某建筑结构火灾损伤鉴定及加固方案实例
邓小波
【摘 要】火灾后建筑结构的损伤鉴定较为复杂,要准确地鉴定出损伤程度也较为困难.该文从火灾情况、受损构件外观特征、火场温度确定、混凝土烧伤、钢筋烧伤、截面尺寸烧伤等几方面对某建筑结构火灾损伤进行鉴定评估分析,根据评估的受损程度提出加固处理方案,为今后类似工程事故的鉴定及加固处理提供借鉴. 【期刊名称】《重庆建筑》 【年(卷),期】2016(015)011 【总页数】4页(P54-57)
【关键词】建筑结构;构件;火灾温度;火灾损伤;鉴定;加固 【作 者】邓小波
【作者单位】重庆市建筑科学研究院,重庆 400016 【正文语种】中 文 【中图分类】TU37
某33层高层建筑，框支剪力墙结构，±0.000m以下为车库及其他商业用房，± 0.000m以上为住宅。在建工程，2009年9月9日下午18：00左右，该工程-1层（18）-（21）/（A）-（E）轴（标高-2.10m）范围发生火灾，致使该范围内梁、板、柱受到了不同程度的烧伤，为了及时掌握火灾对该范围内梁、板、柱的损伤情况，须对其进行检测鉴定，并提出相应的加固处理方案。 2.1 火灾情况
根据现场踏勘和调查，该工程正处施工期，火灾发生前该工程主体已完工，正进行装饰装修及管道安装，火灾区域梁、板、柱未抹灰；该区域在火灾时，用作临时库房，室内主要堆放物为安全帽、振动电机、电焊条、对拉杆、白水泥、旧电源线、铝合金尺工具等。发生火灾后，经消防官兵用冷水进行扑救，发生大火至扑灭，火灾持续时间约20min左右，当时的室外温度约37℃。平面位置见图1。 2.2 构件受损外观特征描述
根据现场调查及《火灾后建筑结构鉴定标准》CECS252-2009[1]要求，主要受损构件为-1层（18）-（21）/（A）-（E）轴（标高-2.10m）框架梁、板、柱，其中板损伤最为严重。火灾后受损构件外观特征分类描述结果见表1所示。 2.3 火场温度确定
通过下述三种方法来确定火场温度。 2.3.1 通过燃烧时间确定火场温度[2]
T=T0+345lg(8t+1)=37+345lg (8×20+1)=798℃。 2.3.2 通过残留物烧损特征判断火场温度
进入现场检测鉴定时，火灾现场残留物已清理干净。据相关人员介绍：着火区的安全帽全部燃烧，旧电源线胶皮全部燃烧，货架和铝合金尺工具已经变形（未溶化）。发生燃烧的物质为高分子有机材料，依据《火灾后建筑结构鉴定标准》推测，火灾温度接近650℃。
2.3.3 根据构件烧损的外观特征判断火场温度
根据混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应等表观特征（表1），依据《火灾后建筑结构鉴定标准》的判别标准，确定火场温度见图1，各构件表面温度见表2。 2.4 火灾后混凝土烧损分析
为了了解火灾对框架混凝土性能的影响情况，按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03:2007[3]技术要求，在火灾影响较为严重和不严重的梁、板、柱中分别钻
取混凝土芯样进行抗压强度试验，芯样直径70mm（加工芯样时已将烧损部分切除，因此得到的强度不含烧损部分）。钻芯法检测评定结果表明：框架柱（19/E）混凝土抗压换算强度代表值为52.5MPa，转换层大梁（18-20/E）混凝土抗压换算强度代表值为53.6MPa，现浇板混凝土抗压换算强度代表值为52.3MPa，均满足设计要求。
2.5 火灾后钢筋烧损分析 2.5.1 冷轧带肋钢筋烧损分析
为了了解火灾后板筋的烧损情况，在板中切取了两组9（CRB550）进行了钢筋的力学性能试验，力学性能检测结果表明，钢筋的力学性能不满足要求，抗拉强度损失了约28%。
2.5.2 热轧钢筋烧损分析
钢筋混凝土梁、柱采用的是热轧钢筋，火灾对热轧钢筋的烧损影响分析系根据构件截面的温度场，采用《火灾后建筑结构鉴定标准》的判别标准进行判断，火灾后构件钢筋强度折减系数判断结果见表2。 2.6 火灾后截面尺寸烧损分析
混凝土构件截面烧伤深度检测，采用滴1%酚酞酒精溶液的方法进行，检测结果见表2。
