某建筑火災后結構鑒定及加固處理問題分析

摘" 要：近年來，全國城鎮(zhèn)建筑數(shù)量不斷增多，建筑類火災比重逐年提高。建筑火災會對人的生命、財產安全等構成嚴重威脅。該文以某建筑火災后結構鑒定及加固處理為例，分析當房屋遭受火災后，對建筑結構構件及材料功能都會有一定的損害，會導致結構承載力下降，因而需要對火災后的建筑進行災后檢測及加固處理。

關鍵詞：火災后建筑；結構檢測；加固處理；表面特征；燃燒物

中圖分類號：U312+.3" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0146-05

Abstract： In recent years， the number of urban buildings in China is increasing， and the proportion of building fires is increasing year by year. Building fire will pose a serious threat to human life and property safety. This paper takes the structural identification and reinforcement treatment of a building after a fire as an example to analyze that when the building suffers a fire， it will have certain damage to the building structural components and material functions， which will lead to the decline of the structural bearing capacity. Therefore， it is necessary to carry out post-disaster detection and reinforcement treatment of the building after a fire.

Keywords： building after fire; structural inspection; reinforcement treatment; surface characteristics; combustible

火災是建筑物使用過程中影響結構安全的重要因素之一，火災后建筑物的裝修材料通常會受到高溫破壞，而建筑物的結構構件通常表面混凝土會在一定程度上遭到破壞，常見的有混凝土保護層疏松或破裂，如遇嚴重的火災，混凝土構件的鋼筋也會遭受到損傷，往往會導致鋼筋混凝土構件的耐久性和承載力降低，火災后建筑物存在結構安全隱患。故火災后有必要通過檢測，對結構受損程度和安全等級進行正確評估，并采納恰當?shù)募庸烫幚磙k法對建筑物進行加固，以確保后續(xù)使用的安全。

1" 工程概況

本工程為地上局部3層，地下局部2層的剪力墻結構，基礎為鋼筋混凝土筏板基礎。該工程總建筑面積為42 919.65 m2，抗震設防烈度為7度（0.15 g），設計地震分組為第二組，抗震設防類別為甲類，剪力墻抗震等級為三級，地下工程耐火等級為一級。混凝土采用Ca45P8F300。

截至火災發(fā)生時，該項目僅完成地下結構部分區(qū)域的施工，1 區(qū)、3 區(qū)僅完成部分墻體混凝土澆筑，部分墻體僅綁扎了鋼筋，樓板未進行施工；2 區(qū)施工至-0.050 m處現(xiàn)澆板。過火區(qū)域平面示意圖如圖1所示。

2" 火災簡況

2.1" 火災過程調查

根據(jù)現(xiàn)場調查及了解，此次1/2工段地下室結構火災具體著火過程如下：1區(qū)于2021年1月18日10：20出現(xiàn)明火，12：00將火勢撲滅，火災持續(xù)時間為1小時40分鐘。2區(qū)初步判斷在14：30發(fā)生火情，消防隊員于15：30進入著火區(qū)，最終在16：20撲滅該區(qū)域內明火，火災持續(xù)時間為1小時50分鐘。3區(qū)于11：45左右出現(xiàn)火勢蔓延（大風將1區(qū)火星引至此區(qū)域），在14：30左右撲滅（期間出現(xiàn)2次復燃），火情持續(xù)時間約為2小時45分鐘。

2.2" 燃燒殘留物調查

截至現(xiàn)場調查檢測時，部分燃燒殘留物已被清理，僅殘留少量已燃成木炭狀或未完全燒盡的模板，根據(jù)上述調查情況并結合委托方提供的信息，判斷燃燒物主要為施工時采用的木模板及混凝土養(yǎng)護所使用的巖棉被等。

