火灾后混凝土结构检测鉴定与加固设计.pdf

江苏建筑 2 0 1 4年第 4期 ( 总第 1 6 3期 ) 火灾后混凝土结构检测鉴定与加固设计 曹雪娇 ( 江苏省建筑科学研究院有限公司。 江苏南京 2 1 0 0 0 8 ) f 摘 要1 建筑火灾的发生直接危害人类的生命财产，同时对建筑结构本身产生不利影响。钢筋混凝土结构在遭受火灾 后 ， 结构材料性能发 生变化 ， 受损构件的承栽力、 变形、 耐久性 、 抗震性 能受到不 同程度的 削弱 ， 混凝土结 构的可靠性大 大降 低 。 因此 。 火灾后混凝土结构检测鉴定和加 固设计成为亟待解决的实际问题。 文章结合 工程 实例 ， 介 绍火灾后现场调查、 检测 鉴定以及加 固设计 。 为 日后 实际工程提供 参考。 关键词1 火灾； 混凝土结构； 受损构件； 现场调查； 检测鉴定； 加固 设计 f 中图分类 T U 3 7 文献标识码1 A f 文章编号1 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 3 O 一 0 3 De t e c t i o n，App r a i s a l a nd St r e n g t h e n i ng De s i g n o f Co nc r e t e S t r uc t ur e a f t e r Fi r e C AO Xu e - J i a o ( J i a n g s u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a) Ab s t r a c t ： T h e o c c u r r e n c e o f b u i l d i n g fi r e c a n e n d a n g e r h u ma n l i f e a n d p r o p e r t y d i r e c t l y， a n d h a s an a d v e r s e e f f e c t o n t h e s t r u c t u r e i t s e l f a t t h e s a me t i me Ma t e ri a l p r o p e rt i e s g e t c h a n g e d w h e n fi r e h a p p e n s i n c o n c r e t e s t ruc t u r e ，S O t h e b e a r i n g c a p a c i t y ，d e f o r ma t i o n ，d u r a b i l i t y a n d s e i s mi c b e h a v i o r o f d a ma g e d me mb e rs a r e we a k e n e d i n d i f f e r e n t d e g r e e s a n d t h e r e l i ab i l i t y o f c o n c r e t e s t ruc t u r e i s gre a t l y r e d u c e d S o ，t h e d e t e c t i o n ， a p p r a i s a l an d s t r e n g t h e n i n g d e s i g n o f c o n c r e t e s t ruc t u r e a f t e r fi r e b e c o me p r a c t i c a l p r o b l e ms w h i c h n e e d t o b e s o l v e d u r g e n t l y I n t h i s p a p e r ， e x a mp l e s o f s p e c i fi c p r o j e c t s a r e q u o t e d ，f o c u s i n g o n t h e fi e l d i n v e s t i g a t i o n ， d e t e c t i o n ，a p p r a i s al a n d s t r e n gth e n i n g d e s i g n o f c o n c r e t e a f t e r fi r e ， a n d t h e r e s e arc h r e s u l t s w i l l p r o v i d e s o me r e f e r e n c e f o r f u t u r e p r a c t i c a l e n g i n e e rin g Ke y wo r d s ：fi r e ； c o n c r e t e s t ruc t u r e ； d a ma g e d me mb e rs； fi l e d i n v e s t i g a t i o n ；d e t e c t i o n ；a p p r a i s al； s t r e n gth e n i n g d e s i g n 0引言 近年来 建筑火灾的发生逐渐呈上升的趋势 ， 直接危 害 人类 的生命 财产 同时对建筑结构本身产生不利影响。 