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建筑物火灾后的检测鉴定及加固维修探析

火灾会给人们的生命与财产安全带来严重的危害,建筑物在火灾后,其构件会开裂变形,且承载性能、强度以及抗震性能均受到一定的损坏,导致建筑物安全耐久性明显下降。在火灾高温和火灾过后水冷却的条件下,建筑物的构件性能有所改变,影响其后期使用效果。由此可见,深入研究并分析建筑物火灾后的检测鉴定及加固维修具有一定的现实意义,为保证建筑结构安全奠定了坚实基础。

1 工程项目简介

该建筑工程项目是地上7层带半地下室底框结构,建筑整体面积达到5 000m2,以矩形为结构平面展现且柱网相对密集,柱与柱的间距在1.9m~6.7m范围内。其中,半地下室框架柱的截面尺寸分别 是 500mm ×500mm,550mm ×550mm,500mm ×600mm,而1层框架梁的截面尺寸则是250mm×(400~650)mm。

本刊地址:325035 浙江省温州市茶山高教园区温州医科大学同心楼606室 中华眼视光学与视觉科学杂志编辑部

该建筑的半地下室是建材企业仓库,于2017年8月6日受电路故障影响发生火灾,大火持续的时间超过18h。火灾发生后,半地下室仓库内的灯饰、水电材料等建材产品大部分被烧毁,见图1。

图1 火灾后现场情况

2 建筑物火灾后的检测鉴定要点阐释

2.1 检测方面

(1)混凝土强度。在发生火灾后,建筑构件所受到的损害分布并不均匀,但却有规律可循[1]。因火灾作用不均匀,所以即便是相同截面混凝土结构,受到火灼烧以后,损伤程度也存在明显差异。然而,截面外部的混凝土强度损失始终最为严重,且高于截面核心损失。根据这一规律,对混凝土强度进行检测时,要求对构件整体受损强度展开系统检测;

(2)钢筋力学性能。在检测建筑物火灾以后的钢筋力学性能时,最重要的就是在火灾现场获取灼烧混凝土构件样本,在检测样本内部钢筋剩余强度的基础上,结合实际的检测结果,对火灾发生后的钢筋力学性能做出判断。其中,检测钢筋力学性能的过程中,检测的对象应确定为灼烧混凝土构建钢筋的外露部分。对于混凝土构件来讲,钢筋的支撑作用不容小觑。所以,为确保检测工作人员安全且避免混凝土结构被破坏,需对样本截取之前支撑好混凝土构建,并在完成加固维修工作的基础上,将支撑拆除;

(3)混凝土构件变形[2]。根据混凝土结构基本特点,在发生火灾后,混凝土构件表面会形成诸多裂缝。检测人员在观察裂缝的过程中,裂缝仍处于变化状态。要想更有效的保证检测工作人员的自身安全,需借助专用仪器完成观察任务。在检测混凝土构件变形方面,需强调挠度检测的重要性,同样还要对构件的平面变形情况展开系统分析。在测量混凝土构件变形的基础上,即可对混凝土构件剩余承载能力进行必要地推断。

2.2 鉴定方面

对火灾后建筑物结构鉴定方面,基本包括以下4种类别。

此公式说明了变压器的一次绕组、二次绕组电压有效值与一次绕组的匝数形成正比。可将比例K称之为变压比。将其作为降压变压器时,其中K的数值会大于1。

(1)轻度损伤。这种程度的灼伤即混凝土结构内钢筋保护层仍相对完整,且灼烧痕迹不明显;

(2)中度损伤。这种程度的灼伤代表混凝土的结构有空鼓情况,若用力较大会出现钢筋保护层被敲掉的问题,且容易在表面出现爆裂裂缝[3]

(3)严重损伤。这种程度的灼伤表示混凝土构件钢筋保护层已经脱落,且存在严重的爆裂现象和空鼓问题,裂缝呈现出纵横交错的现象;

(4)危险结构。这种程度的损害即混凝土在火灾灼烧的情况下出现实质破坏,且构件的火烧熔痕十分突出。同时,钢筋保护层脱落程度严重,在构件整体结构中产生诸多纵横交错裂缝。

