某综合楼火灾后结构加固实践

黄穗瑜，程 晔

（1、东莞市莞城招投标服务所 广东东莞 523129；2、仲恺农业工程学院 广州 510080）

0 引言

钢筋混凝土建筑物在遭受火灾后，结构构件如柱、梁、板等被高温损伤，可能造成破坏、承载能力下降或耐久性降低，需要结合现场调查、取样和检测等进行综合评估，评估火灾后结构构件和整体结构的承载能力和耐久性［1-5］，进而提出处理加固方案，为结构构件和整体结构修复提供依据［6-7］。

评估构件的承载力时，应按不同受灾等级对构件进行分类。根据火灾后各个结构构件的表面裂缝、构件整体变形、连接构件和受高温灼伤的混凝土材料、钢筋等受损情况，综合判断该结构是否需要加固补强或不具有加固补强价值或无法加固补强，进而提出具体处置方法［8-9］。

1 工程概况

某市1 栋框架剪力墙结构综合楼工程地上11 层，地下2 层，建筑面积约26 500 m2。建筑高度为41 m，高宽比为2.24，建筑主要跨度为7.2 m、8.1 m、6.4 m、5.2 m。2013 年10 月，该综合楼一层用户不慎导致失火，引燃该房间内堆放的保温材料，消防部门迅速到场将该火灾扑灭，但该火灾已经造成了该房间及附近房间和部分结构构件损坏。火灾后1～3 层损坏情况如图1所示。

图1 框架剪力墙结构综合楼工程火灾后1～3层损坏情况Fig.1 Damage Situation of the First to Third Floors of the Commercial Complex Building with Frame Shear Wall Structure after Fire

2 现场检测鉴定结果

根据《某综合楼火灾受报结构检测鉴定报告》，检测鉴定综合评级如表1所示。

表1 结构构件检测鉴定综合评级Tab.1 Comprehensive Rating of Structural Component Inspection and Appraisal

损伤类型主要涉及如下几个方面：

⑴梁板构件损伤

由图2所示可以看到，梁板构件火灾损坏明显，一层楼板尤为严重，混凝土保护层脱离，可见大范围裸露钢筋。2层与3层楼板也出现了明显裂缝。

图2 梁板构件火灾后损坏情况Fig.2 Damage of Beam and Slab Components after Fire

⑵墙柱结构损伤

由图3可以发现，墙柱构件火灾损坏也较为严重，1层损坏更为严重，墙体出现混凝土脱离现象，各层门窗损毁严重。

图3 墙柱构件火灾后损坏情况Fig.3 Damage of Wall Column Components after Fire

⑶楼梯损伤

作为大空间连接构件，楼梯的火灾损坏程度较为严重，如图4 所示，混凝土结构层损坏严重，明显的混凝土裂缝导致楼梯的继续使用存在较大风险。

图4 楼梯火灾后损坏情况Fig.4 Damage Situation of Stairs after Fire

3 火灾后结构构件性能评价及相应处理措施

3.1 设计范围与设计依据

根据《某综合楼火灾受报结构检测鉴定报告》，本工程加固补强维修设计范围为1 层D～E/（1/3）～4 轴线房间及周边，2 层D～E/（1/3）～4 轴线房间及周边。不包含火灾受损以外的结构构件。

设计的依据主要包括《混凝土结构设计规范：GB 50010—2010》［7］、《混凝土结构加固设计规范：GB 50367—2006》、《混凝土后锚固技术规程：JGJ145—2004》、《某综合楼火灾受损结构检测鉴定报告》、《某综合楼施工图》、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图：11G101-3》、《建筑结构加时工程施工质量验收规范：GB 50550—2010》、《混凝土结构加固构造：06SG 311-1》等。

3.2 火灾后结构构件性能及处理措施

未直接遭受火的高温灼伤作用，混凝土和钢筋材料本身及结构整体性能未受任何影响的结构构件，一般鉴定综合评级为a 级，这类结构构件，可不采取处理措施。

⑴遭受轻微灼伤作用，混凝土和钢筋材料本身及结构整体性能仅受轻微影响的结构构件，检测鉴定综合评级一般为b级，这类结构构件，一般仅耐久性遭受损失，结构承载力未受到损伤，可采用聚合物砂浆修复表面来处理。

⑵遭受轻度至中度高温灼伤作用，但未对混凝土和钢筋材料本身及结构整体性产生明显影响，略影响结构安全的构件，检测鉴定综合评级一般为c级，对这类结构构件应采取结构补强措施，可采用增加结构材料如构件外增加钢绞线+聚合物砂浆的做法处理。

⑶遭受中度至重度高温灼伤作用，出现混凝土剥落等现象，对结构整体安全和正常使用已产生显著不利影响但尚未失效的这类构件，其检测鉴定综合评级为d 级，可采用钢绞线+聚合物砂浆加固做法处理、部分凿除原结构构件混凝土再外包混凝土加固、全部凿除原结构构件混凝土重新浇筑做法（楼板混凝土置换）处理。楼板凿除时，根据现场情况若楼板钢筋损坏严重时，及时经过设计修改加固配筋。

3.3 加固材料选择

①钢筋：光圆钢筋采用HPB300，热轧螺纹钢筋采用HRB400；②混凝土：梁外包混凝土、板置换混凝土为C40 细石混凝土，柱外包灌浆料为加固专用高强无收缩灌浆料；③钢纹线：采用6×7+1WS 高强不锈钢钢绞线网，规格为ϕ3.0@30；④界面剂：采用高强不锈钢钢绞线网聚合物砂浆加固专用界面剂；⑤聚合物砂浆：采用Ⅰ级加固用聚合物砂浆，材料性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范：GB 50367—2013》规定；⑥植筋胶：目前多采用JGN 型植筋胶，材料性能指标符合《混凝士结构加固设计规范：GB 50367—2013》规定检测其材料性能。