根据混凝土构件火灾后的外观特征、火灾温度、烧灼损伤、变形、开裂等指标，对受损构件的受损程度综合分析后作出评估，受损构件评估结果表2。
按《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006[4]技术要求采用如下方式对受损的板、梁、柱受损构件进行加固处理。 4.1 板加固 4.1.1 加固方法
（1）严重受损板和中度受损板：采用板底浇筑细石钢筋凝土加固方法处理。
（2）轻度受损板：采用抹压环氧砂浆的方法进行修补。 4.1.2 施工工艺
（1）板底浇筑细石钢筋凝土加固
a在受损板顶部开孔，孔径不小于100mm，孔间距不小于1000mm，用作细石混凝土浇筑。
b板底烧伤混凝土层处理。剔除板底烧伤深度范围内的混凝土层，用钢丝刷刷去浮浆，用高压清水冲洗板底。
c用电锤板底打洞，将d8膨胀螺栓固定在板底（间距600mm，梅花型布置），然后绑扎9冷轧带肋钢筋（冷轧带肋钢筋纵横向间距为100mm，新增钢筋两端植入梁内100mm），并将新增钢筋网片固定在膨胀螺栓上（钢筋配置如图2所示）。 d板底支模板,板底新增细石混凝土厚度50mm。
e浇筑混凝土（比原设计提高一个等级），混凝土要求有足够的流动性。 f混凝土养护。养护时间不得少于7d。 （2）板底抹压环氧砂浆修补
将板底烧损层剔除，用钢丝刷刷去浮浆，用高压清水冲洗板底。环氧砂浆抹压修补配合比，环氧∶二丁酯∶乙二胺∶砂∶水泥=100∶10∶12∶107∶167。对于板底细微裂缝，采用水泥净浆直接封闭处理。 4.2 梁加固 4.2.1 加固方法
（1）严重受损梁和中度受损梁：采用梁底及侧面浇筑细石钢筋凝土加固方法处理。 （2）轻度受损梁：采用梁底及侧面抹压环氧砂浆的方法进行修补。 4.2.2 施工工艺
（1）梁底及梁侧浇筑细石钢筋凝土加固
a梁底及梁侧烧伤混凝土层处理。剔除梁底及梁侧烧伤深度范围内的混凝土层，用
钢丝刷刷去浮浆，用高压清水冲洗梁底及梁侧。
b用电锤在板底及梁两侧柱钻孔植筋，绑扎钢筋（钢筋配置如图3、图4所示）。 c梁底及侧面支模板,混凝土厚度要求梁侧50 mm、梁底80 mm。 d浇筑混凝土（比原设计提高一个等级），混凝土要求有足够的流动性。 e混凝土养护。养护时间不得少于7天。 （2）梁底及梁侧抹压环氧砂浆修补
将梁底及侧面烧损层剔除，用钢丝刷刷去浮浆，用高压清水冲洗梁底及侧面。环氧砂浆抹压修补配合比，环氧∶二丁酯∶乙二胺∶砂∶水泥
=100∶10∶12∶107∶167。若梁底及侧面存在细微裂缝，采用水泥净浆直接封闭处理。 4.3 柱加固 4.3.1 加固方法
加固构件：19/E柱，采用柱侧面浇筑细石钢筋凝土加固方法处理。 4.3.2 施工工艺
（1）柱侧烧伤混凝土层处理。剔除柱侧烧伤深度范围内的混凝土层，用钢丝刷刷去浮浆，用高压清水冲洗梁底及梁侧。
（2）绑扎钢筋，柱新增主筋锚入桩内（钢筋配置如图5所示）。 （3）柱侧面支模板,混凝土厚度100mm。
（4）浇筑混凝土（比原设计提高一个等级），混凝土要求有足够的流动性。 （5）混凝土养护。养护时间不得少于7d。
该工程火灾后，经加固施工处理并投入使用了6年，至今整体结构状况良好，未发现影响结构安全和使用的情况，表明鉴定方法和加固方案正确、可行，为今后类似事故的鉴定与加固处理积累了经验,有一定的借鉴作用。
【相关文献】
[1]中冶建筑研究总院总院有限公司，上海市建筑科学研究院.CECS252-2009火灾后建筑结构鉴定标准[S].北京：中国计划出版社，2009.
[2]天津消防研究所.GB/T9978-2008建筑构件耐火试验方法[S].北京：中国标准出版社,2009.
[3]中国建筑科学研究院.CECS03:2007钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[4]四川省建筑科学研究院.GB50367-2006混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.
