火災災后鋼筋混凝土結構鑒定與加固研究

1、52低溫建筑技術2010年第6期(總第l44期)火災災后鋼筋混凝土結構鑒定與加固研究尚亞妮(陜西省建筑科學研究院西安710000)【摘要】火災不僅造成人類生命和財產(chǎn)巨大損失，對建筑結構本身的損傷和破壞也非常嚴重。結合具體的工程實例，重點對火災后鋼筋混凝土結構的檢測方法、火災損傷等級綜合鑒定標準以及修復加固設計方案等進行了研究和探討，提出了一些有效的方法和建議，為今后的建筑火災實際工程研究和修復加固設計提供參考?！娟P鍵詞】火災；鋼筋混凝土

2、；力學性能；加固【中圖分類號】TU746【文獻標識碼】B【文章編號】1001—6864(2010)06—0052—03近年來，火災給人類社會帶來了巨大災難和損失。全世界每年火災經(jīng)濟損失達到社會生產(chǎn)總值的02％，死亡l0余萬人，還會造成巨大的社會和政治影響。就我國而言，每年約發(fā)生20萬起火災，建筑火災一般要占火災總數(shù)的95％左右。在我國，鋼筋混凝土結構和磚混結構形式占絕大多數(shù)，建筑物火災主要是發(fā)生在混凝土結構的火災1]。因此研究火災在混凝

3、土結構鑒定與加固有其重要的作用。1火災后鋼筋混凝土材料力學性能和剩余承載力計算試驗表明，鋼筋和混凝土隨溫度升高其力學性能會發(fā)生明顯變化?；馂母邷刈饔孟?，鋼筋與混凝土之間的粘結強度受到很大的破壞。鋼筋和混凝土由于物理和化學變化而使材料的力學性能有很大的降低，使結構構件也顯示了不同損傷程度的破壞。因此，分析并計算構件的剩余承載能力非常重要。通過國內外一些方法的對比，混凝土結構受火后的承載力計算方法是：①根據(jù)溫度場計算結果，把受火構件截面劃分

4、為若干個條帶(單元)，分別求得每個單元的溫度，并確定鋼筋處的溫度；②對應各單元的溫度，確定高溫下鋼筋與混凝土的強度折減系數(shù)，然后計算各單元的截面承載力。整個截面的承載力應為各單元截面承載力之和。鋼筋混凝土結構在火災高溫下承載力與鋼筋強度關系極大。其強度降低情況曲線如圖1所示。度。由于火災后受損結構需要進一步修復和加固，因此，一般用于混凝土質量的檢驗方法大多是采用非破損和破損檢驗相結合方法，如：敲擊法、回彈法、超聲波法、鉆芯法等。除此之外

5、受損的其它結構的檢測方法如表1所示。表1火災后受損結構檢測方法檢測內容檢測方法混凝土構件燒傷深度混凝土爆裂混凝土裂縫數(shù)量、走向、寬度、深度結構變形混凝土強度的檢測構件性能試驗鋼筋性能超聲法、鑿孔法外觀檢查外觀檢測法、超聲法水準儀法、標桿法、拉線法回彈法一鉆芯法相結合現(xiàn)場負荷試驗取樣測試的方法22受損等級鑒定災后將現(xiàn)場的全部調研和檢測結果形成結構災后損傷狀況報告，對結構受損程度做出正確評估。鋼筋混凝土結構損傷等級評定標準如表2所示。3工程

6、實例分析該工程為某市的百貨大樓，1999年建成并投入使用，大廈建筑面積2000m2，占地面積約1500m2。該建筑為鋼筋混凝土框架結構，平面形狀呈“V”型，建筑共分為7層，地下室為超市，1—5層為商場，6層為餐廳與影院。31火災現(xiàn)場檢測及鑒定結果(1)火災現(xiàn)場檢測：火災于2008年夏天發(fā)生，由于夏天氣溫較高，商場全為易燃物，滅火歷史4小時。商場基本全部過火，地下室鋼結構超市在火災中鋼柱及鋼梁嚴重扭曲變形坍塌。商場可燃物已燒盡，部分鋁合金

7、窗框被燒熔斷，玻璃軟化卷曲，局部玻璃燒化，角鋼貨架嚴重扭曲；梁、板及柱混凝土脫落露筋現(xiàn)象較普遍；吊頂?shù)氖喟鍩煞勰┟撀洌p鋼龍骨嚴重扭曲；大廈大部分外墻墻面全部熏黑，鋁合金窗的玻璃全炸碎，部分鋁合金窗框燒損變形。(2)火災溫度的判定：建筑物外觀檢測結果如表3(以第三層為例)。低溫建筑技術2010年第6期(總第144期)工程造價與建筑結構優(yōu)化設計的關系寒軍，黃宇(1黑龍江省建筑設計研究院。哈爾濱150008；2齊翔建工集團。黑龍江齊齊哈

