火災(zāi)災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鑒定與加固研究

1、52低溫建筑技術(shù)2010年第6期(總第l44期)火災(zāi)災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鑒定與加固研究尚亞妮(陜西省建筑科學(xué)研究院西安710000)【摘要】火災(zāi)不僅造成人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)巨大損失，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)本身的損傷和破壞也非常嚴(yán)重。結(jié)合具體的工程實(shí)例，重點(diǎn)對(duì)火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、火災(zāi)損傷等級(jí)綜合鑒定標(biāo)準(zhǔn)以及修復(fù)加固設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行了研究和探討，提出了一些有效的方法和建議，為今后的建筑火災(zāi)實(shí)際工程研究和修復(fù)加固設(shè)計(jì)提供參考?！娟P(guān)鍵詞】火災(zāi)；鋼筋混凝土

2、；力學(xué)性能；加固【中圖分類(lèi)號(hào)】TU746【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864(2010)06—0052—03近年來(lái)，火災(zāi)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了巨大災(zāi)難和損失。全世界每年火災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到社會(huì)生產(chǎn)總值的02％，死亡l0余萬(wàn)人，還會(huì)造成巨大的社會(huì)和政治影響。就我國(guó)而言，每年約發(fā)生20萬(wàn)起火災(zāi)，建筑火災(zāi)一般要占火災(zāi)總數(shù)的95％左右。在我國(guó)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)形式占絕大多數(shù)，建筑物火災(zāi)主要是發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)的火災(zāi)1]。因此研究火災(zāi)在混凝

3、土結(jié)構(gòu)鑒定與加固有其重要的作用。1火災(zāi)后鋼筋混凝土材料力學(xué)性能和剩余承載力計(jì)算試驗(yàn)表明，鋼筋和混凝土隨溫度升高其力學(xué)性能會(huì)發(fā)生明顯變化?；馂?zāi)高溫作用下，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度受到很大的破壞。鋼筋和混凝土由于物理和化學(xué)變化而使材料的力學(xué)性能有很大的降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件也顯示了不同損傷程度的破壞。因此，分析并計(jì)算構(gòu)件的剩余承載能力非常重要。通過(guò)國(guó)內(nèi)外一些方法的對(duì)比，混凝土結(jié)構(gòu)受火后的承載力計(jì)算方法是：①根據(jù)溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，把受火構(gòu)件截面劃分

4、為若干個(gè)條帶(單元)，分別求得每個(gè)單元的溫度，并確定鋼筋處的溫度；②對(duì)應(yīng)各單元的溫度，確定高溫下鋼筋與混凝土的強(qiáng)度折減系數(shù)，然后計(jì)算各單元的截面承載力。整個(gè)截面的承載力應(yīng)為各單元截面承載力之和。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)高溫下承載力與鋼筋強(qiáng)度關(guān)系極大。其強(qiáng)度降低情況曲線如圖1所示。度。由于火災(zāi)后受損結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步修復(fù)和加固，因此，一般用于混凝土質(zhì)量的檢驗(yàn)方法大多是采用非破損和破損檢驗(yàn)相結(jié)合方法，如：敲擊法、回彈法、超聲波法、鉆芯法等。除此之外

5、受損的其它結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法如表1所示。表1火災(zāi)后受損結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)方法混凝土構(gòu)件燒傷深度混凝土爆裂混凝土裂縫數(shù)量、走向、寬度、深度結(jié)構(gòu)變形混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)構(gòu)件性能試驗(yàn)鋼筋性能超聲法、鑿孔法外觀檢查外觀檢測(cè)法、超聲法水準(zhǔn)儀法、標(biāo)桿法、拉線法回彈法一鉆芯法相結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷試驗(yàn)取樣測(cè)試的方法22受損等級(jí)鑒定災(zāi)后將現(xiàn)場(chǎng)的全部調(diào)研和檢測(cè)結(jié)果形成結(jié)構(gòu)災(zāi)后損傷狀況報(bào)告，對(duì)結(jié)構(gòu)受損程度做出正確評(píng)估。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。3工程

6、實(shí)例分析該工程為某市的百貨大樓，1999年建成并投入使用，大廈建筑面積2000m2，占地面積約1500m2。該建筑為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面形狀呈“V”型，建筑共分為7層，地下室為超市，1—5層為商場(chǎng)，6層為餐廳與影院。31火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及鑒定結(jié)果(1)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：火災(zāi)于2008年夏天發(fā)生，由于夏天氣溫較高，商場(chǎng)全為易燃物，滅火歷史4小時(shí)。商場(chǎng)基本全部過(guò)火，地下室鋼結(jié)構(gòu)超市在火災(zāi)中鋼柱及鋼梁嚴(yán)重扭曲變形坍塌。商場(chǎng)可燃物已燒盡，部分鋁合金

7、窗框被燒熔斷，玻璃軟化卷曲，局部玻璃燒化，角鋼貨架?chē)?yán)重扭曲；梁、板及柱混凝土脫落露筋現(xiàn)象較普遍；吊頂?shù)氖喟鍩煞勰┟撀?，輕鋼龍骨嚴(yán)重扭曲；大廈大部分外墻墻面全部熏黑，鋁合金窗的玻璃全炸碎，部分鋁合金窗框燒損變形。(2)火災(zāi)溫度的判定：建筑物外觀檢測(cè)結(jié)果如表3(以第三層為例)。低溫建筑技術(shù)2010年第6期(總第144期)工程造價(jià)與建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)系寒軍，黃宇(1黑龍江省建筑設(shè)計(jì)研究院。哈爾濱150008；2齊翔建工集團(tuán)。黑龍江齊齊哈