3 建筑物火灾后检测鉴定与加固维修研究

通过对某建筑工程项目火灾发生状况的分析与建筑物火灾后检测鉴定的要点研究,要想科学合理地采取加固维修措施,必须对此建筑工程项目火灾后的结构进行检测与鉴定,并结合实际情况,采取必要的加固措施。

3.1 火灾后结构检测鉴定

(1)构件混凝土损伤层的厚度

通过对碳化深度测试方法的应用,获取此工程项目火灾后结构检测结果。根据结果分析了解到,建筑物损伤的类别主要分为Ⅱb级别与Ⅲ级别,以上2种损伤程度的柱构件,其损伤层的最大厚度是30mm与34mm,而梁构件损伤层的最大厚度则分别是28mm和35mm[4]。在火灾现场的检测中发现,建筑物内有6根柱构件和梁构件没有受到火灾的影响,其混凝土碳化的最大深度是12mm。由此可见,对火灾损伤构件碳化深度测量中选择使用碳化深度测试,结果就是损伤层的实际厚度;

(2)构件混凝土的剩余强度

建筑物经火灾烧灼后,构件混凝土强度的检测一般选择使用钻芯方法,对受损构件混凝土的芯样进行钻取并展开检测。在此建筑工程项目中,半地下室柱与1层梁的原设计混凝土强度等级都采用的是C25。在检测现场中,燃烧区域内的损伤类别主要有Ⅱb级别与Ⅲ级别,而在以上损伤级别中所选取的梁构件与柱构件,芯样的钻取数量为18个,以此为研究对象开展混凝土抗压强度的检测工作。根据检测结果了解到,柱构件中发生断裂的芯样有2个,呈现出碎裂状的芯样有1个。在梁构件中,发生断裂的芯样有2个,呈现出碎裂状的芯样有2个[5]。此后,针对剩余的有效芯样展开了强度检测,根据最终的检测结果可知,柱构件芯样的抗压强度数值控制在22.6MPa~25.5MPa范围内,而梁构件芯样的抗压强度数值则处于21.2MPa~24.3MPa范围内。建筑物发生火灾后,对柱构件与梁构件的剩余强度进行实地测量,结果显示为不满足强度为C25的等级要求。在此基础上,对靠外墙面的位置,随机选择3根柱构件且表面未受到火灾的影响,通过对回弹方法的运用对混凝土的抗压强度数值进行检测,结果发现其中的2个构件强度均不符合C25的等级要求;

(3)构件钢筋的剩余强度

神话故事最初来自民间,始于口头创造,经过一代又一代人的传承才得以流传至今。在神话故事中,神鬼和英雄传说为两大主体,其中蕴藏着人们对美好生活的向往,对理想的不懈追求和对英雄人物的推崇与尊敬,同时也是对现实压迫的一种反抗,因此神话故事中虽然多为不存在的事物,但其却是对现实世界最真实、最恰当的展现,以一种理想化的方式反映社会与人心,从中可以窥见人们的真实想法[1]。因此即便神话故事脱离现实,但后世的人们仍然能够了解当时的社会背景、人们所处的环境、生活方式、内心的状态和追求,极具层次性且具有深刻意义,是现实与想象的结合体。

一般情况下,钢筋与构件表面的距离不大,在火灾灼烧以后,构件钢筋的剩余强度和构件表面灼伤后的温度存在紧密联系。在此建筑工程项目中,建筑物的损伤级别为Ⅱb级别与Ⅲ级别,其柱构件与梁构件表面的灼伤温度处于300℃~800℃范围内。根据鉴定标准要求,需结合构件表面灼伤的温度,选择其对于损伤部位钢筋强度的折减系数,通常应控制在0.85~0.95范围内[6]

(4)重要结构构件鉴定结果分析

[15] Hasan Alwi, Dendy Sugono, Politik Bahasa:Rumusan Seminar Politik Bahasa, Jakarta: Pusat Bahasa, 2003, pp. xii-xiv.

