过火钢筋混凝土结构鉴定与加固.docx

1、过火钢筋混凝土结构鉴定与加固中天三建/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 项目过火情况介绍该工程主楼地下 1 层

2、，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， 根据火灾后工程结构鉴定标准判断火场 中心区域温度高于 800。图 1 过火情况平面图1 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

3、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：图 2 鉴定依据表 1 安全性鉴定分级标准等级分级标准是否采取措施ab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 灾影响不大轻度烧灼，构件材料及性 能受到轻度影响，火灾尚 不明显影响构件安全不必采取措施可不采取措施或 仅采取提高耐久 性的措施应采取提高耐久 性或局部处理和 外观

4、修复措施中度烧灼，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，危及结构安全应采取加固或局 部替换措施应立即进行安全 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

5、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。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

6、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 鉴定对象三层火灾损伤等级分布平面图2 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

7、措施可按构件重要性及烧损程度分类制定，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 主要验算参数序号主要验算参数取值情况1构件截面尺寸构件截面尺

8、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 HRB4004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 构件一般 构件混凝土柱1.00 0.95Bu1 处1.00Au剩余混凝土柱混凝土剪力墙1.00Au全部混凝土剪力墙混凝土主梁0.90Du19 处0.95 0.90Cu4 处1.00 0.95Bu1 处1.00Au其余二层梁混凝土次梁0.85Du5 处0.9 0.

9、85Cu2 处1.00 0.9Bu1 处1.00Au剩余混凝土次梁混凝土板1.00Au全部混凝土板二层（含三层 楼面结构）主要 构件一般 构件混凝土柱1.00Au全部混凝土柱混凝土剪力墙1.00Au全部混凝土剪力墙混凝土梁0.90Du6 处0.95 0.90Cu2 处1.00 0.95Bu2 处1.00Au剩余混凝土主梁混凝土次梁0.85Du2 处1.00 0.9Bu2 处1.00Au其余混凝土次梁混凝土板1.00Au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 加固方案比选表 4 常见加固方法对比加固方法适用构件耐久性施工表现外包钢

10、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，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

11、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。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：（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 聚合物砂浆进行修复，修复至原

12、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）（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）（4）措施 3：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

13、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+ 措施 1 措施 1增大截面梁 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

14、个等 级以内柱墙 措施 1 措施 1梁 措施 1 整体置换板 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固 方式。2、“”代表该工程检测判定无此类构件。4 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。 方案评审会审核意见如下：1 、凿毛应做试剂检测，灌注胶的取用

15、需符合设计图纸要求，达到相关使用 50 年要求，材料检测需做应力耐久性试验。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。3 、包钢灌胶压力值为 0.2MPa ，饱满度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。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）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。6、明确加固施工实施计划及工期保证 措施；图 7 加固施工图 图

16、8 编制过火加固施工方案5 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。5.1 柱、剪力墙加固施工（a） 卸载监测示意图柱、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 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。（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

17、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（a） 梁碳纤维加固示意图减少施工缝，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。（b） 梁碳纤维加固（c） 现浇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 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

18、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：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.