过火钢筋混凝土结构鉴定与加固.pdf

1、 过火钢筋混凝土结构鉴定与加固过火钢筋混凝土结构鉴定与加固 中天三建中天三建/杨恒杰杨恒杰 摘要：过火建筑的鉴定与加固工作涉及安全、经济等多方面因素，在确保满足现行规范对结构承载力及耐久性要求的同时，更应充分发挥火灾后构件剩余承载能力的作用，尽量利用原结构，避免过度拆改，降低加固改造过程对结构整体及地基基础附加应力的影响，同时还应兼顾施工的可行性。以某工程为例，通过对过火范围内构件重要性及烧损程度进行鉴定评级，结合实测数据利用 PKPM 软件核算过火构件剩余承载能力，制定有针对性的加固措施，最大限度降低火灾对房屋结构性能的影响。关键词过火建筑；鉴定评级；构件剩余承载能力；针对性；加固措施；0

2、0 项目过火情况介绍项目过火情况介绍 相关规定，对过火范围内的鉴定构件按烧灼状态、损伤情况分级判定损伤等级。分级标准见表 1，火灾损伤判定等级分布见图 2-3：该工程主楼地下 1 层，地上 19 层，为框架剪力墙结构；裙房地下 1 层，地上 2 层，局部 3 层，为框架结构。12 层剪力墙和框架柱混凝土强度为 C45，23 层楼面梁、楼面板混凝土强度为 C30。火灾发生时，项目主体结构已全部施工完成。起火点位于裙房1 层临时搭建的仓储库房，过火区域主要集中在裙房 1-2 层，对主楼影响较小，过火时间持续约 40 分钟，过火情况如图 1 所示。结合现场起火点附近混凝土构件受损情况，根据火灾后工程

3、结构鉴定标准判断火场中心区域温度高于 800。图 2 鉴定依据 表 1 安全性鉴定分级标准 等等级级 分级标准分级标准 是否采取措施是否采取措施 未遭受烧灼作用，未发现火灾及高温造成的损伤，构件材料、性能及安全状况未受到火灾影响 不必采取措施 a a 轻微烧灼，未发现火灾及高温造成的损伤，构件材料、性能及安全状况受火灾影响不大 可不采取措施或仅采取提高耐久性的措施 1 1 结构检测与鉴定：结构检测与鉴定：受火灾影响，鉴定对象存在部分混凝土构件表面熏黑、粉刷层剥落、混凝土颜色改变、混凝土脱落、火灾裂缝、露筋等损伤现象。根据火灾后工程结构鉴定标准中的b b 轻度烧灼，构件材料及性能受到轻度影响，火

4、灾尚不明显影响构件安全 应采取提高耐久性或局部处理和外观修复措施 图 1 过火情况平面图 中度烧灼，构件材料及性能受到明显影响，火灾明显影响构件安全 应采取加固或局部替换措施 测。经鉴定，跨度为 6m 的梁构件跨中变形检测值为 11mm，跨度为 8.1m 的梁构件跨跨中变形检测值为 14mm，均小于民用建筑可靠性鉴定标准 中规定的主要受弯构件不适于承载变形限制 l0/200 的要求；柱净高为 3.25m 的柱构件垂直度偏差为 3.6mm，柱净高为 4.9m 的柱构件垂直度偏差为5mm，均满足火灾后工程结构鉴定标准中规定的柱倾斜限制/h2的要求。图 4 鉴定对象二层火灾损伤等级分布平面图图 5

5、鉴定对象三层火灾损伤等级分布平面图 严重烧灼或破坏，结构倒塌或构件塌落，结构构件承载能力丧失或大部分丧失，危及结构安全 应立即进行安全防护，并采取彻底加固、更换或拆除的措施 为掌握项目灾后结构损伤情况，总包在灾后第二天立即组织参建单位及相关专家共同协商灾后处理办法，并邀请了具有专业资质的房屋安全鉴定机构对项目受灾情况进行详细鉴定，为灾后处理提供依据。主要鉴定方法及结果如下：1）采用钢卷尺、楼板测厚仪、钻孔法抽测混凝土构件截面尺寸。经现场抽测取样，设计单位按实测梁板规格进行复核，结果表明鉴定对象 23 层混凝土板构件均满足承载力要求，并出具了相应技术核定单。2）采用开凿法对鉴定范围内的混凝土构件

