淺說建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測與加固

淺說建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測與加固 摘要：建筑物蒙受火災(zāi)后，除查明起火緣故外，還必需對建筑物的受 損程序進行詳細檢查。弄清火災(zāi)規(guī)模的大小和范圍，建筑物受損部位 和受損程度，依照火場遍地溫度，分析失火時和失火后結(jié)構(gòu)的狀況， 對結(jié)構(gòu)受損程度提出正確評估，以便確信建筑物的修復(fù)加固方案，保 證結(jié)構(gòu)的平安，本文分析了火災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)造成損害的機理和破壞作 用。介紹了鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的鑒定和檢測方式，和不同火 災(zāi)損害情形建筑結(jié)構(gòu)加固和修復(fù)的方式步驟。 關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 檢測 加固 修復(fù) 引言：縱觀世界各國火災(zāi)發(fā)生規(guī)律.建筑火災(zāi)一樣要占火災(zāi)總數(shù)的60% 左右，而居住建筑火災(zāi)在建筑火災(zāi)中所占比例那么更高，就此類火災(zāi) 而言.建筑結(jié)構(gòu)均受到不同程度的損害，有的需要簡單修復(fù)或需要進行 加固，有的那么需要拆掉重建。目前，由于國際建筑結(jié)構(gòu)災(zāi)害工程學(xué) 方才起步，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測與加固工作尚不標準，而在消 防監(jiān)監(jiān)工作實踐中常常要接觸到類似情形，本文粗淺的介紹目前通用 的建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測與加固方式和程序。 1 火災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)損害的機理和破壞作用 對建筑結(jié)構(gòu)實施科學(xué)的檢測和加固，第一必需了解火災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)造 成損害的機理和破壞作用?；炷潦且运酁槟z凝材料，加粗骨料（石 子）、細骨料（砂）、攙和料、外加劑等用水和，硬化而成的人工石。它 在火作用下的機理可歸納為以下三個方面:第一，表面受火處溫度升高 比內(nèi)部快，內(nèi)外溫差引發(fā)混凝土開裂?；馂?zāi)時，混凝土中各類水分迅 速汽化，體積明顯膨脹，沖破障礙迅速逃逸，致使強度下降;第二，水 泥石受熱分解，使膠體的粘結(jié)力破壞，顯現(xiàn)裂痕，表面發(fā)毛、起砂、 呈蜂窩狀、顯現(xiàn)龜裂、邊角潰散脫落等現(xiàn)象;第三，骨料和水泥石間的 熱不相容，水泥石受拉，骨料受壓，致使應(yīng)力集中和微裂痕的開展。 破壞的程度取決于溫度升高的速度、最高溫度和火作用持續(xù)的時刻: 當(dāng)溫度低于500°C時，澆水冷卻的混凝土強度低于自然冷卻后的強度， 而高于600C時，澆水冷卻后的強度高于自然冷卻后的強度火對鋼材 的要緊阻礙，表此刻原子熱振動加重并擴散.產(chǎn)生軟化，到必然程度后 可抵消硬化的阻礙。高溫時，原子間的結(jié)合力也有所降低.從而增加滑 移變形，減少了抗滑能力。在1 400C時，鋼筋進人液態(tài)，失去了抗 擊荷載的能力。火災(zāi)時，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)強度隨溫度升高呈下 降趨勢，且對光圓鋼筋的阻礙比螺紋鋼筋更為突出?；馂?zāi)對砌體的作 用由磚塊材質(zhì)和砂漿性能決定，砂漿的彈性模量比磚的彈性模量小， 熱膨脹比磚大，因此在高溫受壓時產(chǎn)生比磚塊更大的橫向變形。 2建筑結(jié)構(gòu)的災(zāi)后檢測 建筑結(jié)構(gòu)加固前的檢測十分重要，它能夠幸免加固中的盲目性。可是， 通過檢測所作的鑒定只能可能地確信結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。為此，鑒定檢測工 作必需盡可能多的調(diào)查、實測資料，以便對結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀作出較客觀的 判定。鑒定工作包括資料搜集、現(xiàn)狀的檢測、抗力的驗算和加固的建 議。 