鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后安全鑒定與加固設(shè)計探討

1、<p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后安全鑒定與加固設(shè)計探討</p><p>　　摘要：以某市科學(xué)宮火災(zāi)后安全鑒定與加固設(shè)計為例，介紹了火災(zāi)現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容，結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷分類標準及檢測結(jié)果，根據(jù)檢測結(jié)果對該工程受損結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行損傷及承載力的安全性鑒定，并提出了加固設(shè)計方案，為該類工程的災(zāi)后鑒定和加固設(shè)計提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)； 火災(zāi)； 安全鑒定； 加固設(shè)計 &

2、lt;/p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最為普遍，相對于鋼結(jié)構(gòu)來說，這種結(jié)構(gòu)耐火性好，火災(zāi)后往往經(jīng)過修復(fù)和加固或進行局部拆除重建就可以繼續(xù)使用。建筑物遭受火災(zāi)需要對其進行安全性鑒定，并依據(jù)鑒定結(jié)果進行加固方案設(shè)計。因此合理評估火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷程度，并提出經(jīng)濟、適用而又能滿足使用要求的加固方法，是十分必要

3、的。 </p><p>　　2火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)安全鑒定 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)工程火災(zāi)后安全性鑒定分初步鑒定及詳細鑒定兩個階段，詳見參考文獻[1]。 </p><p><b>　　2.1初步鑒定 </b></p><p>　　2.1.1火災(zāi)后的現(xiàn)場檢查 </p><p>　　由于發(fā)生火災(zāi)時

4、著火的可燃物種類、數(shù)量各不相同，火災(zāi)的燃燒條件也各異，火場溫度及其變化情況也就不相同；同樣各種結(jié)構(gòu)因受火條件和受力條件不一樣，火災(zāi)對結(jié)構(gòu)的損傷也有輕有重，同一建筑物各處的受損程度也會不一樣。因此，火災(zāi)對建筑物的損傷是復(fù)雜的，需要對火災(zāi)現(xiàn)場進行細致的檢查。 </p><p>　　2.1.2事故原因的調(diào)查 </p><p>　　調(diào)查主要內(nèi)容包括：火災(zāi)發(fā)生的時間、地點、起火至熄滅總的燃燒時間；室

5、內(nèi)著火可燃物的種類、蔓延的數(shù)量和分布情況；火災(zāi)蔓延途徑，是通過門窗、吊頂、耐火性差的內(nèi)隔墻，還是通過樓梯間等容易突破部位；燃燒條件，包括當(dāng)時風(fēng)力、風(fēng)向、氣溫等氣候條件。 </p><p>　　2.1.3燒損部位的外觀檢查 </p><p>　　火災(zāi)現(xiàn)場構(gòu)件的變形、倒塌情況；混凝土表面的顏色變化、爆裂面積大小、深度和位置；混凝土構(gòu)件的裂縫長度、寬度和分布；鋼筋的變形、露筋部位及長度；繪出建筑

6、物受損、破壞的分布圖，并拍照或錄像。 </p><p>　　2.1.4初步評定構(gòu)件的安全性 </p><p>　?。?）輕微或未直接遭受燒灼作用，不必采取措施； </p><p>　?。?）輕度燒灼，應(yīng)采取針對耐久性或表觀質(zhì)量的修復(fù)措施，一般不必采取加固措施，也可對其進行詳細檢測后確定； </p><p>　?。?）中度燒灼尚未破壞，應(yīng)采取加

7、固或局部加固措施處理； </p><p>　　（4）破損嚴重，必須立即采取措施進行安全支護，后期進行徹底處理。 </p><p><b>　　2.2詳細鑒定 </b></p><p>　　2.2.1建筑物原始設(shè)計資料的收集 </p><p>　　建筑物的平、立、剖面圖；竣工時間、過去火災(zāi)史及混凝土的種類、所使用的材料性能

