1、1钢筋混凝土结构火灾后安全鉴定与加固设计探讨摘要：以某市科学宫火灾后安全鉴定与加固设计为例，介绍了火灾现场调查内容，结构构件损伤分类标准及检测结果，根据检测结果对该工程受损结构构件进行损伤及承载力的安全性鉴定，并提出了加固设计方案，为该类工程的灾后鉴定和加固设计提供参考。 关键词：混凝土结构； 火灾； 安全鉴定； 加固设计 1 前言 当前建筑结构中，钢筋混凝土结构最为普遍，相对于钢结构来说，这种结构耐火性好，火灾后往往经过修复和加固或进行局部拆除重建就可以继续使用。建筑物遭受火灾需要对其进行安全性鉴定，并依据鉴定结果进行加固方案设计。因此合理评估火灾后钢筋混凝土结构的损伤程度，并提出经济、适用
2、而又能满足使用要求的加固方法，是十分必要的。2 火灾后建筑结构安全鉴定 混凝土结构工程火灾后安全性鉴定分初步鉴定及详细鉴定两个阶段，详见参考文献1。 2.1 初步鉴定 2.1.1 火灾后的现场检查 由于发生火灾时着火的可燃物种类、数量各不相同，火灾的燃烧条件也各异，火场温度及其变化情况也就不相同；同样各种结构因受火条2件和受力条件不一样，火灾对结构的损伤也有轻有重，同一建筑物各处的受损程度也会不一样。因此，火灾对建筑物的损伤是复杂的，需要对火灾现场进行细致的检查。 2.1.2 事故原因的调查 调查主要内容包括：火灾发生的时间、地点、起火至熄灭总的燃烧时间；室内着火可燃物的种类、蔓延的数量和分布
3、情况；火灾蔓延途径，是通过门窗、吊顶、耐火性差的内隔墙，还是通过楼梯间等容易突破部位；燃烧条件，包括当时风力、风向、气温等气候条件。 2.1.3 烧损部位的外观检查 火灾现场构件的变形、倒塌情况；混凝土表面的颜色变化、爆裂面积大小、深度和位置；混凝土构件的裂缝长度、宽度和分布；钢筋的变形、露筋部位及长度；绘出建筑物受损、破坏的分布图，并拍照或录像。2.1.4 初步评定构件的安全性 （1）轻微或未直接遭受烧灼作用，不必采取措施； （2）轻度烧灼，应采取针对耐久性或表观质量的修复措施，一般不必采取加固措施，也可对其进行详细检测后确定； （3）中度烧灼尚未破坏，应采取加固或局部加固措施处理； （4）
4、破损严重，必须立即采取措施进行安全支护，后期进行彻底处理。 2.2 详细鉴定 2.2.1 建筑物原始设计资料的收集 3建筑物的平、立、剖面图；竣工时间、过去火灾史及混凝土的种类、所使用的材料性能、配合比，设计强度，钢筋种类、配筋图；建筑物竣工图、施工记录等。 2.2.2 构件材料试验 对于建筑物中比较重要部位的构件，其受损程度较难判断时，可现场取样进行钻芯取样，进行以下一系列实验：混凝土的强度及碳化试验。钢筋金相试验：将严重受损的钢筋混凝土构件中的外露钢筋，和预先制作的不同温度下钢筋的金相标本进行对比，可确定该处钢筋和混凝土的受热温度。将截下的钢筋进行力学试验，测定其强度、延伸率等性能。混凝土
5、的强度，也可利用回弹、超声及综合法等非破损试验来确定。用卡尺、钢尺、量规和放大镜等仪器测量构件的变形及裂缝。对裂缝应测定其宽度、深度和长度，尤其构件上的贯穿性裂缝或沿钢筋的纵向裂缝。应该注意，当裂缝扩展宽度大于 5 mm 时，它是钢筋混凝土构件破坏性标志之一。 2.2.3 钢筋和混凝土的受损分析 （1）火灾后混凝土的烧损分析 火灾后，混凝上的组成材料和内部结构都会发生变化，其强度损失主要取决于受火温度的高低、受火作用的时间和冷却方式。试验表明，当受火温度低于 400时，无论是喷水冷却还是自然冷却，混凝土强度均没有明显的降低；当温度超过 400后，水泥石的晶架结构破坏严重，混凝土的强度开始显著下
6、降，在这个过程中，喷水冷却的混凝土强度比自然冷却的混凝上强度下降更多。主要是因为 Ca（OH）2 在 400600之4间脱水，产生水蒸汽，集料中 CaCO3 在 9001 000分解，产生 CaO 和CO2，由于 CO2 和水蒸气要从内部向外逸出，会使混凝土内部产生很大压力，因此会导致混凝土爆裂；另外，火灾中的混凝土结构如果喷水，其表面会突然冷却，导致混凝土内部与表面温差过大，进一步加剧混凝土的爆裂程度。 （2）钢筋的烧损分析 火灾后钢筋的极限强度、屈服强度、弹性模量等都随着温度的升高而降低。普通钢筋在 200时开始膨胀，抗拉强度也随之下降，当温度到达 600700时，钢筋内部结构发生变化，导
7、致强度和弹性模量降低程度非常严重。火灾后预应力钢筋比非预应力钢筋强度下降要快，可以根据火灾温度和钢筋保护层厚度、构件内主筋、钢丝的折减系数来确定其强度；也可以截构件内的钢筋、钢丝进行力学性能试验来判定其强度，还可以根据暴露在火场中的日用品钢材的力学性能变化来确定钢筋强度变化2。 火灾后钢筋混凝土基本构件的残余强度计算见文献3。 2.2.4 火灾后钢筋与混凝土的粘结力损失和混凝土的弹性模量损失 建筑物的梁、柱等承重部分，是靠钢筋和混凝土共同作用来完成的，通常情况下，钢筋、混凝土是一个完整的整体，它们之间主要靠钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋表面与水泥胶体的胶结力、混凝上和钢筋的机械咬合力组成。中南大学防灾科学与安全技术研究所通过试验发现：火灾后钢筋和混凝土的粘结力变化取决于温度的高低、钢筋的种类、混凝土骨料的种类以及冷却的方式等条件。温度越高，粘结力降低越大；5圆钢比螺纹钢筋粘结力损失大；火灾后，石灰石骨料比花岗石骨料损失大；喷水冷却比自然冷却粘结力损失大。通过试验还发现：随着温度的升高，混凝上的弹性模量逐渐下降，刚度不断降低；当温度达到 700时，弹性模量几乎为零2。