综合考虑建筑构件发生火灾以后的混凝土剩余强度、钢筋剩余强度和混凝土损伤层的厚度等多项检测结果,选择损伤级别是Ⅱb级别与Ⅲ级别的重要建筑结构构件,并对其承载力展开必要的验算。根据最终的验算结果,此建筑工程项目中与结构安全性要求不吻合的柱构件数量是20个,梁构件数量是18个,均被评估成c级建筑结构构件。

3.2 加固维修措施

(1)此建筑物经火灾灼伤后被评估成c级构件的柱构件与梁构件,应选择使用加大截面的方法展开加固性处理。所谓的加大截面,具体指的是将建筑构件当中的某截面适当加大处理,以保证建筑结构承载能力得以增强。针对建筑结构内部存在的构件问题,可选择多种加大截面方式,是建筑结构加固中应用最广泛的处理方法[7]。针对混凝土的受压问题与受弯构件问题,则应选用单侧加厚、双侧加厚亦或是多侧加厚的方法,使其截面积加大,以改善实际的加固效果,且操作相对便利和简单;

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(2)针对剩余损伤层的厚度比混凝土保护层的厚度大的情况,若柱构件、梁构件损伤达到Ⅱb级别与Ⅲ级别,则需将原构件混凝土的损伤层凿除,并选择强度高一等级的自密实混凝土完成置换。而混凝土置换,就是及时置换与需求不吻合的混凝土,并更换更高强度的混凝土,使得建筑结构稳定程度得以提升。而所使用的置换混凝土,则要事先开展新旧混凝土的结合面处理,以确保其受力的统一性,使结构的稳定性得以提升;

巷道参数如下:宽度120 cm、高度63 cm、长度5 000 cm、偏航角阈值10 cm、超挖阈值0.5°、欠挖阈值10 cm。

(3)针对被评估成Ⅲ级别混凝土的板构件,需将原构件的混凝土损伤层进行凿除处理,随后选择强度高一等级的自密实混凝土完成置换,并将碳纤维布粘贴其上,以达到补强的目的。对于外部粘钢加固的方式,主要是对粘结剂进行使用,在不符合建筑标准要求的构件表面附着钢板与纤维复合增强材料,进一步强化建筑结构本身的稳定[8]

(4)对于被评估成Ⅱa级别的柱构件、梁构件与板构件,其局部烧伤层应在聚合物砂浆修复和处理的基础上重新进行粉刷处理。这种处理方式能够对不同类型的有机胶粘剂予以替代,一定程度上优化了保温系统的实际质量[9]

4 结语

综上所述,建筑物在火灾灼烧后,其房屋结构会受到严重的损伤。在火灾后为准确评定建筑结构损伤,必须系统地调查并勘察火灾现场。如果有必要,还应现场取样并开展试验检测工作,对建筑结构的具体情况做出科学判定,进而采取科学化的加固处理措施。只有这样,才能够确保建筑物结构的整体性能提升,并在短时间内恢复基本的使用功能。

参考文献

[1]罗 欢.火灾后建筑物的主体结构检测鉴定与处理研究[J].建筑工程技术与设计,2018(33):40-49.

[2]万 超.建筑物火灾后结构安全性检测与鉴定分析[J].建筑工程技术与设计,2018(19):49-78.

[3]林 洪.火灾后建筑物的主体结构检测鉴定与处理研究[J].福建建材,2018(5):34-36.

[4]魏璟存,白向阳,刘 哲.某建筑物火灾后的检测鉴定及加固处理[J].华北地震科学,2015,33(Z1):74-78.

[5]邱东进.浅析火灾后建筑结构鉴定检测与修复加固[J].建筑工程技术与设计,2018(4):622.

[6]孟素品,赵墘峰,李忠义.火灾后建筑物结构性能检测鉴定分析[J].城市建筑,2015(15):236+247.

[7]李 梅.某框剪结构建筑物局部火灾后的检测鉴定与加固实例[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(14):2277-2279.

[8]张志伟,李彦辉,郭 治.某建筑物火灾后主体结构检测鉴定与处理[J].河北建筑工程学院学报,2014(1):43-45.

[9]CECS 252—2009,火灾后建筑结构鉴定标准[S].北京:中国计划出版社,2009.

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