火災后框架結構的鑒定及其加固方法研究

駱 偉 （安徽省城建設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

近年來，我國的火災中將近80%的火災發生于各類建筑上[1]，而在各類建筑中，混凝土結構應用是最為常見的結構型式，目前對于混凝土結構在發生火災后如何進行可靠度鑒定評估和加固措施，還需要在實踐中不斷的總結經驗。

1 常用的鑒定分析方法

在《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）頒布實施后，為火災的鑒定提供了一定的依據和參考，主要分為兩個部分[2]，第一部分是初步鑒定，主要包括現場火災過程調查、構件外觀調查和檢測、損傷等級評定；第二部分為詳細鑒定，主要包括火災作用詳細調查與分析、結構構件專項檢測和結構承載力分析。

2 常用的加固方法

加固方法應根據各種加固方法的特點進行選擇，對于構件過火面積大、損傷嚴重的構件，一般常采用增大截面法、外包鋼、碳纖維等方法進行加固，對于損傷不嚴重的構件，通常采用噴射混凝土等方法進行加固[3][4]。

3 實例分析

某廠房結構為2層鋼筋混凝土框架結構，廠區內發生大火，大火順著風勢燃燒到該車間，該車間內存放的原材料及成品均被完全燒毀，過火時間大概5h，火災導致該車間的框架梁、柱和板等混凝土構件不同程度受損，部分構件局部表面混凝土剝落，部分受力鋼筋外露。

3.1 混凝土構件損傷調查

3.1.1 框架柱表面損傷調查

柱構件混凝土表面損傷情況見表1所示，由調查可知，框架柱均受到火災的影響，其中部分構件過火溫度較高，表面呈灰白色或土黃色，出現裂縫網，部分混凝土有輕微脫落現象。根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）對框架柱構件進行調查。

柱損傷調查 表1

3.1.2 框架梁表面損傷調查

框架梁構件混凝土表面損傷情況見表2所示，由調查可知，框架梁均受到火災影響。一層多數梁，僅表面粉刷層附著有黑灰，粉刷層未脫落或脫落面積小；一層梁中未發現混凝土脫落和露筋現象。二層梁損傷較一層嚴重。部分梁表面為淺灰白色，輕微裂縫網。根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）對框架梁構件進行調查。

3.1.3 混凝土現澆板表面損傷、顏色調查

現澆板構件混凝土表面損傷情況見表3所示，由調查可知，一、二層板均受到火災影響，其中受災較嚴重的板，表面呈灰白色或土黃色，并且部分構件表面混凝土脫落較嚴重，且出現較大面積露筋現象。根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）對現澆板構件進行調查。

梁損傷調查 表2

板損傷調查 表3

3.2 混凝土強度現場檢測

現場采用鉆芯法對遭受燒灼構件內部的混凝土強度進行檢測，芯樣去除了表面被過火后的混凝土，統計結果見表4所示。

混凝土芯樣強度檢測 表4

由芯樣試驗結果可知，該車間一至二層框架柱內部實測混凝土芯樣抗壓強度在26.1MPa～32.3MPa范圍內。

3.3 鑒定評級[2]

根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）的要求，根據現場檢測的結果，首先對過火的混凝土結構進行初步鑒定評級，初步鑒定評級分為Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ和Ⅳ級，然后對于中間兩個級別Ⅱb和Ⅲ級的構件進行詳細鑒定，詳細鑒定級別分為b、c和d級。

3.4 詳細鑒定

該廠房采用PKPM對該車間初步鑒定評為Ⅱb和Ⅲ級的混凝土構件承載能力進行驗算，根據驗算結果以及現行規范要求對Ⅱb和Ⅲ級的混凝土構件進行詳細鑒定評級。構件的承載力應按照火災后混凝土構件的實際強度和鋼筋的實際強度進行計算。

3.4.1 結構承載力驗算

采用中國建筑科學院PKPM軟件進行計算。

3.4.2 結構驗算所用基本參數與計算信息

①場地類別為Ⅱ類場地；

②結構安全等級為二級；

③主要恒載和活載的標準值：按照根據委托方提供的圖紙和相關資料進行取值；

④混凝土計算強度：根據現場實測部分混凝土構件強度，實測部分構件內部多數混凝土強度均能達到C25，對于未測的部分混凝土構件，根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）附錄F表F.0.1-2以及表4.5，混凝土構件表面溫度＜200℃強度取C25，混凝土構件表面溫度300～500℃強度取C20，混凝土構件表面溫度在500℃以上取C15，若構件折減后的混凝土強度值高于該構件實測值，取構件實測值作為該構件混凝土強度計算值。

⑤鋼筋強度取值：

HPB235鋼筋設計強度取210N/mm2；

HRB335鋼筋設計強度取300N/mm2；

鋼筋強度折減：根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252-2009）附錄G，一至二層鋼筋強度折減系數取0.9。

3.4.3 計算結果

采用PKPM對該車間初步鑒定評為Ⅱb和Ⅲ級的混凝土構件承載能力進行驗算，根據驗算結果以及現行規范要求對Ⅱb和Ⅲ級的混凝土構件進行詳細鑒定評級，部分框架梁、框架柱和現澆板需要進行加固處理。

3.5 加固方案

后受損傷的梁板柱，應根據受損區域不同，以及構件的不同進行加固修復[6]。

①對于初步鑒定評定為Ⅱa級的構件和詳細鑒定評為b級的構件，結構材料及結構性能僅受輕微影響，一般采取提高耐久性的措施；

該廠房這類構件采用鑿除表面損傷的部分，對于有輕度損傷的構件，采用局部噴射高延性混凝土進行加固。

②對于一至二層直接受火災灼燒的框架柱、框架梁和現澆板，初步鑒定評定為Ⅳ級以及詳細鑒定評定為c級的構件，已對結構安全性或正常使用性產生不利影響，應采取相應的加固處理措施。

對于構件初步鑒定評定為Ⅳ級和詳細鑒定評為d級的構件，已經判定失去承載力的，拆除后重新建筑混凝土；對于詳細鑒定評為c級的構件，鑿除表面損傷的混凝土部分，采用加大截面法進行加固。

4 結論

從本工程加固后的使用效果來看，對于混凝土結構火災后的加固，無論從施工的可行性、加固的經濟性，還是從加固效果的可靠性等方面來看，采用加大截面法進行加固，該方法更為成熟，加固施工更易于操作，日常加固中也得到了更好的運用。