鋼筋混凝土框架結構火災后檢測與加固修復研究

江 海 （安徽省特種建筑技術承包有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

該項目位于安徽省合肥市，原設計時間為2018年4月，為5層框架結構廠房，建筑面積為4287.68m2。層高為4.5m，框架柱、梁采用鋼筋混凝土結構，樓面板主要采用鋼結構梁板，屋面板（除天井外）采用鋼筋混凝土現澆板，屋面天井部位采用鋼結構梁板。二樓西南角五車間離心機部位2020年09月26日12點30分左右發生火災，15點30分左右大火被撲滅。建筑物外立面照片見圖1。

圖1 建筑物外立面

2 檢測情況

火災明火持續時間約三個小時，發生在工程二層西南側區域并沿洞口竄入其余樓層，一層（1～6）/（A～C）軸、（6～7）/（A～F）軸、（1～2）/（G～J）軸區域與二層（6～7）/（A～F）軸、（1～2）/（G～J）軸區域未受災，其余部位全部受災，燃燒物為該區域內原有的制藥原料等物品。檢測時距離火災發生已10天，火災現場已進行了清理，經查看：三層～五層為主要受火區域，部分柱、梁混凝土脫落，鋼筋外露，鋁合金窗戶燒壞，一層、二層為過火區域。現場部分鋼梁構件扭曲變形，推斷火場最高溫度應大于700℃。抽取部分鋼筋檢測其力學性能未發現性能降低現象。構件具體損傷情況如下：

①一層、二層其余部位均為過火區域，三層-五層為主要受火區域，部分混凝土柱梁構件及鋼結構樓面梁板、屋面梁板受損較為嚴重；

②受過火構件共計849個，其中詳細鑒定評定為b級的構件612個，詳細鑒定評定為c級的構件217個，詳細鑒定評定為d級的構件20個。

構件損傷照片詳圖2。

圖2 構件過火后現場照片

3 檢測情況分析

3.1 過火構件詳細鑒定評級情況

本次火災明火持續時間約三個小時，發生在該建筑二層西南側區域，一層、二層其余部位均為過火區域；三層～五層為主要過火區域。過火構件共計849個（包含混凝土構件及鋼結構構件），其中詳細鑒定評定為b級的構件612個，詳細鑒定評定為c級的構件217個,詳細鑒定評定為d級的構件20個。

3.2 .火災后結構構件詳細鑒定評定標準

b級構件：受火災影響，或略低于國家現行標準安全性要求，不影響安全，可正常使用，宜采取適當措施；

c級構件：不符合國家現行標準安全性要求，影響安全和正常使用，應采取措施；

d級構件：極不符合國家現行標準安全性要求，嚴重影響安全，應立即加固、更換或拆除。

3.3 混凝土構件詳細鑒定評級情況

根據鑒定報告，過火構件鑒定評級分類及各損傷等級狀態特征描述如下：

①b級構件：除c級、d級外，均為b級構件。b級構件受火災影響較小，主要表現為局部熏黑，局部有輕微裂縫及混凝土脫落現象，錘擊聲音較悶，無受力鋼筋外露及明顯變形情況。

②c級構件：共包含155個構件，其中框架柱57個、框架梁90個、現澆板8個。c級構件過火后有一定影響，表現為局部熏黑，混凝土顏色為灰白色，局部有較寬裂縫及混凝土脫落現象，錘擊聲音較悶，部分構件錘擊時混凝土粉粹或塌落，無受力鋼筋外露及明顯變形情況；

③d級構件共包含13個構件，其中框架柱1個、框架梁12個。d級構件過火后影響較嚴重，表現為混凝土顏色為灰白色，存在較為嚴重的混凝土脫落及開裂情況，錘擊聲音較悶，部分構件錘擊時混凝土粉粹或塌落，無受力鋼筋外露及明顯變形情況。

4 加固方案分析

4.1 框架柱加固

4.1.1 對于評為b級的框架柱

a.鑿除框架柱表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于框架柱截面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原截面尺寸；

d.框架柱外表面在有缺陷樓層均采用壓抹高延性混凝土15mm厚加強，以提高其耐久性。

高延性混凝土加固柱大樣圖見圖3。

圖3 高延性混凝土加固柱

4.1.2 對于評為c級的框架柱

a.鑿除框架柱表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于框架柱截面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原截面尺寸；

d.采用外粘型鋼加固法對框架柱進行加固，以提高其抗壓、抗彎承載力，承載力提高幅度按60%進行控制，框架柱采用外粘型鋼加固時向下延伸至基礎頂面并錨固，向上延伸至上層頂板板底。外粘型鋼法加固柱大樣圖見圖4。

圖4 外粘型鋼加固柱

4.1.3 對于評為d級的框架柱

a.鑿除框架柱四面各鑿除100mm厚至密實層，并清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，采用灌漿料澆筑至恢復原截面尺寸；

d.采用外粘型鋼加固法對框架柱進行加固，以提高其抗壓、抗彎承載力，承載力提高幅度按60%進行控制，框架柱采用外粘型鋼加固時向下延伸至基礎頂面并錨固，向上延伸至上層頂板板底。

4.2 框架梁加固

4.2.1 對于評為b級的框架梁

a.鑿除框架梁表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于框架梁截面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原截面尺寸；

d.框架梁外表面壓抹高延性混凝土15mm厚加強，以提高其耐久性4.2.2對于評為c級的框架梁

a.鑿除框架梁表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于框架梁截面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原截面尺寸；

d.采用粘貼碳纖維布加固法對框架梁進行加固，以提高其抗彎、抗剪承載力，其中梁底抗彎承載力提高幅度按30%進行控制，梁端抗彎承載力提高幅度按混凝土貢獻項的抗剪承載力的50%進行控制。

4.2.3 對于評為d級的框架梁

a.鑿除框架梁表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于框架梁截面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原截面尺寸；

d.采用增大截面加固法對框架梁進行加固，即框架梁采用增設封閉箍筋及梁底增設縱筋，然后采用高延性混凝土壓抹的方式進行加大截面加固。

4.3 現澆板加固

4.3.1 對于評為b級的現澆板

a.鑿除現澆板表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于現澆板表面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原板厚；

d.現澆板板底雙向粘貼@400碳纖維布加強。

4.3.2 對于評為c級的現澆板

a.鑿除現澆板表面混凝土疏松部位至密實層，然后將表面清理干凈；

b.對于混凝土表面裂縫采用結構膠灌注處理；

c.裂縫灌注完成后，對于現澆板表面混凝土缺損部位采用壓抹高延性混凝土恢復至原板厚；

d.現澆板板底雙向粘貼@200碳纖維布加固，以提高其抗彎承載力承載力提高幅度按30%進行控制，板面采取壓抹15mm厚高延性混凝土加固。

4.4 鋼結構梁板處理

①對于評為b級的鋼結構梁板：按原設計鋼結構涂裝及防火保護層設置進行恢復；

②對于評為c級和d級的鋼結構梁板全部拆除更換。

5 結語

近年以來，隨著加固行業的技術不斷發展及相關災后加固、檢測鑒定經驗的不斷積累，一系列建筑工程相關檢測鑒定及加固的規范相繼頒布實施，有力地推動了行業的快速發展。通過科學嚴謹、安全可靠的檢測鑒定及加固技術，一部分經受了火災或其他災后的建筑物仍然可以繼續發揮其功能，繼續保持其應有的安全性和可靠性，這也符合國家可持續發展的經濟建設戰略方針。