6、钢筋配置情况进行抽检，钢筋直径及间距整体符合规范及设计要求。3）采用钻心取样法按每个构件取芯两组的方式对结构构件的混凝土抗压强度进行抽测。抽测结果发现，火场中心区域的混凝土轴心抗压强度下降明显，需设计单位按实测值重新复核。2 2 过火构件剩余承载力复核过火构件剩余承载力复核 火灾发生后，业主原计划采用整体加固的方式对过火区域进行全面拆改。公司技术人员查阅相关加固资料后，组织业界专家考察现场实际情况并进行讨论，通过结构设计软件对过火构件剩余承载能力进行校验，最终提议改进方案：由于过火时间不长，大部分构件火灾后剩余承载能力下降并不明显，可通过加固措施进行补强，无需全面拆改；加固措施可按构件重要性及

7、烧损程度分类图 3 主楼剪力墙混凝土钻心取样抽检 4）采用经纬仪对鉴定梁、柱的变形进行抽 制定，减少二次拆改对原结构的影响。业主以第三方房屋安全鉴定机构出具的正式鉴定报告实测数据为依据，由设计单位重新导入 PKPM 结构模型对鉴定对象进行精细化复核验算（不考虑抗震）。复核结果表明：绝大部分构件可通过常规加固方法提高结构抗弯、抗压、抗剪能力及耐久性，集中在火场中心区域的构件需进行拆除置换，无需进行整体加固。最终总包提出的改进方案在后续专家评审会中得到了鉴定机构、设计单位及评审专家一致认可。图 6 邀请专家进行评审论证会 PKPM 结构复核模型主要验算参数取值见表 2：表 2 主要验算参数 序号

8、主要验算参数 取值情况 1 构件截面尺寸 构件截面尺寸按实测值整理 2 构件 配筋 构件配筋按实测值整理 3 材料 强度 混凝土强度等级：上部结构梁、板、柱构件按实测取值 钢筋强度等级：上部结构梁、柱纵向钢筋强度等级：主筋 HRB400、箍筋 HRB400 4 荷载 取值 按原结构设计说明取值 表 3 火灾后混凝土构件承载力验算结果 鉴定对象（构件）承载能力 R/os 评级 对应数量 一层（含二层楼面结构）主要构件 混凝土柱 1.00 0.95 Bu 1 处 1.00 Au 剩余混凝土柱 混凝土剪力墙 1.00 Au 全部混凝土剪力墙 混凝土主梁 0.90 Du 19 处 0.95 0.90

9、Cu 4 处 1.00 0.95 Bu 1 处 1.00 Au 其余二层梁 一般构件 混凝土次梁 0.85 Du 5 处 0.9 0.85 Cu 2 处 1.00 0.9 Bu 1 处 1.00 Au 剩余混凝土次梁 混凝土板 1.00 Au 全部混凝土板 二层（含三层楼面结构）主要构件 混凝土柱 1.00 Au 全部混凝土柱 混凝土剪力墙 1.00 Au 全部混凝土剪力墙 混凝土梁 0.90 Du 6 处 0.95 0.90 Cu 2 处 1.00 0.95 Bu 2 处 1.00 Au 剩余混凝土主梁 一般构件 混凝土次梁 0.85 Du 2 处 1.00 0.9 Bu 2 处 1.00

