关于火灾后建筑结构受损分析及加固措施

关于火灾后建筑结构受损分析及加固措施
发表时间：2017-09-08T09:59:02.270Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：黎财胜
[导读] 摘要：本文主要简述了建筑结构在火灾中的损坏机理，以及通过案例分析火灾后建筑结构检测鉴定，并提出相关加固方案。

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摘要：本文主要简述了建筑结构在火灾中的损坏机理，以及通过案例分析火灾后建筑结构检测鉴定，并提出相关加固方案。

关键词：火灾；建筑结构；加固措施
近年来火灾事故在全国各地频繁发生，火灾除造成人员伤亡和物品毁坏外，火灾也给建筑物造成了严重地损坏。

建筑结构根据火灾时温度的大小、高温持续的时间、建筑结构自身的特点，可能产生以下的情况：轻度损伤、一般损伤、严重损伤。

通过必要的检测，正确鉴定灾后建筑结构的安全性，采用恰当的加固处理措施，尽可能地利用原有建筑结构是减小火灾损失的重要环节。

一、建筑结构在火灾中的损坏机理
不同的建筑结构在火灾中的损坏机理是不同的，木结构的抗火性最差，当火灾时的温度超过木材的燃点后已燃烧的截面面积不再具有承载能力，通过现场可以检测损失掉的截面面积可以计算出残存的木结构构件的承载能力。

钢结构构件的抗火性也较差，随着温度的增加，钢构件的屈服强度小于结构内力产生的压应力以后钢结构将倒塌。

如果火灾后钢结构未发生倒塌，则灾后该结构可以继续承重，但要考虑由于火灾引起的钢结构的扭曲、位移等，钢结构各个构件的承载能力将有所下降。

砖石砌体的抗火性最好。

灾后结构的承载能力变化不大，但砌体结构从高温状态遭到消防水后可能由于从热胀转入冷缩而发生局部的崩裂，使其强度略有下降，通常不影响继续使用。

而量大面广的混凝土结构在火灾作用下的破坏机理都比较复杂。

它与混凝土所处温度密切相关。

混凝土在300℃以下时，混凝土的抗压强度基本上没有变化。

有的研究还认为混凝土的抗压强度还略有提高。

当温度超过300℃时，混凝土中的水泥石（水泥和水的化合物主要为水化硅酸钙、水化铝酸钙)发生脱水，脱水时水泥石的体积将产生收缩。

混凝土中的骨料随温度的升高发生热膨胀，骨料的膨胀与水泥石的收缩导致混凝土内部出现温度应力，导致内部微裂缝的扩张，引起混凝土强度的下降。

当混凝土的温度达到500 ℃以上时，水泥石中的Ca（OH)2 脱水使Ca（OH)2 晶体破坏产生CaO，导致强度进一步下降。

有研究表明：混凝土所处温度达600 ℃以上时强度损失达50 %，800℃以上时强度损失达80%。

二、火灾后建筑结构检测鉴定
广东某工厂是两层工业建筑为钢筋混凝土结构。

根据现场检测情况来看，该建筑物主要受火部位为首层，其范围内首层框架柱和二层框架梁、板受火灾影响较大。

二层排架柱主要是批荡受烟熏后变黑或呈淡黄色。

根据混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反映和现场部分机械部件有滴状物形成等，可以得出本次火灾温度为700℃以上。

对该建筑结构进行了检测和鉴定，现将检测和鉴定的情况介绍如下：（一）初步鉴定。

建筑物一层的货物部分烧毁。

室内部分批荡层剥落，部分楼板和梁底部混凝土剥落，出现露筋现象。

二层屋面部分钢结构已经熏黑，部分铁皮已坍落下来，保温材料散落地面。

火灾后结构构件根据烧灼损伤、变形、开裂（或断裂）程度分为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。

依据《火灾后建筑结构鉴定标准》对柱、梁、楼板的损伤状态进行初步评级。

（二）构件检测：根据结构平面布置测量、结构构件变形测量、混凝土强度测量包括构件表层混凝土强度和构件内部混凝土强度、钢筋强度分析、混凝土碳化深度检侧和结构和构件损伤及缺陷情况检测。

根据结构复核验算，针对柱、梁、楼板等结构构件得出鉴定结论，将不满足承载力要求的评为d级，将满足承载力要求的评为b级。

（三）处理意见：对b级构件采取适当提高耐久性措施，对d级构件必须及时或立即采取加固或拆除措施；对存在混凝土芯样破碎现象的构件及混凝土强度低于C15的构件进行加固处理。

对Ⅱ级构件采取提高耐久性或局部处理及外观修复措施，对Ⅲ级构件采取加固或局部更换措施，对Ⅳ级构件必须立即采取安全支护、彻底加固或拆除更换措施。

三、主要的加固方案及施工工艺
（一）外粘型钢加固法
施工工艺流程：施工准备——粘结界面处理——加压及卸荷系统准备——胶黏剂配制——涂胶和粘贴——固化、卸加压固定系统——检验——维护
1、粘贴界面处理：混凝土面应凿除粉饰层、油垢、污物，用角磨机打磨除去1-2mm厚表层，较大凹陷处用找平胶修补平整，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，或采用棉布沾丙酮拭净表明，待粘贴面完全干燥后备用，型钢钢材粘贴面进行除锈、打磨露出新钢材面。