3" 火災后結構鑒定

3.1" 檢測鑒定目的

確定火災對該工程混凝土結構構件的損傷程度和對結構性能的影響。為災后處理方案提供技術依據(jù)。

3.2" 檢測鑒定流程

火災后工程結構檢測鑒定，已按如圖2所示流程進行。

3.3" 檢測內容及結果

3.3.1" 火災溫度場判定

根據(jù)T/CECS 252—2019《火災后工程結構鑒定標準》附錄A及第4.1.5條的要求，混凝土構件表面特征與溫度的關系及標準耐火試驗中混凝土構件的外觀特征與當量標準升溫時間的關系見表1。

通過現(xiàn)場宏觀調查火場區(qū)域混凝土構件表面特征，發(fā)現(xiàn)部分混凝土構件保護層大面積脫落，部分墻體保護層脫落面積達到墻體總面積的95%，現(xiàn)場混凝土脫落的最大深度是75 mm。部分混凝土構件均布雙排受力鋼筋裸露。因此該火災區(qū)域內火場最高溫度判定為700～800 ℃。

3.3.2" 混凝土強度檢測

受火區(qū)域混凝土抗壓強度與非受火區(qū)域混凝土抗壓強度對比：1區(qū)受火區(qū)域混凝土抗壓強度實測值為45.83 MPa、46.93 MPa；3區(qū)受火區(qū)域混凝土抗壓強度實測值為45.06 MPa；未受火區(qū)域混凝土抗壓強度實測值為45.31 MPa。2區(qū)受火區(qū)域混凝土抗壓強度實測值為52.28、46.07、46.81和46.75 MPa；未受火區(qū)域混凝土抗壓強度實測值為46.07 MPa

從以上數(shù)據(jù)可以看出受火區(qū)混凝土抗壓強度與非受火區(qū)域混凝土抗壓強度相差不大。

3.3.3" 鋼筋力學性能檢測

根據(jù)試驗結果可知，依據(jù)GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》標準，試件屈服強度、抗拉強度、伸長率及反向彎曲性能符合熱軋帶肋鋼筋HRB400E的要求。

3.3.4" 混凝土損傷深度檢測

通過對各火災溫度場地內的混凝土構件受損表面進行敲擊、開鑿、鉆芯和測量等相關檢測，發(fā)現(xiàn)混凝土表面疏松程度、混凝土表面顏色變化等反映出構件的損傷深度，總體呈現(xiàn)單、雙面受火，混凝土保護層有無脫落，鋼筋有無外露，受損深度范圍為10～75 mm。

3.4" 結論

1）根據(jù)對火災后混凝土構件表面敲擊和開鑿等相關的宏觀檢查，結合鉆芯取樣法綜合判定，可以將本次火災的混凝土構件受損情況分為以下2個區(qū)。

1區(qū)混凝土構件表面基本無損傷或只有很小面積的損傷，構件評級為Ⅱa級，主要指剪力墻構件Q6、Q13、Q14、Q15、Q16和Q27。

2區(qū)混凝土大面積脫落、受力鋼筋裸露嚴重，構件評級為Ⅱb或Ⅲ級，包括剪力墻Q1、Q2、Q3、Q4、Q6、Q11、Q12、Q26、Q7～Q10、Q17～Q25、Q28～Q30、Q32和樓板B1。

2）各受損區(qū)混凝土結構構件的火災溫度按以下判定。

基本完好區(qū)：受火溫度范圍在300 ℃以下；

嚴重受損區(qū)：受火溫度范圍在700～800 ℃。

3）土芯樣強度滿足設計要求。

4）根據(jù)鋼筋力學性能試驗判定：在該工程受損區(qū)內抽檢的2組鋼筋力學性能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

3.5" 建議

1）針對被評為Ⅱa級的剪力墻構件（Q6、Q13、Q14、 Q15、Q16和Q27）宜做局部的表面處理。

2）針對被評為Ⅱb或Ⅲ級的剪力墻和樓板構件（Q1、 Q2、Q3、Q4、Q6、Q11、Q12、Q26、Q7～Q10、Q17～Q25、Q28～Q30、Q32和B1）須委托具有特種施工資質的單位進行相應的耐久性修復設計及處理。在修復施工過程中須將構件表面所有疏松混凝土層剔除清理干凈，保障新舊混凝土之間有良好的結合。

