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淺談火災后鋼筋混凝土結構的加固措施

文檔作者：汪根進文檔來源：安徽省淮北市濉溪縣公安消防大隊		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月08日
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2011年第1期(總176期) 安徽建筑
施
工
技
術
研
究
與
應
用
淺談火災后鋼筋混凝土結構的加固措施
Reinforcem ent for Reinforced Ooncrecce structure offer Fire
汪根進 (安徽省淮北市濉溪縣公安消防大隊，安徽淮北235100)
摘要：當前鋼筋混凝土結構以良好的整體性、抗震性及耐火性成為主要的建筑結構，火災后對建筑物的加固以能夠重新投入使用則是挽回經(jīng)濟
損失的一項重要措施，也是當今乃至日后一個重要課題。加固的目的是使建筑物的結構構件能滿足安全使用要求，確保建筑物在使用年限之內安
全、適用及耐久，因此如何根據(jù)受損評估情況合理確定加固方法是一個重要的環(huán)節(jié)，以使整個建筑物作為一個整體能夠符合當?shù)氐目拐鹪O防要求和
修復后的建筑耐火等級要求。
關鍵詞：火災；鋼筋混凝土；加固；措施
中圖分類號：TU746．3 文獻標識碼：B 文章編號：1 007—7359(201 1)01—0058—02
1 修復加固結構的基本原則
首先應對結構可靠性鑒定等級，要依托當?shù)亟ㄖ|量監(jiān)督
管理部門對火災后受損的建筑結構進行完整的檢測，主要包括
承重梁、柱、板、墻等構件，如果不是整體性倒塌、建筑主要構件
大面積的斷裂傾斜嚴重等，通過加固修復的成本還是遠遠低于
重建價格的。因此，首先鑒定火災后建筑構件的受損程度，鑒定
出火災過后結構構件剩余承載能力，要盡量多地保留原結構，
減少拆除工程，以便減少上層結構加固改建重量和減少地基基
礎附加應力，同時還應考慮施工的方便性和可操作性。依據(jù)現(xiàn)
場構件燒損程度、剩余承載能力計算結果及構件重要性，分別
采用不同的加固方案。加固施工應采取確保質量和安全的有效
措施，并應嚴格按照有關規(guī)范進行施工。
2 火災后結構損傷的鑒定與修復的注意事項
火災后建筑結構的鑒定檢測、加固設計及加固施工是一個
系統(tǒng)工程。當前，我國的火災后結構受損程度的檢測評定及結
構修復加固研究工作，還落后于發(fā)達國家。國家和社會上相關
的組織也比較少，特別是火災后鋼筋混凝土結構剩余承載力計
算方法，混凝土根據(jù)受熱的時間和強度不同其彈性模量的變化
以及局部變化對整個梁柱的影響，單個構件受火對整體結構的
影響以及溫度和重力荷載共同作用下的破壞機理等還沒有相
關規(guī)范，加固設計工作缺乏科學合理的依據(jù)。因此，盡快地制定
相關工程技術規(guī)范及標準，不僅是廣大工程技術人員關注的課
題，也是在新世紀里提高我國結構耐火設計水平的需要。火災
后結構的損傷極為復雜，準確、迅速的鑒定與修復結構是目前
急待解決的實際問題。根據(jù)國內外研究狀況來看，應注意下列
問題的研究。
2．1現(xiàn)場調查資料的積累
因為只有在大量收集資料的基礎上才能對結構損傷做出
準確的判斷。國家建設主管部門以及公安部消防局可以聯(lián)合成
立一個依托例如中國科大實驗室等高校機構等人才組織，根據(jù)
我國多年的火災事故案例建立一個自然災害數(shù)據(jù)庫，以便在損
傷評估過程中查詢類似的災情資料、經(jīng)驗介紹和研究方法等，
收稿日期：20]0—12—08
作者簡介：汪根進(1981一)，男，安徽淮北人，畢業(yè)于安徽建筑工業(yè)學
院，學士，助理工程師。
以節(jié)省時間、加快評估和修復工作。
2．2檢測設備和檢測技術的完善
要發(fā)展適合現(xiàn)場使用的快速而又準確的檢測設備，一方面
應完善并積累目前常用的回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆
芯法、拔出法等的資料，另一方面要實驗研究其它快速檢測技
術的儀器設備，如紅外成像法、雷達波法、沖擊反射法、建筑錨
