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          关于混凝土建筑火灾后的检测和加固处理建议

          现在的建筑大多是钢筋混凝土结构。这种结构在发生火灾之后,建筑结构在外形或者性质方面会发生或多或少的改变,这种改变很多时候会影响整个建筑结构的剩余承载力。

          本文根据若干个火灾后的修复工程鉴定设计经验与体会,就损伤结构构件的检测与鉴定、加固处理的措施与方法等问题进行探讨,并提出一些建议。

          火灾.png


          一、鉴定程序

          建筑物发生火灾后应及时对建筑结构进行检测鉴定,检测人员应到现场调查所有过火房间和整体建筑物。对有垮塌危险的结构构件,应首先采取防护措施并建议按下述程序进行:

          1、现场初步调查。现场勘察火灾残留状况;观察结构损伤严重度;了解火灾过程;制定检测鉴定方案。

          2、火作用详细调查与检测分析。根据火灾荷载密度、可燃物特征性、燃烧环境、燃烧条件、燃烧规律,分析区域火灾温度-时间曲线,并初步判断相结合,提出用于详细鉴定的各区域的火灾温度-时间曲线;也可根据材料微观特征判断受火温度。

          3、结构构件专项检测分析。作受火与未受火结构的材质性能、结构变形、节点连接、结构构件承载力能力等专项检测分析。

          4、结构分析与构件校核。根据受火结构的材料特性、几何参数、受力特征进行结构分析计算和构件校核分析,确定结构的安全性和可靠性;

          5、构件详细鉴定评级。根据结构分析计算和构件校核分析结构,对结构构件评级。

          6、编制检测鉴定报告。对需要再作补充检测的项目,待补充检测完成后再编制最终鉴定报告。

          二、火灾温度的判定

          火灾温度系指火灾作用于构件表面的温度。灾害表明;钢筋混凝土结构受高温后材料的损伤程度,主要取决于火灾温度以及高温持续的时间长短.因此,准确地判定火灾温度及其区域,对检测鉴定工作是很有帮助的。已有较多的试验研究资料介绍火灾温度判定方法.可适当选用。

          1、简易判定方法

          1)按火灾经历时间推算,公式为

          T= 345Lg(8t+1)- To

          式中 T为火灾温度() To为发生火灾时自然温度;t为火灾的经历时间(分钟)

          2)由火灾现场残余物特征推测

          如玻璃:在700℃时软化,850℃时熔化;铝和铝和金:600~700℃会变形和表面熔化;铸铁管或机器支座等:在l1001200℃会变形和表面熔化。

          3)根据火灾后混凝土结构表面颜色、裂缝及锤击声等特征推测。

          东莞市洪梅某织造厂,04年底1115日凌晨发生火灾,火灾经历时间约3小时,燃烧物主要为布料。进场抽查,发现起火区域首层柱混凝土呈浅黄色或白色,出现较多裂缝、疏松、丢块现象。墙体抹灰层大面积脱落。

          分析:由上述特征,估火灾时最高温度可选800~1100火灾1.png

          2、采用取样检测方法判定火灾温度

          如:根据火灾后钢筋混凝土结构钢筋强度变化情况判定火灾温度;用超声波对混凝土构件测定脉冲速度推定火灾温度;取火灾现场混凝土构件表面烧损混凝土进行电镜分析判定火灾温度;测量火灾后混凝土结构表面烧损层厚度判断火灾温度等等。

           

          三、火灾后钢筋混凝土材料的性能

          1.高温时材料性能

          1)钢筋

          钢筋的内部晶体组织对温度很敏感,在高温作用下,强度及弹性模量均会降低。一般情况下,火灾温度在200℃以内,钢筋性能没有很大变化;300℃以后,钢筋的屈服强度fy,极限强度fu将明显下降;430540℃之间则强度急剧下降;600℃时,强度很低,不能承受荷载。

          2)混凝土

          普通混凝土在高温作用下,材料性能将发生变化和蜕变。一般情况下,火灾温度达300℃以后水泥石开始脱水,强度开始下降;400~450℃以上时,水泥中的游离氢氧化钙变成氧化钙,此时若冷却、受潮则又重新水化成氢氧化钙,并伴随着体积膨胀.可能导致高温后未曾破坏的混凝土破坏;至约580℃后,混凝土中的骨料也将由受热逐渐膨胀转为突然膨胀而碎裂,此时剩余强度约为50 %;至约700℃,水泥石脱水,收缩成团块,碳酸钙产生气体分解并有氧化钙生成,内部结构破坏,此时剩余强度约20%;随着温度升高,混凝土继续变脆、变疏松.强度继续下降。

          3)钢筋与混凝土的粘结强度

          钢筋与混凝土的粘结强度,随着火灾温度的增高而明显下降。光面钢筋在300~400℃时仅剩余(60~40)% ,600℃时剩余30%,800℃时不足l0%;变形钢筋在300~400℃时,约剩余90%左右,600℃时,剩余约(50~60)% ,800℃时,约剩余40%。

          2、高温后材料力学性能

          高温后即火灾扑灭后,混凝土强度以及钢筋与混凝土的粘结强度基本保持高温时的剩余值。

          普通混凝土构件的钢筋强度将得以明显恢复,大致情况为:火灾温度700℃以下,强度基本恢复;火灾温度800900℃,约可恢复至90% fy。但为慎重安全起见,设计计算取据(强度、塑性等指标)应以试验为准。

           

          四、加固设计

          1、结构加固设计宜“以构造为主,计算为辅强调概念设计”

          构造措施方面,应着重考虑如下几个问题:鉴别受损混凝土并予以剔除;拟定保证新旧混凝土结合的有效构造措施;混凝土裂缝的修补复原;?;げ慊炷疗苹登榭黾捌浯?;补强钢筋的锚固措施;原钢筋与混凝土之间的粘结强度;过量变形钢筋的更换替补等。

          计算方面:首先应复核原设计(以竣工图为准)的安全度.其他部位(未过火)若原设计承载力不足,应同步补强;损伤构件的补强计算,可根据不同的加固方法,参照现行的有关《规范》假定计算模型,建立近似计算公式,进行验算??悸堑轿茨茉ぜ频闹疃嘁蛩?,因此宜有较大的安全储备。

          概念设计是相对于设计计算而言,它是根据工程结构的设计理论和方法,针对工程结构受火灾损伤程度,本着“安全、适用、经济”的原则,进行结构修复的整体考虑和布置,拟定相应的构造措施,以期更好地恢复原结构设计的预定功能。

          2.补强加固方法

          1)改变受力图形的方法;这种方法是通过增设支座(支点)或减少或限制荷载来减少原结构构件截面的内力,满足构件强度及刚度要求。

           (2)不改变受力图形的方法有:

          A.增大构件断面和配筋的加固方法

          B.采用型钢围套加固方法

          C.采用预应力加固方法

          (3)火灾后钢筋混凝土构件补强加固,宜优先考虑采用新工艺,新材料,新技木进行补强加固。如,压力灌浆,喷射混凝土(砂浆),钢纤维混凝土、微膨胀混凝土、碳纤维布等工艺材料。



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