2、加压及卸荷系统准备：加固构件所承受的活荷载应在加固施工前暂时移去，增加相应支撑系统，以卸除结构恒载，尽量减少施工临时荷载。

3、胶粘剂配制：严格按说明书配合比将甲、乙两组份混合并按同一方向搅拌，避免混入空气形成气泡。

4、涂胶和粘贴及固化加压：用腻刀涂抹在已处理好型钢面上（或混凝土面表面），胶断面宜呈三角形，中间厚5mm左右，边缘厚2mm左右，然后将型钢粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液从钢板边锋挤出为度。

5、检验：结构胶操作性能极好，正常操作可达100%饱满度。

检验时可用小锤轻击粘贴钢板，从声响判断粘贴效果，也可用超声仪检测。

若锚固区有效粘接面积少于90%，非锚固区有效粘接面积少于70%，应在空鼓处钻孔灌注结构胶。

（二）粘碳纤维布加固法
施工工艺流程：施工准备——混凝土表面处理——底层树脂配制并涂刷——找平材料配制并对不平整处修复处理——浸渍树脂或粘贴树脂的配制并涂刷——粘贴纤维布——表面防护
1、表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料表面修复平整。

按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理，被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面。

转角粘贴处要求进行倒角处理并打磨呈圆弧状，圆弧半径不应少于20mm。

2、涂刷底层树脂：严格按比例将甲、乙两组份充分搅拌后，用滚筒刷将粘结剂均匀涂抹于混凝土表面。

3、找平处理：混凝土表面凹陷部位用配制好的找平材料填补平整，且不应有楞角，转角处应用找平材料修复为光滑圆弧，半径不小于20mm。

4、粘贴碳纤维布：按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。

用特制的滚筒沿纤维方向多次滚
压，挤除气泡，并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。

滚压时不得损伤碳纤维布。

多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面树脂干燥时进行下一次粘贴，在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

（三）高强复合砂浆钢丝网加固法
施工工艺流程：施工准备——表面处理——固定钢丝网——抹复合砂浆——保湿养护
1、表面处理：新旧砼交界面要凿毛，用清水及钢丝刷清洗干净，用素水泥浆甩涂于砼基面上。

2.固定钢丝网：采用18#钢丝网（直径1.6mm，孔径50mm），用钢钉固定，另用适量膨胀螺栓加强固定。

3、抹复合砂浆：按要求现场进行高强砂浆配比，根据设计图纸要求，分层抹高强复合砂浆，砂浆抗压强度不低于M25，厚度不少于25mm。

（四）砼裂缝处理
施工工艺流程：裂缝表面处理——埋设灌浆嘴——封缝——检查——压力灌浆——铲除灌浆嘴——垂直裂缝粘贴碳纤维布 1、用钢丝刷清除裂缝表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物，再用毛刷蘸丙酮将裂缝两侧200mm~30mm擦拭干净并保持干燥备用。

2、埋设灌浆嘴（盒、管）：在裂缝交叉处、较宽处、端部以及裂缝贯穿处，钻孔内均应埋设灌浆嘴。

其间距当缝小于1mm时为350mm~500mm，当缝大于1mm时，为500mm~1000mm。

在一条裂缝上必须有进浆嘴、排气嘴、出浆嘴。

若裂缝宽度小于0.3mm，灌浆嘴每隔0.5m设一个，若裂缝宽度大于0.3mm，灌浆嘴每隔1~2m设一个。

3、封缝：a）环氧树脂胶泥封缝，先在裂缝两侧涂一层环氧树脂基液，后抹一层厚1mm，宽20~30mm的环氧树脂胶泥。

抹胶泥时应防止产生小孔和气泡。

b）粘贴玻璃丝布封缝，先在裂缝两侧涂一层环氧树脂基液，后将以除去润滑剂的玻璃丝布沿缝一端开始粘贴密实，不得有鼓泡可皱纹。

4、压力灌浆：根据裂缝区域的大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。

一般首先接上标高最大的灌浆嘴开始灌浆，在一条裂缝上灌浆由一端到另一端。

灌浆时应待下一个排气嘴出浆时立即关闭转芯阀，化学灌浆压力常用0.2Mpa，水泥灌浆压力为0.4~0.8Mpa。

达到规定压力后，应保持压力稳定。

当发现不进浆时，再维持灌浆压力0.2Mpa左右继续压注即可结束嘴灌浆，换下一个灌浆开始灌浆。

总结
对于钢筋混凝土结构，在火灾后构件未完全丧失承载能力的情况下，针对构件不同的损坏情况，定制有效、适用的加固方案，尽可能地利用原有建筑结构，可使构件达到或提高原结构、构件的承载能力和抗震能力，尽量减小火灾损失。

因此，选择适用的加固方法对钢筋混凝土构件进行补强和加固是非常重要的。

参考文献：
[1]火灾后建筑结构受损分析及加固措施_王玉珏
[2]火灾后建筑结构受损检测鉴定与加固_丰宏
[3]商业建筑火灾后结构鉴定与加固措施_李治
[4]在建某高层建筑火灾后受损结构的加固_王国辉。