建筑结构的检测与加固研究

    一、火灾对建筑结构的影响

　　了解火灾对建筑结构造成损害的机理和破坏作用。混凝土是以水泥为胶凝材料，加粗骨料（石子）、细骨料（砂）、掺和料、外加剂等用水和，硬化而成的人工石。它在火作用下的机理可归纳为以下三个方面：表面受火处温度升高比内部快，内外温差引起混凝土开裂。火灾时，混凝土中各种水分迅速汽化，体积明显膨胀，冲破障碍迅速逃逸，导致强度下降；第二，水泥石受热分解，使胶体的粘结力破坏，出现裂缝，表面发毛、起砂、呈蜂窝状、出现龟裂、边角溃散脱落等现象；第三，骨料和水泥石间的热不相容，水泥石受拉，骨料受压，导致应力集中和微裂缝的开展。破坏的程度取决于温度升高的速率、****温度和火作用持续的时间：当温度低于500℃时，浇水冷却的混凝土强度低于自然冷却后的强度，而高于600℃时，浇水冷却后的强度高于自然冷却后的强度。火对钢材的主要影响，表现在原子热振动加剧并扩散，产生软化，到一定程度后可抵消硬化的影响。高温时，原子间的结合力也有所降低，从而增加滑移变形，减少了抗滑能力。在1400℃时，钢筋进人液态，失去了抵抗荷载的能力。火灾时，钢筋与混凝土间的粘结强度随温度升高呈下降趋势，且对光圆钢筋的影响比螺纹钢筋更为突出。火灾对砌体的作用由砖块材质和砂浆性能决定，砂浆的弹性模量比砖的弹性模量小，热膨胀比砖大，因而在高温受压时产生比砖块更大的横向变形。

    二、建筑结构的灾后检测

　　建筑结构加固前的检测十分重要，它可以避免加固中的盲目性。但是，通过检测所作的鉴定只能大概地确定结构的现状。为此，鉴定检测工作必须尽可能多的调查、实测，以便对结构的现状作出较客观的判断。鉴定工作包括资料收集、现状的检测、抗力的验算和加固的建议。发生火灾后，首先应由业主会同消防、设计、质检等部门对建筑物受损情况进行调查及检测，主要内容应包括：火灾温度，结构材料性能，受损结构外观及变形情况等。

    三、建筑结构的加固和修复

（一）火灾损害分类

　　①轻度损害：在局部范围内的表面损害，边沿剥落和产生裂缝；②中度损害：结构部件没有塑性变形，但有严重的截面损害以及钢筋强度降低；③在单个建筑部件和结构范围中的严重损害：承重构件部分或完全失去作用，但不致倒塌；④化学损害：目前**重要的情况是聚氯乙烯燃烧气体对混凝土结构的侵蚀。

（二）受损构件的修复加固

　　1.基本原则

　　修复加固设计应简单易行、安全可靠、经济合理；要注意被加固构件的节点构造和施工方法，保证加固部分与原结构共同工作，并考虑加固对建筑物总体应力变化的影响。

　　2.确保施工质量

　　由于修复加固的构造及施工方法与正常建设时不同，故必须强调精心施工，确保质量。如某一框架梁用“加大截面法”修复加固，要求在原构件表面外包5cm左右一层混凝土，施工难度较大，需采用专门的施工设备和工艺，如用小直径振捣棒振捣或用人工插捣等。

（三）结构加固方法

1.各种结构加固方法的原则

　　铲除损坏的混凝土，必要时加钢筋来保证结构部件具有完全的承载力，按照需要的尺寸用相应的混凝土给截面复原，加固可采用置换、绕丝、粘钢和粘玻璃钢等方式。对于不影响结构部件的承载能力的轻度损害，只要铲除松弛的混凝土部分，再进行填补，作好混凝土表面，以保证钢筋不受锈蚀。火灾区混凝土在受热后因水泥石收缩变形而产生的内应力和由于火灾升温、降温阶段的温度分布不均匀所产生的温度应力等，使其烧伤区内微观结构发生一系列的变化，导致混凝土内部出现微细裂缝，降低混凝土强度，增大其三塑性变形。为确定混凝土被破坏的程度，采用超声脉冲法进行了烧伤深度的检测，采用拔出法辅以钻取混凝土芯样，对梁、柱混凝土强度进行检测。对于能够造成结构承载能力降低的中度损害，应小心地铲去损害的混凝土层。这种混凝土层从火烧的颜色即可看出，不必对其强度作的调查，而火烧颜色因混凝土组成和达到的温度不同而不同。一般来说，受损的混凝土呈储红色存留的，混凝土表面****利用喷砂清洗干净并弄粗糙。如果钢筋强度降低，需要置放附加钢筋。**后用相应强度的新混凝土给截面复原。新、旧混凝土之间必须有良好结合，钢筋必须有良好结合，并且握裹力强，另外采用粘结钢和玻璃钢结合的方法有很大的优越性，根据结构部件的不同，大多采用喷射混凝土或者模板浇注。严重损害应该根据现场情况个别处理，常常需要局部加固或拆掉重建。

2各类建筑部件的加固

　　（1）柱子的加固

　　一般是采用安放圈套进行的，圈套尺寸的选择应保证能有足够地方放置附加钢筋，并能顺利浇灌混凝土。圈套大都做成模板，柱子较高时可分节制作，加固时小心谨慎地铲去全部受损松弛的混凝土，保证柱子中不留内部裂缝，必要时采取加支架等安全措施。柱子的加固还应按照应力要求放置附加钢筋，要采用细钢筋做箍筋，布置密度要大。

　　（2）梁

　　尤其是板梁大多总是在下侧被烧损，即火灾损害主要在受拉区。由于混凝土层剥落，常使钢筋外露，加固时应加必要的附加钢筋。在铲除松弛受损的混凝土层后，再将附加筋放置到梁上，保证附加钢筋的良好锚接。另外在梁上应优先采用喷射混凝土。在板上可能有两种情况：一是混凝土覆盖层不能保持住；二是下面的钢筋可能外露，在一些地方混凝土与钢筋之间不存在任何联接。这两种情况下都应高度注意钢筋的强度，要配置足够的附加钢筋。对砌体等其它建筑构件的加固也应按类似的方法进行