钢筋 混 凝土结构在 遭受火灾后 结构材料性能发生变化 。 受损构 件 的承载力、 变形 、 耐久性 、 抗震性能受到不同程度的削弱 ， 混凝 土结构 的可靠性 大大降低 存在安全隐患。 调查结果表 明 ， 钢筋 混凝土结 构遭受火灾后 ， 很少 有倒塌 的， 一般经修 复加固后仍 可继续使用。 因此 ， 在火灾发生后 检测 判断建筑 物各 受灾混 凝土构件的损 伤程度 确定相应 的加 固处理方 法就显得十分必要。本文结合 镇江市某框架结构 厂房 发生 火灾加 固实例 对火 灾后 混凝 土结构 的现场调查 ，检测鉴 定 ， 加 固设计进行 了研究和探讨 ， 为 E t 后 类似实际工程提供 一 些参考 1工程 概 况 镇江市某失火厂房为单层框架结构 结 构平 面图如图 1 所示 。该厂房于 2 0 1 1 年 7月 2 8日发生火灾 ， 致使该 建筑 结构构件受到不同程度的损伤。该火灾发生原因是在进行 设备安装过程 中， 电焊残 留火星起火 ， 之后火 势在厂房内蔓 延 。经现场了解 ， 火灾发生于 7月 2 8日上午约 l 1 ： 2 5时 ， 自 发生火灾至火灾结束约 1 5 h ， 采用喷水的方式将火浇灭。 现 场设备 多数损毁 。 _- l 等 l 2 图 1 厂房 结构平面 图( mm) 【 收稿日 1 2 0 1 4 0 4 O 1 作者简介】 曹 雪 娇 ， 江 苏 省 建 筑 科 学 研 究 院 有 限 公 司 ， 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏 建筑 2 0 1 4年第 4期( 总第 1 6 3期 ) 2火 灾 后 现 场 调 查 2 1 火灾 发展 情况 的现场调查 首先 ， 调查本次事故 的起火时间 、 原因和起火点 ， 持续时 间及蔓延 的途径 、 灭火方式及 灭火过程【l 】 。该 厂房为新建厂 房 ， 已经装修完毕 ， 火灾 发生时厂房内正在安装机械设备。 经 调查 发生火灾的原因是午休时间内电焊操作残留的火星起 火 ， 周 围正好有设备包装箱和塑料泡沫等易燃 物品。大火首 先在 3 - 5 D F区域燃起 。 当时厂房 门窗紧闭 。 不利于通风 火 势蔓延 区域范围不 大。根据消防局 出具 的报告可知 自发生 火灾至火灾结束约 1 5 h 。 采用喷水的方式将火浇灭。 2 2 厂房内物品 、 设施及外观烧损 状况 其次 调查 火灾现场物品 的烧损情况 收集现场残 留 物 ， 记录受损混凝土 的爆 裂 、 剥落 、 露筋情况【 1 。现场设备 多 数损毁 。外墙铝合 金窗框被烧熔断 ， 玻璃软化卷 曲 局部玻 璃烧化 。部分铁质管道变形 ， 未见 熔化。地面存在烧毁 管材 等残 留物 。框架 柱 、 梁 、 板以及填充墙均受 到不同程度 的损 伤 。其 中 3 - 5 E G区域 混凝土构件烧损严重 混凝土爆裂 大面积露筋 5 一 ， A H墙体 粉刷层全部脱落 。 3火 灾 后 现 场 检 测 3 1检测方 法 表 1 本工程 主要采用 以下检测方法 ： ( 1 ) 外观检测方法 ： 观察混凝 士表面受不同温度后颜色 的变化 用小锤锤击构件表面辨别损伤混凝土 的声音 记 录 混凝 土脱 落情况以及受力钢筋外露情况。详细结果见表 1 。 ( 2 ) 强度 检测方法 ： 混凝 土采用钻 芯法取样测试残余强 度 钢筋采用取样进行标准试验 以检验火灾后钢筋 的力学 性 能变化 详细结果见表 2和表 3 。 4检测结果分析 及鉴 定结论 从 现场外 观检查及 混凝 土强 度测试结 果分析 3 5 ， A H 为直接受火 区域 ， 火势较大 ， 其 中( 1 4 ) 一 5 B G烧 伤严重 ； 其余部 分也相应受到火势的影响 烧伤较轻 。 4 1火灾温度 的判定 构 件表面曾经达到的温度及作用范围可根据火场残 留 物熔化 、 变形 、 燃烧 、 烧损程度等进行推 断目 。火灾 中直接 受 火 灼烧的混凝土结构构件表 面曾经达到的温度及范 围可根 据混凝土表面颜色 、 裂损剥 落 、 锤击反应等进行推断 2 1 。 根据 外 观检查及火灾现场残 留物 的烧损特征等估计 出本工程火 灾最高温 度在 8 5 0 C 左右 构 件火灾后混凝 土结构构件 内 部截面曾经达到的温度 。