10、Au 其余混凝土次梁 混凝土板 1.00 Au 全部混凝土板 备注 对于取芯混凝土强度实测值离散性较大的，不参与计算复核，构件安全性评定等级定位 Cu。3 3 加固方案加固方案比选比选 表 4 常见加固方法对比加固方法加固方法 适用构件适用构件 耐久性耐久性 施工施工 表现表现 外包钢 加固法 需大幅提高截面承载力和抗震能力的构件 需进行防腐处理 施工方便，周期短 占用极少量空间 预应力 加固法 需大幅提高结构承载力和抗拉的构件 耐久性好，但不适用于 60以上的环境 施工难度高，周期短 改变原结构 内力分布 粘钢加固法 受弯、受拉、大偏心受压构件 对粘结剂依赖性高，要进行防腐处理 施工难度大，

11、周期短 基本不影响原有空间利用 碳纤维 加固法 受弯、轴心受压、大偏心受压、受拉构件 对粘结剂依赖性高，耐久性好 施工简便，周期很短 不影响空间 增大截面法 抗弯、抗压 抗剪、抗拉 耐久性好 凿除及湿作业工作量少，周期长 改变结构自振频率，占用空间 置换法 抗弯、抗压 抗剪、抗拉 耐久性好 凿除及湿作业工作量大，周期长，有一定施工风险 不影响空间 过火建筑常用加固方法有：外包型钢加固法、预应力加固法、粘钢加固法、粘贴纤维复合材加固法、增大截面加固法、置换混凝土加固法等方法，各方法优缺点见表 4。原设计等级相同钢筋。（2）措施 1：对原结构面层进行凿毛至碳化分界面，且凿毛深度6mm，使用 M40

12、聚合物砂浆进行修复，修复至原截面尺寸，表面粘贴碳纤维（仅适用于梁、板构件，墙、柱构件表面粘贴钢板）为降低火灾造成的社会影响，尽快完成结构加固工作恢复建筑的正常使用功能，总包在综合分析各种火灾后加固方法及混凝土构件的实际受损情况后，结合设计给定判定原则（表 5），最终与业主商定采用以下4 种加固处理措施：（3）措施 2：对原结构面层进行凿毛至碳化分界面，且凿毛深度6mm，使用 M40聚合物砂浆进行修复，修复后单侧截面尺寸比原截面大 20mm（柱、墙构件修复时使用M50 聚合物砂浆）（1）置换法：置换混凝土采用比原设计强度高 1 个等级混凝土、置换钢筋采用与（4）措施 3：对原结构面层进行凿毛至

13、碳化分界面，且凿毛深度6mm，使用 M40聚合物砂浆进行修复，修复至原截面尺寸（竖向构件修复时使用 M50 聚合物砂浆）。表 5 混凝土构件加固方案选用判定原则 评定 级别 混凝土强度 构件 过火 区域()过火 区域(级)非过火 区域(b)非过火 区域(a 级)非过火 区域(级)D 级 构件 强度低于 2个等级 柱墙 梁 整体置换 板 强度2个等级以内 柱墙 梁 局部置换+措施 1 措施 1 板 强度满足要求 柱墙 梁 措施 1 措施 1 措施 1 板 措施 1 C 级 构件 强度低于 2个等级 柱墙 措施 1+增大截面 措施 1 梁 整体置换 板 强度2个等级以内 柱墙 措施 1+增大截面

14、措施 1 措施 1 梁 局部置换+措施 1 措施 1 板 强度满足要求 柱墙 措施 1 措施 1 措施 1 梁 措施 1 措施 1 措施 1 板 措施 1 措施 1 A、B 级 构件 强度低于 2个等级 柱墙 措施 1 措施 1 措施 1 梁 局部置换+增大截面 局部置换+增大截面 板 置换 强度2个等级以内 柱墙 措施 1 措施 1 梁 措施 1 板 整体 置换 措施 1 强度满足要求 柱墙 措施 3 无需处理 梁 整体 置换 措施 2 措施 2 措施 3 板 整体 置换 措施 1 措施 2 措施 3 备注 1、强度不满足设计要求、火灾评级为 CD 级的均认为承载力不足，需进行增加承载力的加

