浅议火灾后建筑结构的修复加固技术

摘 要：建筑火灾在烧毁了建筑物内物品的同时，也在不同程度上破坏了建筑本身结构，从而影响其正常的使用。本文分析了建筑火灾的发生对建筑本身的危害，介绍了建筑物火灾后修复加固技术，可供同類工程的设计与加固施工参考。

关键词：火灾；结构检测；加固

据不完全统计，我国每年发生约20万起火灾，城市建筑物火灾占火灾总数的2/3以上。随着我国城市化的发展，火灾事故频频发生，建筑结构遭遇火灾时，火灾对建筑的破坏主要为高温作用。建筑结构的安全性、可靠性是结构的重中之重，火灾后的建筑物是否安全可靠关系重大。研究表明，钢筋砼结构遭受火灾后，通常表现为不同程度的破坏和损伤，很少有倒塌的，一般经修复加固后仍可继续使用。由于火灾对建筑物不同部位的作用不同，结构构件对火灾作用的反应也就各不相同。如何科学合理地对火灾后建筑结构的受损程度进行检测与鉴定，并提出经济合理的加固处理方案具有十分重要的现实意义和经济意义。

一、建筑火灾对建筑物的危害

作为钢筋混凝土的组成材料混凝土其热容量大，导热系数小，火灾高温下升温慢，是一种耐火性能良好的材料，但在较长时间火灾高温作用下性能将有较大的变化。理论和实验已证明：300℃以下混凝土抗压强度的影响不大，甚至出现高于常温强度的现象。在高于300。C时，强度随温度升高明显降低。当温度为600℃时，强度约降低50%，800‘C时约降低80%。大量试验结果表明，混凝土在热作用下，抗压强度在温度超过300℃以后，基本成直线下降。在火灾高温条件下，混凝土抗拉强度随着温度上升明显下降，下降幅度比抗压强度大10%～15%，当温度超过600℃以后，混凝土抗拉强度则基本丧失。火灾对建筑结构的影响主要体现为结构构件截面几何尺寸的减小，钢筋和混凝土材料力学性能指标的降低，钢筋与混凝土粘结强度的退化，由此导致火灾后结构构件承载力水平的降低。在结构功能保持不变、结构荷载效应仅发生较小变化的条件下，结构可靠度水平发生显著下降。因此，在火灾高温作用下，建筑物混凝土建筑的各种组份都发生着急剧的物理、化学变化、相互之间也可能发生反应。这些变化有的对混凝土建筑物发生不良影响，使其在火灾中遭到破坏；有的使混凝土产生对火的拮抗作用，使其在火灾中能幸免于难、部分保留，并给予灾后救治、恢复使用提供可能。对于烧损未塌的建筑物，进行维修加固，最大限度地利用原有建筑结构的剩余强度，选择经济合理的修复加固方案，以恢复建筑物的使用功能，减少火灾发生后的经济损失具有重要意义。

二、火灾后及时混凝土结构的受损评估

高温会使建筑材料本身力学性能发生很大变化，如混凝土强度及弹性模量降低、钢筋力学性能变差等。这些因素都会对建筑结构的安全性和耐久性产生不利影响。建筑物遭受火灾后，首先应由有关部门立即组织技术人员赶赴现场进行调查，除查明起火原因外，还必须对建筑物的受损程度进行详细检查、资料收集或受损结构检测，弄清火灾规模的大小和范围，建筑物受损部位和受损程度，根据火场温度分析失火时和失火后结构的状况，对受损结构做出正确评估，以便确定建筑物的修复加固方案。

三、建筑火灾后修复加固施工技术

通过对火灾后建筑结构的现场检测结果，可确定受损构件的损伤等级。一般按火灾后受损构件的损伤程度分为危险构件、严重受损构件、中度受损构件和轻度受损构件。火灾后受损建筑结构在经过鉴定后，并计算剩余承载力的基础上，按照加固补强的原则，可以对受损结构进行修复和加固处理。

1.拆除危险构件

对于火灾后受损程度属于危险构件者，因构件受火烧时间长，火灾温度高，结构受到实质性的破坏。一般来讲，这类构件已失去修复的可能性，只能将其拆除，另行更换新构件。

2.轻度受损构件的处理

火灾后受损程度属于轻度受损构件者，因结构受损较轻，仅粉刷层有轻度破坏，此类结构只需将其表面粉刷层或表面污物清理干净，重新进行装修粉刷即可。无论已露筋的或未露筋的均应凿除烧酥层直至完全露出坚实基层，并将表面打毛，凸凹不平度>6mm，再用钢丝刷刷除浮尘，并用具有一定压力的清水将表面冲洗干净，刷界面剂一道，采用环氧树脂灌缝，修补处理，然后用复合水泥砂浆或复合高强水泥浆修补平至原截面，少数受损面严重的构件宜采用高强石英砂浆修补。

3.受损严重构件的加固

（1）柱的加固设计。钢筋混凝土构件承载力降低的主要原冈是混凝土强度降低，对钢筋混凝土受压柱的加固设计应以提高混凝上抗压强度为主。加固时应首先铲除受损严重的混凝土，由于柱断面临时减小，必要时应设支架，确保结构安全。常见的柱子加固设计有增大截面法、角钢加固法、粘贴钢板法。

（2）梁的加固设计。在一般火灾条件下，梁中受力钢筋强度在冷却后可恢复，构件承载力降低主要是由混凝土强度降低引起的。所以，钢筋混凝土梁的加固设计应设法提高受压区混凝土的抗压能力。在承载力降低不大，梁的配筋率较小时也可采用提高受拉主筋的方法来加固补强。梁的加固设计可采用下述几种方案：

①侧面加厚法：即把烧损严重的混凝士铲除后，在梁两侧用混凝十对称加厚。

②附加钢筋法：即把烧损严重的混凝士铲除后，在梁两侧用混凝十对称加厚，受损梁的附加钢筋加固法是在受拉区附加受力钢筋以提高梁的抗弯承载力。

③梁底贴钢板法：梁底贴钢板法即铲除严重烧伤的混凝土，复原截面，再在梁底面水平粘贴钢板。

④侧面粘贴钢板箍法：侧面粘贴钢板箍法即铲除火灾受损砼层，复原梁截面后，再在梁侧粘贴钢板箍以提高抗剪承载力。

（3）楼板加固设计。一般情况下，楼板的跨中截面承载力降低幅度较小，只需把烧损严重的混凝土铲除，然后用细石混凝土复原截面即可。必要时可在板底粘贴钢板。现浇连续板支座截面可用受压区粘贴钢板法加固。

四、结语

钢筋混凝土梁、板、柱遭受火灾后，由于混凝土被烧疏、爆裂、剥落、开裂造成强度降低，构件的刚度减小，同时在高温作用下钢筋的弹性模量和强度降低，混凝土与钢筋的粘结力降低，最终造成构件的承载力下降。因此，经过对火灾后结构的检测和受损程度的鉴定后，应提出安全、适用和经济的修复加固方案。钢筋混凝土结构的加固方法很多，但应根据各种结构类型的特点、火灾损伤程度以及所需加固的部位，因地制宜地采用不同的修复加固方案。

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作者简介：叶征宇（1995-），男，湖北孝感人，土木工程专业（建筑方向），湖北工程学院本科在读。