8、爾161005)【摘要】建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是控制工程成本的關(guān)鍵一步。本文提出一個(gè)抗震性能良好的建筑，是需要建筑師和結(jié)構(gòu)工程師互相配合，在建筑方案設(shè)計(jì)階段依據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則，采用較為規(guī)則建筑方案的觀點(diǎn)，并從設(shè)計(jì)階段分析了影響建筑工程造價(jià)的主要因素，同時(shí)提出了經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟，并指出優(yōu)化設(shè)計(jì)絕不是以降低結(jié)構(gòu)的安全度來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)效益?！娟P(guān)鍵詞】工程造價(jià)；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)【中圖分類(lèi)號(hào)】TU201【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—68

9、64(2010)06—0054—02隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)房屋的功能、面積及形式的要求也隨之提高，而高標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的高成本高售價(jià)又直接影響著用戶(hù)的選擇。因此，控制基建成本是房屋開(kāi)發(fā)中需要認(rèn)真解決的問(wèn)題。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成本中，有些硬性費(fèi)用在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目確定以后，便基本確定，一般上下浮動(dòng)的比例很小，但土建安裝費(fèi)、設(shè)備費(fèi)，特別是土建費(fèi)用在整個(gè)項(xiàng)目成本中占較大比例。一個(gè)可行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同方案對(duì)工程造價(jià)的影響程度可達(dá)75％以上。(盡管設(shè)計(jì)費(fèi)

10、只占工程全部費(fèi)用的1％一3％)可見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)具有十分重要意義。1影響建筑設(shè)計(jì)的主要因素(1)抗震性能良好的建筑。根據(jù)GBSO011—2001(2008年版)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的。震害表明，簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的建筑在地震時(shí)不易破壞，易估計(jì)其地震時(shí)的反應(yīng)而采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理，故建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)提倡平、立面簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，不宜選用平面凹凸變化大、樓板開(kāi)設(shè)大洞，樓層設(shè)有較大錯(cuò)層而造成樓

11、扳局部不連續(xù)。建筑立面應(yīng)規(guī)則，不宜采用較大縮進(jìn)、突出而形成豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。要設(shè)計(jì)出抗震性能良好的建筑，則要求建筑師在建筑方案設(shè)計(jì)階段，遵循抗震概念設(shè)計(jì)原則，與結(jié)構(gòu)工程師互相配合，宜采用較為規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案，達(dá)到降低工程造價(jià)。(2)建筑方案設(shè)計(jì)決定建筑物造型、風(fēng)格、流派，不同的概念和方案不僅會(huì)產(chǎn)生不同的效果，而且直接影響到建筑成本。如傳統(tǒng)的歐式風(fēng)格建筑，除特有的構(gòu)造以外，其外墻和屋頂附設(shè)了更多的建筑飾物，給人以特有的印象；而現(xiàn)代建

12、筑物通常以各種形式的線條、造型來(lái)突出現(xiàn)代人對(duì)美的追求。兩種方案，不僅設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法不同，而且造價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。(3)建筑物的功能直接影響結(jié)構(gòu)方案的確定。功能過(guò)于簡(jiǎn)陋，不能滿(mǎn)足用戶(hù)需要；過(guò)于復(fù)雜，必然使造價(jià)大幅度提高。通常，在功能和造價(jià)之間采取折中的設(shè)計(jì)方法，以期達(dá)到功能和造價(jià)兩者兼顧的目的。(4)建筑物的平面形狀。因?yàn)橥鈮Φ拈L(zhǎng)度，直接影響單位造價(jià)。不規(guī)則的外墻，不僅使墻體增加，而且室內(nèi)、外管線工程及基礎(chǔ)費(fèi)用也會(huì)增加。所以，在同等建筑面

13、積的條件下，力求選用簡(jiǎn)單的建筑物的外形。(5)建筑層數(shù)。建筑物可分為別墅、多層、小高層、高層、超高層等類(lèi)型，不同的類(lèi)型有不同的設(shè)計(jì)規(guī)范。規(guī)范不同，建筑成本也不同。當(dāng)層數(shù)、高度略高于某一類(lèi)型上限時(shí)，按規(guī)范要求，必須按照高一類(lèi)型的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使成本增加很多。當(dāng)然，在同一類(lèi)型的建筑物內(nèi)，增加或減少幾層同樣會(huì)引起建筑成本的變化，一般的變化規(guī)律是增加層數(shù)成本下降，減少層數(shù)成本上升，但對(duì)具體的工程而言，應(yīng)該經(jīng)過(guò)具體的分析和測(cè)算來(lái)評(píng)估成本的變化

14、情況。(6)建筑層高。增加建筑層高，意味著墻體、門(mén)窗、裝飾、管線、粉刷等工程實(shí)物量增加。這些增加的實(shí)物量分?jǐn)傇诮ㄖ娣e上將引起單位建筑面積造價(jià)增加。因此除了底層、公共活動(dòng)場(chǎng)所或特別需要之外，應(yīng)該避免盲目增加層高。(7)建筑材料、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。建筑成本隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的變化而變化，建筑材料、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)高，建筑成本也隨之增高。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素[2]張大長(zhǎng)，呂志濤火災(zāi)對(duì)RC、PC構(gòu)件材料性能的影響[J]南京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，45(2

15、)：25—31[3]吳波火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能[M]北京：科學(xué)出版社，2003[4]段文璽建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)分析和處理(五)檢查評(píng)定與修復(fù)方法[j]工業(yè)建筑，1985，(12)：51—55[5]楊彥克，鄭盛娥，混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)估[J]四川建筑科學(xué)研究，1991，(4)：22—26[6]閔明保，李延和，高本立，等建筑物火災(zāi)后診斷與處理【M]南京：江蘇科技出版社，1994[收稿日期]201001—26【作者簡(jiǎn)介】尚亞妮(1964一)