4 构件加固方法

4.1 加固补强维修

钢绞线-聚合物砂浆面层加固做法与补强流程如图5 和图6 所示。高强不锈钢绞线网规格为ϕ3.0@30单向网，其设计抗拉强度为1 050 MPa。

图5 钢绞线-聚合物砂浆面层加固做法Fig.5 Reinforcement Method of Steel Strand Polymer Mortar Surface Layer

图6 钢绞线-聚合物砂浆面层补强做法Fig.6 Reinforcement Method for Steel Strand Polymer Mortar Surface Layer

具体施工工艺如下：

4.1.1 表面处理

首先清理需加固的结构构件混凝土表面，并凿除构件表面一定深度的混凝土面层，并用水冲刷干净，晾干。

4.1.2 高强不锈钢绞线网片铺设

根据梁或板的实际尺寸下料钢绞线，编成钢绞线网片。先在构件一侧安装锚栓和锚固件，再在易于张拉操作的另一侧安装匹配的锚栓，采用轻便张拉工具按照设计要求对钢绞线进行张拉，张拉后固定在该侧锚栓上。每隔一定距离安装一个锚拴，用卡子和锚栓固定整个绞线网片，卡子和锚栓按梅花样布置，间距宜为400 mm或按其它设计要求。

4.1.3 混凝土界面剂涂刷

再次清理已凿除表层混凝土的构件表面，用水完全润湿并达到饱和，再将配置好的界面剂浆液均匀涂刷在构件表面。

4.1.4 表面聚合物砂浆施工和养护

按照要求配制聚合物砂浆。在界面剂均匀涂刷上去后没有干的情况下开始第一遍聚合物砂浆抹灰。按照抹灰施工要求在第一遍的基础上抹第二遍聚合物砂浆，并压光。聚合物砂浆初疑后用喷水枪进行喷水养护，条件允许可以采用覆盖养护，养护期不小于7 d。

4.2 外包混凝土加固

外包混凝土加固做法如图7所示。

图7 外包混凝土加固做法Fig.7 Reinforcement Method of Outer Concrete

钢筋制作与安装、模板安装、以及混凝土施工应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范：GB 50204—2015》的要求。具体工艺如下：

⑴浇筑混凝土前，对原有结构表面损伤混凝土面层进行剔除并凿毛，然后除去加固表面的浮渣。

⑵直接在加固部位按设计要求放线。按设计要求进行植筋、钢筋制作与安装。

⑶表面涂刷加固用界面剂。保证加固混凝土与原有混凝土面有效的结合。

⑷模板安装和浇筑混凝土。

4.3 重新浇筑混凝士（楼板混凝上置换）

4.3.1 拆除工程

评定为d 级且损伤严重的楼板进行拆除，采用电动工具拆除，减少损坏原板钢筋，仅凿除混凝土即可。评定为d 级、c 级的结构构件表面烧灼损伤严重混凝土面层进行剔除，可采用电动工具剔除混凝土面层，剔除损伤面层至设计深度或密实处后再进行加固补强。拆除加固范围内已砌筑的填充墙。

具体工艺包括：凿除结构构件混凝土，凿除时不得破坏钢筋；补充植筋加固增加钢筋（板底双向钢筋）并涂刷加固用界面剂；模版制作并浇筑混凝士；拆模、养护。

4.3.2 植筋工程

按要求绑扎加固用钢筋、钢筋在梁、剪力墙、框架柱处采用植筋锚固。在梁、剪力墙、框架柱处植筋，使外包深凝土加固钢筋可靠生根。主要的工艺流程如下：

⑴打孔。根据设计图纸选择合适的钻头，保证开孔的深度、大小和中心位置。如遇到原有钢筋，应将开孔位置向有利于结构受力的方向略微移动一定距离，避开原有钢筋。如无法判断，应咨询加固设计方。

⑵清孔。孔打好后，应将孔洞中的杂物完全清理干净。

⑶注胶。采用专业注胶枪从孔底开始注胶，直至注满孔体积的2/3为止。

⑷植入钢筋。核对钢筋编号，核对无误后将钢筋均匀缓慢插入注胶孔内，将钢筋插入至最底部。植入的钢筋一般不允许再调整位置，如确需调整，应在5 min 内调整完成且不允许向外拔出。植入的钢筋，包括整个构件应在2 h内不允许活动、敲击或者震动，意避免影响其粘接加固强度。

5 结语

本文结合某钢筋混凝土框架剪力墙综合楼火灾后结构检测评估的具体情况，分析了火灾后建筑物结构检测鉴定工作，通过结构构件加固处理措施设计，综合提出了火灾后的结构构件加固方法，该方案实施后经检验，加固效果良好，为同类工程提供了可参考借鉴的实践经验。主要结论如下：

⑴采用聚合物砂浆修复方法对受到轻微灼伤作用构件进行表面加固处理，可有效解决构件耐久性降低的问题，加固后，构件耐久性可满足正常使用要求。

⑵采用构件外增加钢绞线+聚合物砂浆加固方法对受到轻度-中度高温灼伤作用构件进行加固处理，可解决结构构件承载力略微降低的问题，加固后，构件承载力能够完全满足承载要求。

⑶通过钢绞线-聚合物砂浆面层加固补强方法对受到中度-重度高温灼伤作用的构件进行加固处理，消除了受损构件对结构整体安全和正常使用产生的不利影响，加固后的构件达到了正常使用所需的承载力和耐久性。