栓法等。隨著計算機技術的發(fā)展，檢測儀器必將逐步向高、精、
尖的方向發(fā)展。
隨著我國工程界對新技術、新材料的應用，對檢測技術也
提出了新的要求，如高強、高性能混凝土的應用，要求能夠準確
檢測C60以上的混凝土強度，以及混凝土的穩(wěn)定性、耐久性等
指標，其中一些性能是目前我們無法檢測的，有待進一步開發(fā)
研究。
2．3鑒定評估理論的完善
隨著實驗研究工作的不斷深入，由于火災現(xiàn)場物質存放的
不同造成火災荷載的不確定性，因此造成對火災時溫度難以判
定，因此如何取高去低，合理確定火災后構件剩余承載力的計
算更加準確，符合實際，鑒定評估理論也將更加完善；引入模糊
數(shù)學理論，完善多因素綜合評估理論。
2．4加固修復方法的改進
由于在保證結構安全的前提下，還應考慮不應增加建筑物
本身荷載，確保建筑物的美觀，避免留下加固的痕跡，這就需要
促進加固方法的改進，新材料的出現(xiàn)及應用也必將使新的加固
方法不斷涌現(xiàn)。
隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入快車道，火災事故不可避免的發(fā)
生，災后評估和施工組織的建設也應逐漸完善，來適應人民群
眾的咨詢需求等。
3 火災后混凝土結構的加固方法
建筑結構火災后的修復加固要比普通工程加固處理復雜
得多，尤其是加固的施工質量乃是修復加固的關鍵，而施工期
間保證受損結構的安全性及穩(wěn)定性更是設計關注的焦點。為了
使構件處于卸荷狀態(tài)加固，要求主梁及次梁底設置支撐，支撐
必須從底層直至頂層。鏟除原梁、柱、板粉刷面層時，必須從頂
層開始逐層向下。構件的加固從底層開始，然后逐層向上。每層
構件的加固施工順序為先加固柱，然后框架梁，爾后次梁，最后
澆搗樓層疊合層。每個構件的加固工序是先鑿除燒傷層，然后
雖
安徽建筑 2011年第1期(總176期)
沖洗并刷純水泥漿，爾后放置加固的鋼筋，并焊接，最后噴射混
凝土。上述每道工序完成后必須由火災損傷檢測人員、加固設
計人員、監(jiān)理人員、建設單位現(xiàn)場人員幾方共同確認后方可進
行下道工序。
3．1增大截面法
增大截面法是用同種材料增大構件截面面積的一種傳統(tǒng)
的加固方法，它不僅可以提高被加固構件的承載能力，而且還
可加大其截面剛度，改變其自振頻率，使正常使用要求的性能
也可以在某種程度上得到改善。這種加固方法被廣泛地用于加
固混凝土結構中的梁、板、柱、墻等一般結構，鋼結構中的柱、屋
架(補焊型鋼)，以及磚墻、磚柱等，增大截面積法的加固效果與
原結構在加固時的應力水平、材料性能、施工工藝、結合面構造
處理及是否卸荷加固等因素直接相關。本方法優(yōu)點是工藝簡
單、適用范圍廣，缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，截面增加會減少
使用空間；當在梁、板上作混凝土后澆層時，會使結構自重有較
多增長等。火災后如果采用加大截面法加固，其施工是與火災
燒疏層的處理同時進行的。根據(jù)火災損傷結構的特點，加固混
凝土梁、板結構時宜采用將加固受力鋼筋與原結構受力鋼筋用
短筋焊接方式的加大截面法；加固混凝土柱時宜采用圍套形式
的加大截面法。
3．2預應力加固法
預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿(分水平拉桿、下
撐式拉桿和組合式拉桿3種)或型鋼橫撐，對結構構件或整體
構件進行加固的方法，它可在幾乎不改變使用空間的情況下，
改變原結構的內力分布并降低原結構應力水平，使結構構件的
正截面及斜截面的承載能力得到提高。張拉方式可以采用千斤
頂張拉、電熱張拉和橫向張拉等。預應力加固法被廣泛地用來
加固混凝土梁、板等受彎構件以及混凝土柱(用預應力頂撐加
固)，還被用于鋼梁及鋼屋架的加固。預應力加固法是一種具有
卸載、加固及改變結構受力的三種功能的經(jīng)濟的加固方法。原
結構所受的荷載通過預應力，部分地轉移到新加(預應力)構件
上，可以很好地發(fā)揮新老結構的共同工作性能，從而達到加固
的目的，并且克服普通加固方法加固件受力滯后的缺點。另外，
由于其反拱作用，可使原有的鋼筋混凝土結構的裂縫減小甚至
閉合，這對改善火災后鋼筋混凝土的耐久性極為有利。
3．3改變受力體系加固法
改變受力體系加固法是通過增設支點(柱或托架)或采用
