某寫字樓局部火災后結構檢測鑒定及加固建議

唐謝興，張友亮

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

火災的統計資料表明，在各種火災事故中，建筑火災占據首位，大多數建筑結構發生火災后，其結構構件承載力必然受影響，不能達到原設計安全使用要求。因此，如何對火災后的建筑進行檢測并確定合理、經濟的加固處理方法具有十分重要的意義。

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1 火災工程概述

某寫字樓于2004年2月23日在一層和二層局部突發大火，導致建筑物局部燒損。為了驗證火災區域結構的安全可靠性，對火災區域部分的現有結構狀態進行檢測、鑒定，并提出火災部分的加固方案與措施。

2 火災區域混凝土結構構件外觀特征檢測

圖1 剪力墻受損形態圖

根據現場提供的信息，火災區域部分堆放的是木、竹架板以及棉絮等物體，造成火災溫度較高，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、二層火災區域火災作用后混凝土結構構件外觀特征進行了檢測，檢測結果如表1、表2所示。

部分構件的具體受損形態可參見照片圖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。現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 見 圖 4。對一、二層火災區域的部分梁進行了底部的標高測量，見標高測量結果示意圖3、圖4。一層火災區域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，標高檢測結果包含了施工誤差。

圖2 板受損形態

圖3 柱受損形態

圖4 梁受損形態

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部損傷較輕的混凝土顏色不同，表現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損傷較嚴重部分。依據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T 23－2001)，采用回彈法對混凝土芯樣的表層和內部混凝土強度進行了檢測。并對芯樣的內部混凝土進行了試壓，混凝土強度檢測結果如表3所示。從表中的結果可知，火災溫度對構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。根據表層和內部混凝土強度檢測結果，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。試壓結果少量比設計值要低，這與試樣加工精度有關，實際內部混凝土強度滿足設計要求。

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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 構件受損程度鑒定

根據結構外觀檢測結果，包括混凝土構件表面顏色變化、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，可將結構構件分成基本未損、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件，構件表面呈淡黃色或灰白，混凝土有嚴重剝落和露筋現象，板底大片鋼筋網裸露架空，混凝土外表呈現起殼酥松，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強度的折減，計算火災后不同損傷程度的鋼筋混凝土構件剩余承載力，計算結果見表7。計算柱子剩余承載力時，考慮到受火區域在一二層，采用軸心受壓柱的方法計算。從上述現場非破損檢測和結構分析結果可以知道，受火區域混凝土構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，一般情況下這類構件應予拆除，另行更換新構件，考慮到板的特點及現場錨固情況，仍建議采用加固措施。

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加固原則即要求將受損結構恢復到滿足原結構的設計荷載，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濟，且施工方便。根據構件損傷程度，綜合分析經濟、施工等方面的因素，本工程建議對一級受損構件作恢復使用功能的修復處理，建議對二級、三級和四級受損的構件采取高性能鋼筋網復合砂漿薄層加固措施。

對一級受損的混凝土構件，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，采用環氧樹脂化學灌漿修補。

對二級、三級和四級受損的構件，加固施工步驟:

(1)將受損的混凝土鑿掉，除去妨礙粘結表面的疏松層，保留原鋼筋;

(2)加固構件受損輕的部位，表面需要進行鑿毛處理;

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

(4)在混凝土表面及鋼筋網上涂界面劑;

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

(6)施工完后，應加強對構件的養護。

［1］GB 50292－1999民用建筑可靠性鑒定標準［S］

［2］李延和，閔明保.火災后建筑結構受損程度的診斷方法［J］.南京建筑工程學院學報，1995，34(3):8－14

［3］JGJ/T 23－2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程［S］

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