資料的搜集即對建筑物的情形詳細地進行調(diào)查，包括建筑結(jié)構(gòu)圖紙、 建造年代、上部結(jié)構(gòu)概況、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)資料、荷載狀況、施工概 況等。 現(xiàn)狀的檢測具體到建筑結(jié)構(gòu)材料的檢測，要緊有: 回彈法:用回彈儀彈擊混凝土表面，由反射面的硬度決定回彈值。在混 凝土表面存在石子、水泥石和水泥膠體，當(dāng)水泥標號較高時，水泥石 強度高，回彈值也高，混凝土強度也高。 拉拔法:通過專門的工具錨人混凝土中，通過抗壓強度推算抗拉強度以 評定其質(zhì)量。 超聲法:在正?；炷林袕椥阅Ａ颗c強度有穩(wěn)固的關(guān)系，超聲波通過發(fā) 射、接收裝置測出波速，波速能夠通過材料彈性模量進而評定其強度。 鉆進法:在恒壓下用等速沖擊鉆鉆入混凝土表面，由鉆進速度確信混凝 土的內(nèi)在質(zhì)量。 巖芯取樣法:是一種較好的強度測量方式，但取芯過小阻礙測量，取芯 太大易加大損害。 動力法:通過激振或脈沖動測出結(jié)構(gòu)的動力特性，由頻率能夠確信彈性 模量，進而評定其強度: 現(xiàn)場結(jié)構(gòu)加載實驗:是一種費用較高的檢測方式，一樣要加到超過設(shè)計 荷載的 5%~10%，但要小于極限荷載，不然易引發(fā)結(jié)構(gòu)損壞。 敲擊法: 回彈法和鉆芯法是大體的檢測方式，能夠定量地測出混凝土 的強度轉(zhuǎn)變數(shù)值。由于這兩種方式的檢測點有限，而結(jié)構(gòu)各部位的火 災(zāi)溫度相差專門大，且沒有規(guī)律，因此當(dāng)測得數(shù)據(jù)后，在具體確信加 固范圍、加固深度時，又往往采納敲擊法驗證?；炷量箟簭姸扰c敲 擊后的狀況見。 上述方式，由于檢測工具、操作方式等緣故，檢測結(jié)果往往有較大不 同，需要采納“綜合評定”和“對照評定”的方式來提高檢測效率和 靠得住性。 發(fā)生火災(zāi)后，第一應(yīng)由業(yè)主會同消防、設(shè)計、質(zhì)檢等部門對建筑物受 損情形進行調(diào)查及檢測，要緊內(nèi)容應(yīng)包括:火災(zāi)溫度，結(jié)構(gòu)材料性能， 受損結(jié)構(gòu)外觀及變形情形等見。 抗力的驗算 對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的抗力進行驗算，以確信加固的水平： 結(jié)構(gòu)材料的現(xiàn)有強度，火災(zāi)后要考慮材料的強度折減和沿截面散布。 結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的實際剛度.這對確信超靜定結(jié)構(gòu)的彎矩散布相當(dāng)重要。 混凝土結(jié)構(gòu)以實際配筋按標準驗算抗力和提供許諾荷載值 .用混凝土 加固砌體結(jié)構(gòu)時，按砌體標準驗算其抗力。 當(dāng)結(jié)構(gòu)無法測定其配筋時，可依照現(xiàn)有荷載及結(jié)構(gòu)裂痕和變形狀況進 行抗力驗算各項資料及檢測數(shù)據(jù)搜集齊全后，才能依照加固要求、結(jié) 構(gòu)現(xiàn)狀的可能性、施工廠地及條件、材料供給的可能性等，作出鑒定 結(jié)論.提出一個或幾個方案，從而進行加固設(shè)計。 3 建筑結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù) 火災(zāi)損害大致能夠分為以下幾類:①輕度損害:在局部范圍內(nèi)的表面損 害，邊沿剝落和產(chǎn)生裂痕;②中度損害:結(jié)構(gòu)部件沒有塑性變形，但有 嚴峻的截面損害和鋼筋強度降低；③在單個建筑部件和結(jié)構(gòu)范圍中的 嚴峻損害:繁重構(gòu)件部份或完全失去作用，但不致倒塌；④.化學(xué)損害: 目前最重要的情形是聚氯乙烯燃燒氣體對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕。 受損構(gòu)件的修復(fù)加固 大體原那么 修復(fù)加固設(shè)計應(yīng)簡單易行、平安靠得住、經(jīng)濟合理；要注意被加固構(gòu)件 的節(jié)點構(gòu)造和施工方式，保證加固部份與原結(jié)構(gòu)一起工作并考慮加固 對建筑物整體應(yīng)力轉(zhuǎn)變的阻礙。 在確信方案時有兩種偏向值得注意: (1) 掉以輕心。以為火災(zāi)后構(gòu)件并未完全喪失承載力，未考慮火災(zāi)隱患 對構(gòu)件長期利用的阻礙，不予認真處置。 (2) 過于保守。任意加大處置范圍，任意決定“打掉重建”。