对Ⅱb和Ⅲ级的混凝土构件进行详细鉴定评级，部分框架梁、框架柱和现浇板需要进行加固处理。

3.5 加固方案

后受损伤的梁板柱，应根据受损区域不同，以及构件的不同进行加固修复[6]。

①对于初步鉴定评定为Ⅱa级的构件和详细鉴定评为b级的构件，结构材料及结构性能仅受轻微影响，一般采取提高耐久性的措施；

该厂房这类构件采用凿除表面损伤的部分，对于有轻度损伤的构件，采用局部喷射高延性混凝土进行加固。

②对于一至二层直接受火灾灼烧的框架柱、框架梁和现浇板，初步鉴定评定为Ⅳ级以及详细鉴定评定为c级的构件，已对结构安全性或正常使用性产生不利影响，应采取相应的加固处理措施。

对于构件初步鉴定评定为Ⅳ级和详细鉴定评为d级的构件，已经判定失去承载力的，拆除后重新建筑混凝土；对于详细鉴定评为c级的构件，凿除表面损伤的混凝土部分，采用加大截面法进行加固。

4 结论

从本工程加固后的使用效果来看，对于混凝土结构火灾后的加固，无论从施工的可行性、加固的经济性，还是从加固效果的可靠性等方面来看，采用加大截面法进行加固，该方法更为成熟，加固施工更易于操作，日常加固中也得到了更好的运用。