關于混凝土建筑火災后的檢測和加固處理建議

現在的建筑大多是鋼筋混凝土結構。這種結構在發生火災之后,建筑結構在外形或者性質方面會發生或多或少的改變，這種改變很多時候會影響整個建筑結構的剩余承載力。

本文根據若干個火災后的修復工程鑒定設計經驗與體會，就損傷結構構件的檢測與鑒定、加固處理的措施與方法等問題進行探討，并提出一些建議。

一、鑒定程序

建筑物發生火災后應及時對建筑結構進行檢測鑒定，檢測人員應到現場調查所有過火房間和整體建筑物。對有垮塌危險的結構構件，應首先采取防護措施并建議按下述程序進行：

1、現場初步調查?，F場勘察火災殘留狀況；觀察結構損傷嚴重度；了解火災過程；制定檢測鑒定方案。

2、火作用詳細調查與檢測分析。根據火災荷載密度、可燃物特征性、燃燒環境、燃燒條件、燃燒規律，分析區域火災溫度-時間曲線，并初步判斷相結合，提出用于詳細鑒定的各區域的火災溫度-時間曲線；也可根據材料微觀特征判斷受火溫度。

3、結構構件專項檢測分析。作受火與未受火結構的材質性能、結構變形、節點連接、結構構件承載力能力等專項檢測分析。

4、結構分析與構件校核。根據受火結構的材料特性、幾何參數、受力特征進行結構分析計算和構件校核分析，確定結構的安全性和可靠性；

5、構件詳細鑒定評級。根據結構分析計算和構件校核分析結構，對結構構件評級。

6、編制檢測鑒定報告。對需要再作補充檢測的項目，待補充檢測完成后再編制最終鑒定報告。

二、火災溫度的判定

火災溫度系指火災作用于構件表面的溫度。災害表明；鋼筋混凝土結構受高溫后材料的損傷程度，主要取決于火災溫度以及高溫持續的時間長短．因此，準確地判定火災溫度及其區域，對檢測鑒定工作是很有幫助的。已有較多的試驗研究資料介紹火災溫度判定方法．可適當選用。

1、簡易判定方法

（1）按火災經歷時間推算，公式為

T= 345Lg(8t+1)- T_o

式中 T為火災溫度(℃) T_o為發生火災時自然溫度；t為火災的經歷時間(分鐘)

（2）由火災現場殘余物特征推測

如玻璃：在700℃時軟化，850℃時熔化；鋁和鋁和金：600~700℃會變形和表面熔化；鑄鐵管或機器支座等：在l100～1200℃會變形和表面熔化。

（3）根據火災后混凝土結構表面顏色、裂縫及錘擊聲等特征推測。

東莞市洪梅某織造廠，04年底11月15日凌晨發生火災，火災經歷時間約3小時，燃燒物主要為布料。進場抽查，發現起火區域首層柱混凝土呈淺黃色或白色，出現較多裂縫、疏松、丟塊現象。墻體抹灰層大面積脫落。

分析：由上述特征，估火災時最高溫度可選800~1100℃

2、采用取樣檢測方法判定火災溫度

如：根據火災后鋼筋混凝土結構鋼筋強度變化情況判定火災溫度；用超聲波對混凝土構件測定脈沖速度推定火災溫度；取火災現場混凝土構件表面燒損混凝土進行電鏡分析判定火災溫度；測量火災后混凝土結構表面燒損層厚度判斷火災溫度等等。

三、火災后鋼筋混凝土材料的性能

1．高溫時材料性能

（1）鋼筋

鋼筋的內部晶體組織對溫度很敏感，在高溫作用下，強度及彈性模量均會降低。一般情況下，火災溫度在200℃以內，鋼筋性能沒有很大變化；300℃以后，鋼筋的屈服強度fy，極限強度fu將明顯下降；430～540℃之間則強度急劇下降；600℃時，強度很低，不能承受荷載。

（2）混凝土

普通混凝土在高溫作用下，材料性能將發生變化和蛻變。一般情況下，火災溫度達300℃以后水泥石開始脫水，強度開始下降；400~450℃以上時，水泥中的游離氫氧化鈣變成氧化鈣，此時若冷卻、受潮則又重新水化成氫氧化鈣，并伴隨著體積膨脹．可能導致高溫后未曾破壞的混凝土破壞；至約580℃后，混凝土中的骨料也將由受熱逐漸膨脹轉為突然膨脹而碎裂，此時剩余強度約為50 %；至約700℃，水泥石脫水，收縮成團塊，碳酸鈣產生氣體分解并有氧化鈣生成，內部結構破壞，此時剩余強度約20%；隨著溫度升高，混凝土繼續變脆、變疏松．強度繼續下降。

（3）鋼筋與混凝土的粘結強度

鋼筋與混凝土的粘結強度，隨著火災溫度的增高而明顯下降。光面鋼筋在300~400℃時僅剩余(60~40)% ，600℃時剩余30%，800℃時不足l0%；變形鋼筋在300~400℃時，約剩余90%左右，600℃時，剩余約(50~60)% ，800℃時，約剩余40%。

2、高溫后材料力學性能

高溫后即火災撲滅后，混凝土強度以及鋼筋與混凝土的粘結強度基本保持高溫時的剩余值。

普通混凝土構件的鋼筋強度將得以明顯恢復，大致情況為：火災溫度700℃以下，強度基本恢復；火災溫度800～900℃，約可恢復至90% fy。但為慎重安全起見，設計計算取據(強度、塑性等指標)應以試驗為準。

四、加固設計

1、結構加固設計宜“以構造為主，計算為輔強調概念設計”

構造措施方面，應著重考慮如下幾個問題：鑒別受損混凝土并予以剔除；擬定保證新舊混凝土結合的有效構造措施；混凝土裂縫的修補復原；保護層混凝土破壞情況鑒定及其處理；補強鋼筋的錨固措施；原鋼筋與混凝土之間的粘結強度；過量變形鋼筋的更換替補等。

計算方面：首先應復核原設計(以竣工圖為準)的安全度．其他部位(未過火)若原設計承載力不足，應同步補強；損傷構件的補強計算，可根據不同的加固方法，參照現行的有關《規范》假定計算模型，建立近似計算公式，進行驗算?？紤]到未能預計的諸多因素，因此宜有較大的安全儲備。

概念設計是相對于設計計算而言，它是根據工程結構的設計理論和方法，針對工程結構受火災損傷程度，本著“安全、適用、經濟”的原則，進行結構修復的整體考慮和布置，擬定相應的構造措施，以期更好地恢復原結構設計的預定功能。

2．補強加固方法

（1）改變受力圖形的方法；這種方法是通過增設支座（支點）或減少或限制荷載來減少原結構構件截面的內力，滿足構件強度及剛度要求。

 (2)不改變受力圖形的方法有：

A．增大構件斷面和配筋的加固方法

B．采用型鋼圍套加固方法

C．采用預應力加固方法

(3)火災后鋼筋混凝土構件補強加固，宜優先考慮采用新工藝，新材料，新技木進行補強加固。如，壓力灌漿，噴射混凝土(砂漿)，鋼纖維混凝土、微膨脹混凝土、碳纖維布等工藝材料。