3）建議對取芯位置的空洞進行修補。

4）建議對切割截取部位的鋼筋采用焊接法進行 鋼筋修復，修復后的鋼筋長度須滿足相應規(guī)范的搭接長度要求。

5）建議對混凝土構件存在的裂縫進行灌漿封閉處理。

4" 加固方案

4.1" 處理原則、方法及范圍

根據(jù)《某工程“01·18”火災后局區(qū)，2區(qū)、3區(qū)混凝土構件結構檢測鑒定報告》，得出結論：該項目1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)火災受損區(qū)域內所抽檢的混凝土構件、混凝土芯樣強度滿足設計要求。在該工程受損區(qū)內抽檢的2組鋼筋力學性能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

根據(jù)《某工程“01·18”火災區(qū)、2區(qū)、3區(qū)混凝土構件結構檢測鑒定報告》，建議：結合委托要求及T/CECS 252—2019《火災后工程結構鑒定標準》表3.2.1的相關要求，本工程處理原則見表2。

所采用的修復方法見表3。

4.2" 裂縫封閉處理

施工時，對存在裂縫的混凝土構件，應進行裂縫封閉處理；裂縫寬度小于0.2 mm時，采用改性水泥基裂縫注漿料進行表面封閉處理；裂縫寬度不小于0.2 mm時，采用注射法將裂縫修補漿液注入裂縫腔內，注射前，應按產品說明書規(guī)定對裂縫周邊進行密封；當遇到貫穿性裂縫及深面蜿蜒的裂縫時，應采用壓力注漿法將修補裂縫用的注漿液壓入裂縫腔內。

采用改性水泥基裂縫注漿料處理時，首先將裂縫表面清理干凈，裂縫表面封縫可靠，灌膠嘴安裝間距合適，灌漿順序和操作要求規(guī)范，確保灌膠密實。

本工程采用常溫環(huán)境使用的改性水泥基裂縫注漿料，其安全性鑒定標準應符合GB 50728—2011《工程結構加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》第5.2.2條、5.2.4條的規(guī)定。

4.3" Ⅱa級墻表面損傷處理要求

對于保護層未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，鋼筋無外露，僅小部區(qū)域呈黑色的Ⅱa級墻體，對熏黑的表面粉層清理干凈后進行點鑿毛再用A型聚合物水泥砂漿抹面修復即可。

4.4" Ⅱb級或Ⅲ級墻修復前表面處理

對過火脫落混凝土處剔鑿至堅實的混凝土面層后，除去浮渣、塵土。

1）剔鑿范圍為混凝土保護層脫落處全部區(qū)域往外延伸不小于250 mm。遇墻與墻（樓板）交接時，若相交墻（樓板）也為受損構件，則直接延伸剔鑿；若相交墻（樓板）為非受損構件，則剔鑿至交接面即可。

2）對一面墻多處保護層脫落的，若兩處間距不超過50 cm，則考慮將其整體進行剔鑿。

3）對保護層未出現(xiàn)脫落但表面呈黑色-黃褐色，錘擊聲音發(fā)悶的墻體，仍需進行剔鑿處理。

剔鑿混凝土面層時，應人工剔鑿，剔鑿深度應不小于受損深度+芯樣表面至切割面長度，具體可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行相應調整。進行修復前，原有混凝土表面應沖洗干凈，如出現(xiàn)露筋、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象，應對鋼筋進行除銹和清潔處理并保持濕潤。原混凝土構件表面鑿毛后涂刷界面劑，種植剪切銷釘，銷釘起到加強新舊混凝土間連接作用的目的，不需進行現(xiàn)場拉拔檢驗。