15、固方式。2、“”代表该工程检测判定无此类构件。4 4 设计及施工方案设计及施工方案：在确定具体加固细则后，由设计单位出具加固施工图纸，给出明确的平面加固位置及具体加固参数；由具有专业结构加固资质的加固单位根据专家讨论会意见编制专项施工方案，并报专家评审会审核。控制需最后一个排气孔出浆后停止加压，用密封胶堵孔，再以较低压力维持 10 分钟以上方可停止灌胶；待空腔内胶体达到初凝而不外流时拆下灌浆盒，再用结构胶将灌浆盒处抹平、封口。方案评审会审核意见如下：4、在钢柱支撑上部设置观测点，通过千分表对变形量进行监测。（具体控制方案、参考值需设计提供）1、凿毛应做试剂检测，灌注胶的取用需符合设计图纸要求，

16、达到相关使用 50年要求，材料检测需做应力耐久性试验。5、加强安全文明相应工作，以半天为单位，监理单位、项目部加强日常巡查。2、梁、柱、墙置换前必须先撑后做，报审监理验收后才能继续执行。6、明确加固施工实施计划及工期保证措施；3、包钢灌胶压力值为0.2MPa，饱满度 图 7 加固施工图 图 8 编制过火加固施工方案 5 5 现场施工情况：现场施工情况：加固方案明确后，总包对加固范围内实行封闭式管理，严格限制非必要人员进入加固现场，第一时间组织应急人员搭设火场中心区域回顶架体，确保结构安全保障后续施工人员生命安全。柱、剪力墙周边区域设置 219*8.0 钢管支撑，先撑后做以确保施工及结构安全，根

17、据设计院给出的卸载值利用小型千斤顶施加回顶荷载，做好框架柱、剪力墙、钢支撑变形监测工作。加固做法及现场实施情况见图 4。5.1 柱、剪力墙加固施工 （a）卸载监测示意图（b）卸载钢柱回顶 （c）柱粘贴型钢加固示意图（d）柱外包型钢加固 （e）剪力墙粘钢加固示意图（f）剪力墙粘钢加固 图 9 加固做法与现场实施情况 5.2 梁、板加固施工 梁、板拆除时应轻凿慢砸,防止对原砼结构产生过大的扰动，严禁破坏相邻结构构件及其钢筋。当梁与周围楼板均需置换时，为减少施工缝，梁板应同时进行置换，整体顺序由低层向高层逐次进行。加固方法及现场实施情况见图 5。（a）梁碳纤维加固示意图（b）梁碳纤维加固 （c）现浇

18、板板底碳纤维加固示意图（d）板底碳纤维加固 图 10 楼板加固 6 6 结语结语钢筋混凝土结构受高温影响会发生不同程度的劣化，灾后的检测鉴定与加固修缮工作复杂，为保证结构安全，往往会对原有建筑大修大改。本文结合具体的工程案例，详细介绍了受灾房屋过火混凝土构件安全性的鉴定及利用结构设计软件复核构件剩余承载能力避免将受灾房屋的加固修缮工作判定为整体加固的方法和具体实施过程。针对不同构件制定精细化加固方案从根本上规避漏加固或过度加固的现象。该方法可有效保障结构安全同时节约工期，控制加固成本，降低火灾造成的不良社会影响，但对房屋的检测鉴定要求较高，现场检测人员务必具备专业资质，确保检测结果的客观、准确性。参考文献：参考文献：1GB 50292-2015,民用建筑可靠性鉴定标准S.2T/CECS 252-2019,火灾后工程结构鉴定标准S.3余能彬,付君宜,吴斌,王鸿.住宅楼火灾后综合加固设计J.建筑技术,2019,50(06):678-681.4杨舒雯.某高层框架剪力墙结构安全性鉴定与加固应用研究D.兰州理工大学,2019.5岳亮亮.某商住楼火灾后检测与分析J.安徽建筑,2021,28(07):223-224.6方高倪,李宁波.某多层商住楼局部火灾后的检测分析与加固J.四川建筑科学研究,2010,36(04):95-97.