托梁拔柱的辦法去改變結構的受力體系的加固方法。增設支點
可以減小結構構件的計算跨度，大幅度提高結構構件承載能
力、減小撓度、縮小裂縫寬度。當對增設的支點施加預應力時，
效果更加。其優(yōu)點是簡單可靠，使用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平
結構的加固，缺點是使用空間受到一定影響。
托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墻及托梁拔柱的總稱，是
在不拆或少拆上部結構的情況下，拆除、更換或接長柱子的一
種處理方法。它適用于使用功能改變或生產(chǎn)工藝更新，要求改
變平面布局增大使用空問的舊房改造及老廠改造。與傳統(tǒng)的大
掀蓋改造相比，該法具有對生產(chǎn)及生活影響較小、改造時間短、
費用低等優(yōu)點。
3．4粘鋼加固法
粘鋼加固法是用結構膠把鋼板粘貼在構件外部以提高結
構承載力的一種加固方法。常用的膠粘劑是以環(huán)氧樹脂為主配
成的。這種加固方法的優(yōu)點是加固后幾乎不改變結構的外形和
使用空間，卻能提高結構構件的承載力和正常使用階段的性
能，施工簡單、快速，對生產(chǎn)和生活影響小。
由于混凝土受火燒傷，表面疏松，與鋼板結合后，強度特別
低，為此受火后混凝土的表面均以鑿毛處理為宜，這樣強度高
而且穩(wěn)定。由于受火損傷比較嚴重的梁的受拉區(qū)混凝土強度損
失較大，若用粘鋼加固法加固梁的受拉區(qū)，則加固效果不好，故
應與預應力加固法等結合，將鋼板粘結于混凝土的受壓區(qū)，而
用預應力加固法加固混凝土的受拉區(qū)。
3．5置換法
置換法就是直接用同種材料代替受災后不能滿足使用要
求的材料，對于火災后變形嚴重或者根本無法加固或者沒有必
要加固的構件，可以采用置換法。如火災中的樓板，特別是預應
力樓板一般受損比較嚴重，可以采用置換法加固。例如筆者所
在地某輪胎商店發(fā)生火災，由于商店堆積大量的橡膠輪胎加上
水源供給不足，火災一直持續(xù)近4h，過火面積170m ，造成梁混
凝土大面積脫落、預制混凝土板鋼筋中部大量斷裂，該建筑共
3層、發(fā)生火災的為一層，最后采用的就是對一樓樓頂混凝土
板進行完全更換。
3．6繞絲法
繞絲法用于混凝土梁受火災后斜截面破壞嚴重的情況。先
把保護層鑿去，采用退火處理后的鋼絲豎向或斜向纏繞，固定
后用鋼楔頂緊，以便產(chǎn)生少量預應力，迫使鋼絲更快地參與工
作，再用高強度等級細石混凝土澆補至原截面尺寸。用繞絲法
加固后，梁具有更好地約束斜裂縫和變形的能力，并提高強度。
3．7碳纖維材料加固法
與傳統(tǒng)加固維修方法相比，碳纖維材料加固修補混凝土具
有明顯的技術優(yōu)勢。主要有：高強高效；施工便捷，工效高，沒有
濕作業(yè)，不需要大型施工機具，施工占用場地少；具有極佳的耐
腐蝕性能及耐久性能；施工質量易于保證；質量輕而且薄，加固
維修后基本上不增加原結構自重及原結構尺寸。
4 結束語
火災后混凝土結構的鑒定評估、加固設計及加固施工是一
項系統(tǒng)工程，要綜合考慮許多因素。設計人員要根據(jù)構件實際
燒傷狀況隨時調整和改進原加固設計構造細節(jié)，進行現(xiàn)場加固
施工技術指導；另外，還要處理和解決原結構施工中暴露出的
質量問題及結構隱患，以確保今后主體承重骨架在使用期限內
的安全性、適用性及耐久性的要求。要加大建設主管部門的監(jiān)
管和指導力度，確保加固設計方案，現(xiàn)場施工單位、監(jiān)理單位以
及建設單位要責任明確，對每個加固構件和每道加固工序嚴格
加強施工管理，以確保工程的質量。
參考文獻
[1] 張延榮，等．建筑工程抗裂堵漏方法與實例【M】．鄭州：河南科學技
術出版社，2001．
[2] GB50011-2002，建筑抗震設計規(guī)范【s】．北京：中國建筑工業(yè)出版
社．2001．
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施
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技
術
研
究
與
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