可根据 当量标准升温时间进行 推 断田 标准 当量 升温时间是指火灾作用达到的最高温度相当 混凝土构件 火灾后外观检测结果 构 件区域 损 伤情况检查 框架 柱 1 A， 1 F， 1 G， 1 H 框架柱 1 B， 1 C， 1 D， I E 3轴线 各框架 柱 框架柱 5 A， 5 1 3 ， 5 C， 5 D， 5 V E， 5 F 框 架柱 5 G 5 H 柱表 面粉刷层 被火焰 熏黑或剥落 ， 混凝土 表面基 本未变 色 ， 无火 灾裂缝 ， 锤击声音 响亮 ， 无 混凝 土脱落 ， 无受力钢 筋外露 。 柱表 面粉 刷层被 火焰 熏黑或剥 落 。 混凝 土表面 呈黑 色及粉 红色 ， 无火 灾裂缝 ， 锤击 声音较 响亮 ， 柱表 面混凝土局 部剥落 ， 无 受力钢 筋外 露 。 柱 表面多 处有 或局部 烧光 ， 混 凝土 表面呈 粉红 色及淡 黄色 ， 部 分柱表 面存 在轻微 裂缝 网 锤击声 音较 响 ， 部分混凝 土剥落 ， 轻微漏 筋。 柱表 面粉刷层 大面积 烧光 ， 混凝 土表 面局 部呈 土黄色 ， 存 在轻微 裂缝 网 ， 锤击声 音发 闷 ， 柱 表 面混 凝土大 量剥落 ， 露筋严 重。 柱表 面粉 刷层被火 焰 熏黑或剥 落 ， 混凝 土表 面呈粉 红色和 淡黄 色 ， 无 火灾裂缝 ， 锤 击声音 较 响亮 ， 柱表 面混凝 土局部剥 落 ， 无受力 钢筋 。 ， =_ - 5 E , 3 - ， 5 - 5 C ，混凝 土梁粉刷 层大 面积烧光 ， 混 凝土表 面呈土黄 色 ， 表 面轻微裂 缝网 ， 锤 击声音 发闷 ， 梁底 3 5 ， B ， 3 5 A ， ( 1 ， 3 ) A F ， ( 1 4 ) ， A G ， ( 1 2 ) ， 混凝土大量剥落 ， 局部 露筋 。 F -G， 3 AE， 5 A-G 其他 未注 明屋面梁 1 - 3 A H轴 区域 3 一f 1 4 ) A H轴区域 ( 1 ， 4 ) 一 5 A H轴 区域 梁 表面粉刷 层熏黑 或剥落 ， 混 凝土表 面多呈粉红 色 ， 锤 击声音较 响 ， 角部 混凝 土局部剥 落 ， 少 量局部 露筋 。 板底局部 有油烟 ， 板底被 黑色覆盖 或者呈粉 红色 ， 表 面存在 轻微裂缝 网 ， 锤 击声音响亮 ， 无 混凝土剥 落 ， 无受 力钢筋 露筋 。 板底粉刷 层大 面积烧光 ， 混凝土表 面呈粉红 色及土 黄色 ， 表 面轻微裂 缝 网， 锤击声音发 闷 ， 少量混凝 士脱落 ， 少量受 力钢筋外露 。 板底粉刷 层大 面积 烧光 ， 混凝土表 面呈土黄 色及灰 白色 ， 表 面轻微裂 缝 网， 锤击 声音发 闷 ， 大量混凝 土脱落 ， 大面积 受力钢筋 外露 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 江苏建筑 2 0 1 4 年 第4 期( 总 第1 6 3 期) 于采用 国际标准 I S O 一 8 3 4的标准升温 曲线进行标 准火灾试 验达到相 同温度所对应 的升温 时间 4 2 结构构件损伤部位 建筑物 的损伤部位主要与火源 、可燃物及构 件的受火 面有关 。从调查 分析可见 ， 构件主要损伤部位有 ： ( 1 ) 部分现 浇板 的底部 ； ( 2 ) 梁 的底 部 、 部分迎火 面的侧面 ； ( 3 ) 部分柱 的 角 部 、 部分迎火面 ； f 4 ) 部分填充墙的迎火面。 由于受火 区域 的不 同各种混凝土构件 均遭 受不 同程 度 的损伤 。离燃火点较 近处 ， 板的混凝土保护层严重脱 落 。 表 面混凝土爆裂 ， 局部 露筋 ； 离燃火点 较远处 ， 混凝土 保护 层 局部脱落 ， 表面 混凝士呈疏松 状 ， 钢 筋局部外 露 ； 没有 出 现 明火或 明火较 小处 。 混凝土表面被黑烟覆盖 。 4 _ 3 火灾后结构构件鉴定 本工 程采 用 火灾 后建 筑结构 鉴定 标 准) C E C S 2 5 2 ： 2 0 0 9进行火灾 后结 构构件鉴定 。首先 根据构件烧灼 损伤 、 变形 、 开 裂( 或断裂 ) 程度进行初 步鉴定评级嘲 。( 表 4 ， 表 5 ) 考虑火灾对材料强度和构件变形的影响 对 火灾后混 凝土结构构件承载力进行计算并评级闼 。 5加固设计 钢筋混凝土结构经火灾高温作用后 关于加 固补 强设 计与计算 的具体方法 ， 目前尚无 专门的规范可依 。 本工程结 构加 固设计时 采用计算 与构造相辅相成 的原 则网 。在构造 措施方 面 应 着重考虑如下几个方面 ： 鉴别受火烧 损的混凝 土并予 以剔除 ： 保 证新旧混凝 土牢固结合 ； 混凝 土裂缝的修 表 4 损伤状态等级评定标 准 ( 下转第 4 6页l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m