火灾后钢筋混凝土结构修复加固技术

火灾后钢筋混凝土结构修复加固技术研究摘要：火灾后钢筋混凝土构件失去部分或全部承载能力，必须进行修复加固。

本文主要从火灾后钢筋混凝土结构的破坏特点、修复加固处理特点、修复加固原则及加固方法四方面就灾后混凝土结构修复加固技术进行探讨。

关键词：火灾；钢筋混凝土结构；修复加固
火灾是威胁公共安全的一种主要灾害形式，每年都给人类带来重大损失。

火灾根据发生的地点不同可分为建筑火灾、工业生产设备火灾、森林火灾、交通工具火灾等，其中尤以建筑火灾发生的次数最多，损失也最大，约占全部火灾的80%左右。

近年来，由于建筑物高层化、大规模化及用途的复合化，建筑火灾的发生呈逐渐上升的趋势，而在各种建筑结构中，钢筋混凝土结构又占有相当大的比重，钢筋混凝土结构是不燃体，但在持续的高温作用下，混凝土及其内部钢筋的强度、弹性模量会降低，钢筋混凝土结构开裂、弯曲变形，从而导致承载能力下降，破坏建筑物的主体结构，基于此，本文就对火灾后钢筋混凝土结构的修复加固方法进行探讨。

1火灾后钢筋混凝土结构的破坏特点
1.1火灾直接损伤
火灾时火焰高温直接烘烤构件使材料性能发生变化致使构件破坏，其主要特点如下：构件混凝土表面出现不同程度的裂缝、酥松、脱落、钢筋露出、构件变形等现象，当构件耐火度不足时，则有可能丧失承载力而倒塌。

这种破坏一般出现在梁上。

1.2火灾间接损伤
由于楼屋盖受热膨胀挤压端部的框架，使框架节点受剪而损坏，其破坏特点为框架上下节点出现不同程度的裂缝，节点混凝土爆裂，柱纵筋鼓出，梁柱错位等现象，一般柱顶节点较柱底节点损伤严重。

这种破坏一般出现在梁柱节点或柱上。

1.3由上述两种因素共同作用结果
该类型破坏出现在火区与来过火区交界的框架粱柱，其破坏特点为上述两者综合。

2火灾后构件修复加固处理特点
火灾损伤建筑结构的修复加固处理比普通工程事故加固处理和旧建筑物加固处理要复杂，具体表现在如下几方面：
2.1火灾损伤建筑结构的诊断工作与修复加固设计工作不可分割。

火灾对建筑物的作用相当复杂，不亲临受灾现场参与诊断工作，就无法详细了解实际结构构件的损伤情况，也就无法对火灾损伤结构提出合理的修复加固处理方法，因此，修复加固设计人员应是参与诊断工作的技术人员。

2.2火灾对建筑结构的损伤是不均匀的，即便是同一构件的不同部位，受火灾损伤的程度也不形同，在进行修复加固设计时很难做到对所有受损构件均提出详尽的修复加固方法，因此实际修复加固施工时，应有诊断和修复加固设计人员到现场进行施工技术指导。

2.3施工质量是火灾损伤结构诊断与处理工作的关键。

在修复加固施工过程中，每道施工工序均需经设计人员验收，合格后方可进
行下道工序的施工。

3火灾后钢筋混凝土结构的修复加固原则
钢筋混凝土结构的修复加固应根据各种结构形式的特点及火灾受损程度，因地制宜地采用不同的修复与加固方法，一般原则如下：
3.1修复加固方案应简单易行、安全可靠、经济合理。

修复加固工作是在原有建筑结构上进行，因此应选择施工方便的修复加固方法。

在制定修复加固方案时还应考虑加固时和加固后建筑物的总体效应：1）施工过程中，拆除危险构件和凿除烧疏层时的敲击震动常常会使相邻构件损伤程度增加，因此需注意所选择的加固方案施工的过程中是否会对其他构件产生不利影响。

2）对某些构件加固后是否会改变建筑物的动力特征而影响整栋建筑物的抗震性能。

3）对上层结构加固后，荷载增加而下层结构及地基基础等是否能承受所增加的荷载。

修复加固设计时应尽量保留原有结构，减少拆除工程量。

加固方案选择时应作相应的技术经济比较，以选择最经济、合理的方案。

3.2 修复加固设计时要尽量保证加固措施能与原结构共同工作。

3.3 加固材料的选择和取值应满足：1）加固用钢材一般选用i 级或ⅱ级钢。

2）加固用水泥应选用普通硅酸盐水泥，标号不应低于32.5r。

3）加固用混凝土强度等级应比原结构混凝土强度等级提高一级，且不宜低于c20级。

4）粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度应高于被粘结结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

4 火灾后钢筋混凝土结构修复加固方法
4.1 常用的直接加固法
4.1.1 加大截面加固法：采用增大过火构件的截面面积，以恢复其承载力而满足正常使用的方法。

但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。

4.1.2 置换混凝土加固法：该法特点和加大截面法相似，这种方法加固后不会影响建筑物的净空，适用于火灾中受损严重的混凝土构件的加固或修复。

4.1.3 有粘结外包型钢加固法：在混凝土构件四周包以型钢的加固方法(分为干、湿两种形式)。

当采用化学灌浆外包钢加固时，型钢的表面温度不应高于60℃；当环境有腐蚀介质时，应有可靠的防护措施。

该法受力可靠、施工方便、现场工作量小，但用钢量较大，适用于使用上不允许显著增大截面尺寸，但又要大幅度提高其承载力的混凝土构件的加固。

4.1.4 外部粘结钢板加固法：在混凝土构件外粘结钢板，以提高受损构件承载力满足正常使用功能的一种加固方法。

该法施工快速、现场无湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和净空间无显著影响。

该方法适用面较广，对于混凝土受损严重和钢筋受损严重的构件均适用。

4.1.5 粘贴纤维增强塑料加固法：除具有粘结钢板相似的优点外，还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费
用较低等特点。

但对于混凝土部分受损严重的构件不适用或需要结合其他方法进行加固。

另外，这种方法需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土构件和一般构筑物。

4.2 常用的间接加固方法
4.2.1预应力加固法：采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合拉杆)或撑杆对结构进行加固的方法。

适用于要求提高承载力强度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构，包括大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变重要状态下的混凝土构件的加固，但不适用于混凝土构件收缩徐变大的构件。

4.2.2 增加支撑加固法：该法是以减小结构的计算跨度和变形，提高其承载力的加固方法，按支承结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。

上述方法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构的加固。

该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间，适用于具体条件许可的混凝土结构的加固。

总之，发生建筑火灾，除烧毁生活和生产设施，威胁人类安全以外，还可能造成建筑物结构的破坏，甚至导致建筑物的倒塌，因此，对灾后建筑的修复加固方法的研究，具有现实和经济意义。

然，火灾防治长期而艰巨，因此我们应吸取教训和经验，对灾后建筑物的修复加固固然重要，但更重要的是在建筑物施工和设计阶段进行有效的检测与鉴定，采取有效措施控制或减少建筑物火灾的发生。