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火灾后混凝土结构的维修加固方法

修改时间:2018-12-11 来源:常熟加固公司

  随着我国社会经济的发展、城市规模的日益扩大、城市人口的集中,我国火灾发生的频率也存在上升的趋势,造成了很大的人员伤亡和直接经济损失,而建筑火灾可能导致的结构破坏或功能失效还可能引发更大的经济损失和人员伤亡。受火灾后的建筑物是否还有修复价值以及如何修复,是灾后人们关注的一个重要问题。长期以来主要凭经验及主观判断,或加以修复,或推倒重建。这种以主观经验为依据的修复加固方案,其产生的效果有三种情况[1]:

  

  (1)方案合理:当主观判断与客观实际相一致时,能够满足建筑物修复后的使用要求;

  (2)措施过头:当主观判断与客观不一致,并过于保守时,将造成人力、财力的过度浪费,而且影响建筑物的使用功能和使用年限;

  (3)方案不合理:当主观判断偏差,加固措施不当时,会使受损结构留下安全隐患。

  以上三种情况,后两种比较普遍,而第一类情况也缺少科学性。

  鉴于以上分析,合理评估火灾后建筑材料、构件和结构的损伤程度,针对钢筋混凝土构件不同的损伤程度,确定受损结构的可靠度水平,提出经济适用而又能满足使用要求的加固方法是十分必要的,对于提高结构的综合抗灾能力、降低维修费用以及人们的心理承受能力、未来灾害损失期望、后续使用结构所能获得的经济效益等都将产生巨大的影响。

  1 工程概况

  某厂房首层为框架结构,二层为框架柱钢屋面结构。总建筑面积为8132.4m?,首层层高6.95m,二层为坡屋顶18.525m~20.325m。建筑平面呈长方形(如图1),尺寸为73.8m×54m。于2011年初建和投入使用,一切正常。该建筑物失火前为纸品仓库。

  2012年04月09日凌晨约4点10分,该建筑物的邻近建筑发生火灾,火势蔓延至该建筑物导致该建筑物首层、二层发生火灾,发生火灾后,现场以喷水方式灭火,持续约7个小时左右,燃烧温度约为300℃~800℃。首层、二层所堆放的纸品及装饰材料、吊顶等全部被烧毁,墙体不同程度被高温烟火熏烤灼烧,建筑物外部蒸汽管道弯曲变形,内装修烧毁,电线管路破坏,电梯损坏。业主考虑生产任务较多,迫切需要尽快恢复生产,我们受业主委托,进场勘查,根据现场检测和剩余承载力计算结果,对受损构件进行加固处理。

  2 加固方案的选择

  火灾后受损建筑结构在经过检测与鉴定,并计算剩余承载力的基础上,按照加固补强的原则,可以对受损结构进行修复和加固处理。混凝土结构的加固技术可分为直接加固法与间接加固法两大类[2,3]。

  钢筋混凝土梁、板、柱遭受火灾后,由于混凝土被烧疏、爆裂、剥落、开裂造成强度降低,构件的刚度减小;同时在高温作用下钢筋的弹性模量和强度降低,混凝土与钢筋的粘结力降低,最终造成构件的承载力下降。因此,经过对火灾后结构的检测和受损程度的鉴定后,应提出安全、适用和经济的修复加固方案。钢筋混凝土结构的加固方法很多,但应根据各种结构类型的特点、火灾损伤程度以及所需加固的部位,因地制宜地采用不同的修复加固方案。

  火灾后结构构件的初步鉴定评级,应根据构件烧灼损伤、变形、开裂(或断裂)程度按下列标准评定等级[3]:IIa级—轻微或未直接遭受烧灼作用,结构材料及结构性能未受火仅受轻微影响,可不采取措施或仅采取提高耐久性的措施;IIb级—轻度烧灼,未对结构材料及结构性能产生明显影响,尚不影响结构安全,应采取提高耐久性或局部处理和外观修复措施;III级—中度烧灼尚未破坏,显著影响结构材料或结构性能,明显变形或开裂,对结构安全或正常使用产生不利影响,应采取加固或局部更换措施;IV级—破坏,火灾中或火灾后结构倒塌或构件塌落;结构严重烧灼损坏、变形损坏或开裂损坏,结构承载能力丧失或大部丧失,危及结构安全,必须或必须立即采取安全支护、彻底加固或拆除更换措施。

  根据火灾后建筑结构的现场检测结果,可确定受损构件的损伤等级。相应地火灾后受损构件的损伤程度可分为轻度受损构件、中度受损构件、严重受损构件和危险构件。对于火灾后受损程度属于轻度受损构件者,因结构受损较轻,此类结构可采取批改性水泥砂浆面层加固。对于火灾后受损程度属于危险构件者,因构件受火烧时间长,火灾温度高,结构受到实质性的破坏。此类构件已失去修复的可能性,通常采用置换法。采用本方法加固时,应对原构件加以有效的支顶,并对相关联构件进行加固处理,防止发生新的破坏。因此,修复加固的重点是中度受损构件和严重受损构件。由于火灾后构件承载力会有不同程度的降低,应根据现场检测和剩余承载力计算结果,对受损构件进行加固处理。

  目前火灾后混凝士结构的加固方法较多,在实际工程应用中应根据火灾后结构的损伤具体情况,经过分析、研究选择合理的加固方案。表1为火灾后钢筋混凝土构件中度受损和严重受损常用的加固方法。

  3 结构加固设计

  本工程在现场勘查的基础上,结合鉴定结果及相关资料收集,遵循“强调概念设计、构造为主、计算为辅”的原则,针对本工程受火灾损伤程度,本着“安全、适用、经济”的原则,进行修复设计总体布局,合理进行截面选型和布置结构构件,拟定结构设计原则和相应的构造处理措施,以期更好地恢复原结构设计的预定功能。计算方面:根据不同损伤等级的受损构件所采用的加固方法,以构件加固后的承载力验算为主。首先应复核原设计(以竣工图为准)的安全度,未过火部位若原设计承载力不足,应同步补强。然后参照原设计规范,按加固后的构件尺寸和火灾后检测的材料残余强度取值,复核已加固构件的截面承载力。考虑到未能预计的诸多因素,因此宜有较大的安全储备。构造方面:剔除受火烧损的混凝土,对混凝土裂缝的修补复原,补强钢筋的锚固措施,过量变形钢筋的更换替代等等。