其實，“打 掉重建”有時是不平安的，比如持續(xù)梁，隨意打掉某一跨就會對相鄰 跨的內(nèi)力散布產(chǎn)生不利阻礙。 確保施工質(zhì)量 由于修復(fù)加固的構(gòu)造及施工方式與正常建設(shè)時不同，故必需強調(diào)精心 施工，確保質(zhì)量。如某一框架梁用“加大截面法”修復(fù)加固，要求在 原構(gòu)件表面外包5cm左右一層混凝土，施工難度較大，需采納專門的 施工設(shè)備和工藝，如用小直徑振搗棒振搗或用人工插搗等。 結(jié)構(gòu) 加固方式 各類結(jié)構(gòu)加固方式的原那么是，鏟除損壞的混凝土，必要時加鋼筋來 保證結(jié)構(gòu)部件具有完全的承載力，依照需要的尺寸用相應(yīng)的混凝土給 截面恢復(fù)，加固可采納置換、繞絲、粘鋼和粘玻璃鋼等方式。關(guān)于不 阻礙結(jié)構(gòu)部件的承載能力的輕度損害，只要鏟除松弛的混凝土部份， 再進行填補，作好混凝土表面，以保證鋼筋不受銹蝕?；馂?zāi)區(qū)混凝土 在受熱后因水泥石收縮變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和由于火災(zāi)升溫、降溫時 期的溫度散布不均勻所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力等，使其燒傷區(qū)內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)發(fā) 生一系列的轉(zhuǎn)變，致使混凝 l 土內(nèi)部顯現(xiàn)微細裂痕，降低混凝土強度， 增大其三塑性變形。為確信混凝土被破壞的程度，采納超J聲脈沖法 進行了燒傷深度的檢測，采納拔出法輔以鉆取混凝土芯樣，對梁、柱 混凝土強度進行檢測。關(guān)于能夠造成結(jié)構(gòu)承載能力降低的中度損害， 應(yīng)警惕地鏟去損害的混凝土層。這種混凝土層從火燒的顏色即可看出， 沒必要對其強度作精準的調(diào)查，而火燒顏色因混凝土組成和達到的溫 度不同而不同。一樣來講，受損的混凝土呈儲紅色存留的混凝土表面 最好利用噴砂清洗干凈并弄粗糙.若是鋼筋強度降低，需要置放附加鋼 筋。最后用相應(yīng)強度的新混凝土給截面恢復(fù)。新、舊混凝土之間必需 有良好結(jié)合，鋼筋必需有良好結(jié)合，而且握裹力強另外采納粘結(jié)鋼和 玻璃鋼結(jié)合的方式有專門大的優(yōu)越性，依照結(jié)構(gòu)部件的不同。大多采 納噴射混凝土或模板澆注。嚴峻損害應(yīng)該依照現(xiàn)場情形個別處置，常 常需要局部加固或拆掉重建，上述原那么也能夠在這種情形下酌情處 各類建筑部件的加固有不同的特點。 柱子的加固一樣是采納安放騙局進行的，騙局尺寸的選擇應(yīng)保證能有 足夠地址放置附加鋼筋，并能順利澆灌混凝土:騙局多數(shù)做成模板，柱 子較高時可分控制作加固時小亡謹慎地鏟去全數(shù)受損松弛的混凝土， 保證柱子中不留內(nèi)部裂痕，必要時采取加支架等平安方法。柱子的加 固還應(yīng)依照顧力要求放置附加鋼筋，要采納細鋼筋做箍筋，布置密度 要大。 梁，尤其是板梁大多老是在下側(cè)被燒損，即火災(zāi)損害要緊在受拉區(qū)。 由于混凝土層剝落，常使鋼筋外露，加固時應(yīng)加必要的附加鋼筋。在 鏟除松弛受損的混凝土層后，再將附加筋放置到梁上，保證附加鋼筋 的良好錨接:另外在梁上應(yīng)優(yōu)先采納噴射混凝土。在板上可能有兩種情 形:一是混凝土覆蓋層不能維持住;二是下面的鋼筋可能外露，在一些 地址混凝土與鋼筋之間不存在任何聯(lián)接。這兩種情形下都應(yīng)高度注意 鋼筋的強度，要配置足夠的附加鋼筋。對砌體等其它建筑構(gòu)件的加固 也應(yīng)按類似的方式進行。 在一些貯存聚氯乙烯塑料制品及大量采納高分子材料裝修的火災(zāi)現(xiàn) 場，當(dāng)溫度 120oC 時，聚氯乙烯便分解，同時分離出氣態(tài)鹽酸，鹽酸 同滅火撲救的消防水蒸氣混合形成鹽酸霧，凝結(jié)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上， 氯化物對鋼筋產(chǎn)生化學(xué)損害，使結(jié)構(gòu)強度降低。對此種損害的加固除 通過機械鏟除進行修復(fù)外，近些年來，常常采取“石灰修復(fù)法”，這種 方式是在不顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)火災(zāi)損害情形下，將石灰糊漿一層一層地涂施在 清除炭黑和臟污的混凝上表面上，在石灰糊干燥時，把化學(xué)侵蝕物質(zhì) 氯化物吸出，然后隨干燥的石灰層一同除去，如此能夠?qū)埩舻穆然?物含量降低到極限值以下，從而提高結(jié)構(gòu)強度。