8、、配合比，設(shè)計強度，鋼筋種類、配筋圖；建筑物竣工圖、施工記錄等。 </p><p>　　2.2.2構(gòu)件材料試驗 </p><p>　　對于建筑物中比較重要部位的構(gòu)件，其受損程度較難判斷時，可現(xiàn)場取樣進行鉆芯取樣，進行以下一系列實驗：①混凝土的強度及碳化試驗。②鋼筋金相試驗：將嚴重受損的鋼筋混凝土構(gòu)件中的外露鋼筋，和預(yù)先制作的不同溫度下鋼筋的金相標本進行對比，可確定該處鋼筋和混凝土的受熱溫度

9、。⑧將截下的鋼筋進行力學(xué)試驗，測定其強度、延伸率等性能。④混凝土的強度，也可利用回彈、超聲及綜合法等非破損試驗來確定。⑤用卡尺、鋼尺、量規(guī)和放大鏡等儀器測量構(gòu)件的變形及裂縫。對裂縫應(yīng)測定其寬度、深度和長度，尤其構(gòu)件上的貫穿性裂縫或沿鋼筋的縱向裂縫。應(yīng)該注意，當(dāng)裂縫擴展寬度大于5 mm時，它是鋼筋混凝土構(gòu)件破壞性標志之一。 </p><p>　　2.2.3 鋼筋和混凝土的受損分析 </p><p

10、>　?。?）火災(zāi)后混凝土的燒損分析 </p><p>　　火災(zāi)后，混凝上的組成材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都會發(fā)生變化，其強度損失主要取決于受火溫度的高低、受火作用的時間和冷卻方式。試驗表明，當(dāng)受火溫度低于400℃時，無論是噴水冷卻還是自然冷卻，混凝土強度均沒有明顯的降低；當(dāng)溫度超過400℃后，水泥石的晶架結(jié)構(gòu)破壞嚴重，混凝土的強度開始顯著下降，在這個過程中，噴水冷卻的混凝土強度比自然冷卻的混凝上強度下降更多。主要是因為

11、Ca（OH）2在400～600℃之間脫水，產(chǎn)生水蒸汽，集料中CaCO3在900～1 000℃分解，產(chǎn)生CaO和CO2，由于CO2和水蒸氣要從內(nèi)部向外逸出，會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大壓力，因此會導(dǎo)致混凝土爆裂；另外，火災(zāi)中的混凝土結(jié)構(gòu)如果噴水，其表面會突然冷卻，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與表面溫差過大，進一步加劇混凝土的爆裂程度。 </p><p>　　（2）鋼筋的燒損分析 </p><p>　　火災(zāi)后鋼筋

12、的極限強度、屈服強度、彈性模量等都隨著溫度的升高而降低。普通鋼筋在200℃時開始膨脹，抗拉強度也隨之下降，當(dāng)溫度到達600～700℃時，鋼筋內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致強度和彈性模量降低程度非常嚴重?；馂?zāi)后預(yù)應(yīng)力鋼筋比非預(yù)應(yīng)力鋼筋強度下降要快，可以根據(jù)火災(zāi)溫度和鋼筋保護層厚度、構(gòu)件內(nèi)主筋、鋼絲的折減系數(shù)來確定其強度；也可以截構(gòu)件內(nèi)的鋼筋、鋼絲進行力學(xué)性能試驗來判定其強度，還可以根據(jù)暴露在火場中的日用品鋼材的力學(xué)性能變化來確定鋼筋強度變化[2]

13、。 </p><p>　　火災(zāi)后鋼筋混凝土基本構(gòu)件的殘余強度計算見文獻[3]。 </p><p>　　2.2.4火災(zāi)后鋼筋與混凝土的粘結(jié)力損失和混凝土的彈性模量損失 </p><p>　　建筑物的梁、柱等承重部分，是靠鋼筋和混凝土共同作用來完成的，通常情況下，鋼筋、混凝土是一個完整的整體，它們之間主要靠鋼筋與混凝土之間的摩擦力、鋼筋表面與水泥膠體的膠結(jié)力、混凝上和鋼