8、爾161005)【摘要】建筑結構優(yōu)化設計是控制工程成本的關鍵一步。本文提出一個抗震性能良好的建筑，是需要建筑師和結構工程師互相配合，在建筑方案設計階段依據(jù)抗震概念設計原則，采用較為規(guī)則建筑方案的觀點，并從設計階段分析了影響建筑工程造價的主要因素，同時提出了經(jīng)濟性結構設計的基本步驟，并指出優(yōu)化設計絕不是以降低結構的安全度來換取經(jīng)濟效益。【關鍵詞】工程造價；建筑結構；優(yōu)化設計【中圖分類號】TU201【文獻標識碼】B【文章編號】1001—68

9、64(2010)06—0054—02隨著人民生活水平的不斷提高，對房屋的功能、面積及形式的要求也隨之提高，而高標準帶來的高成本高售價又直接影響著用戶的選擇。因此，控制基建成本是房屋開發(fā)中需要認真解決的問題。房地產(chǎn)開發(fā)項目成本中，有些硬性費用在開發(fā)項目確定以后，便基本確定，一般上下浮動的比例很小，但土建安裝費、設備費，特別是土建費用在整個項目成本中占較大比例。一個可行的建筑結構設計，不同方案對工程造價的影響程度可達75％以上。(盡管設計費

10、只占工程全部費用的1％一3％)可見建筑結構的優(yōu)化設計對工程造價具有十分重要意義。1影響建筑設計的主要因素(1)抗震性能良好的建筑。根據(jù)GBSO011—2001(2008年版)《建筑抗震設計規(guī)范》可知，合理的建筑布置在抗震設計中是頭等重要的。震害表明，簡單、對稱的建筑在地震時不易破壞，易估計其地震時的反應而采取抗震構造措施和進行細部處理，故建筑方案設計時提倡平、立面簡單、對稱，不宜選用平面凹凸變化大、樓板開設大洞，樓層設有較大錯層而造成樓

11、扳局部不連續(xù)。建筑立面應規(guī)則，不宜采用較大縮進、突出而形成豎向抗側力構件不連續(xù)。要設計出抗震性能良好的建筑，則要求建筑師在建筑方案設計階段，遵循抗震概念設計原則，與結構工程師互相配合，宜采用較為規(guī)則的建筑設計方案，達到降低工程造價。(2)建筑方案設計決定建筑物造型、風格、流派，不同的概念和方案不僅會產(chǎn)生不同的效果，而且直接影響到建筑成本。如傳統(tǒng)的歐式風格建筑，除特有的構造以外，其外墻和屋頂附設了更多的建筑飾物，給人以特有的印象；而現(xiàn)代建

12、筑物通常以各種形式的線條、造型來突出現(xiàn)代人對美的追求。兩種方案，不僅設計思想、設計方法不同，而且造價也相差甚遠。(3)建筑物的功能直接影響結構方案的確定。功能過于簡陋，不能滿足用戶需要；過于復雜，必然使造價大幅度提高。通常，在功能和造價之間采取折中的設計方法，以期達到功能和造價兩者兼顧的目的。(4)建筑物的平面形狀。因為外墻的長度，直接影響單位造價。不規(guī)則的外墻，不僅使墻體增加，而且室內、外管線工程及基礎費用也會增加。所以，在同等建筑面

13、積的條件下，力求選用簡單的建筑物的外形。(5)建筑層數(shù)。建筑物可分為別墅、多層、小高層、高層、超高層等類型，不同的類型有不同的設計規(guī)范。規(guī)范不同，建筑成本也不同。當層數(shù)、高度略高于某一類型上限時，按規(guī)范要求，必須按照高一類型的規(guī)范進行設計，從而使成本增加很多。當然，在同一類型的建筑物內，增加或減少幾層同樣會引起建筑成本的變化，一般的變化規(guī)律是增加層數(shù)成本下降，減少層數(shù)成本上升，但對具體的工程而言，應該經(jīng)過具體的分析和測算來評估成本的變化

14、情況。(6)建筑層高。增加建筑層高，意味著墻體、門窗、裝飾、管線、粉刷等工程實物量增加。這些增加的實物量分攤在建筑面積上將引起單位建筑面積造價增加。因此除了底層、公共活動場所或特別需要之外，應該避免盲目增加層高。(7)建筑材料、設備標準。建筑成本隨著建筑標準的變化而變化，建筑材料、設備標準高，建筑成本也隨之增高。2結構設計應考慮的主要因素[2]張大長，呂志濤火災對RC、PC構件材料性能的影響[J]南京建筑工程學院學報，1998，45(2

15、)：25—31[3]吳波火災后鋼筋混凝土結構的力學性能[M]北京：科學出版社，2003[4]段文璽建筑結構的火災分析和處理(五)檢查評定與修復方法[j]工業(yè)建筑，1985，(12)：51—55[5]楊彥克，鄭盛娥，混凝土結構火災損傷評估[J]四川建筑科學研究，1991，(4)：22—26[6]閔明保，李延和，高本立，等建筑物火災后診斷與處理【M]南京：江蘇科技出版社，1994[收稿日期]201001—26【作者簡介】尚亞妮(1964一)