4.5 Ⅱb級墻耐久性修復及Ⅲ級墻局部進行更換處理

高延性混凝土修復鋼筋混凝土結構構件的施工工序應符合下列規(guī)定：清理原構件表面—安裝剪切銷釘—清理浮灰—澆水潤濕表面—壓抹高延性混凝土—保濕養(yǎng)護。

高延性混凝土應使用強制式攪拌機進行攪拌，攪拌機轉速不宜小于45 r/min，應按以下投料順序進行拌制：先加入潔凈淡水，在攪拌過程中陸續(xù)加入干混料（骨料、水泥、礦物混合料等）；等拌合物攪拌均勻后再加入纖維物質，在纖維攪物質拌均勻且無聚團后方可停止攪拌。攪拌制作好的高延性混凝土在現(xiàn)場施工過程中不應離析和泌水。高延性混凝土攪拌完成后宜在40 min內用完，當施工現(xiàn)場溫度大于30 ℃時，應適當縮短使用時間；不應使用超過初凝時間的高延性混凝土。高延性混凝土在澆筑過程中應保證其纖維分布的均勻性和連續(xù)性，嚴禁在澆筑過程中隨意加水。高延性混凝土的抹面工藝，采用手工分層壓抹施工法，為保證纖維能夠均勻分布，需特別留意構件的陰陽角處要連續(xù)施工，不得在轉角部位留施工冷縫。進行手工壓抹時，采用分層法，每層涂抹厚度不宜大于15 mm；除最后一道面層壓抹需要收平外，前幾道壓抹應保持面層表面粗糙不應收光，當一道壓抹厚度未達到設計要求時，后一道壓抹應在前一道初期硬化時盡快完工，且前后2道壓抹時間間隔不宜超過4 h。施工環(huán)境在20 ℃以上的情況下，高延性混凝土面層在壓抹收光后的12 h內即開始噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護期間應防止加固構件受到硬物沖擊，當施工環(huán)境溫度低于20 ℃時，應適當推遲噴水養(yǎng)護時間。高延性混凝土面層施工完成后，在高延性混凝土終凝后及時對其表面進行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于7 d，針對Ⅲ級墻，混凝土的更換深度不應小于受損深度+芯樣表面至切割面長度，更換長度應按混凝土強度和缺陷的檢測結果確定，對非全長更換的情況，其兩端應分別延伸不小于100 mm的長度；對損傷及缺陷范圍較小的構件，在清除過程中應從缺陷中心向四周逐步進行擴展，清除區(qū)域的長度和寬度均不應小于200 mm，清除過程中不得對原有鋼筋造成損傷。

5" 結束語

截至火災發(fā)生時，該項目僅完成地下結構部分區(qū)域的施工，1區(qū)、3區(qū)僅完成部分墻體混凝土澆筑，部分墻體僅綁扎了鋼筋，樓板未進行施工；2區(qū)施工至-0.050 m處現(xiàn)澆板。通過本案例中火災后的結構安全性檢測發(fā)現(xiàn)，該項目在火災中燒損的構件，在加固維修后結構構件承載力均滿足原設計要求，結構的整體布置合理、結構構件外觀質量未發(fā)現(xiàn)明顯的破壞，該建筑物混凝土構件施工質量達標，保護層滿足原設計要求，才使得在本次火災中鋼筋混凝土柱和剪力墻受到火災的影響較小，這樣就大大提高了結構的安全穩(wěn)定性，豎向構件的承載力的折損較小，為后期的加固提供了更好的施工條件。本案例中使用的加固、修復措施，可以有效地提高結構的安全性、使用性、耐久性。在加固及修復中采用高強聚合物砂漿修復、高延性混凝土面層及外黏碳纖維布加固的加固方式， 加固方法均對梁板的原截面尺寸影響較小，加固施工工藝比較成熟方便，加固效果比較直接且明顯。有效提高了原結構構件的承載力，在加固補強施工完成后的檢測中發(fā)現(xiàn)，結構構件的強度及承載力均能滿足原設計要求。

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