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摘要:建筑不仅是我国现代化建设中的重要组成之一,更是维持人们日常生活、学习、工作正常进行的重要场所。随着越来越多的电器的使用以及各种人为原因,近年来我国火灾频发,因此,建筑物在火灾后的加固具有重要意义且必须引起重视。本文分析了火灾对建筑物产生的危害,火灾在建筑结构的相关检测方法,以及火灾后建筑物结构的加固技术。
关键词:检测方法;加固技术;楼板加固
一、建筑火灾对建筑物的危害
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。
二、火灾后对建筑结构的检测方法
1.碳化深度检测法
在火灾发生的时候,所产生的火场分布不同与火力强度不同,都会对火灾发生地的混凝土建筑结构在火灾后出现外部构成与内部较为微观的构成、以及材质等方面的改变,并加快建筑结构碳化的速度。因此,可根据混凝土结构碳化的速度以及增加的范围对混凝土结构在火灾中所达到的温度进行推算。从而使经历过火灾的混凝土结构的使用寿命能够被推断。并且将经历过火灾的混凝土结构同未经历过火灾且使用年限相同的混凝土结构相比较,并根据结果进行混凝土结构在火灾中所达到的温度的推算。
2.热分析方法
热分析法是指根据混凝土结构在火灾中发生的不可恢复的性质与形状的改变,以及高温后材料再次受热所展示的特点,对混凝土在火灾中达到的温度进行推断。常使用以下几种解析方式:差热解析法,当实验材料的性质或外形发生改变时,所吸收或排放的热量让实验材料的温度升高或降低,并与对照材料的温度形成一定的差额,根据温度差额来确定差热曲线上的峰值。另一种则是差示扫描法,与差热解析法具有一定的相似性。然而此种方法与前者相比具有不同的温度调整的程序。该方法检测的是传输给实验材料与对比材料的功率同所达温度二者之间的关系。第三种为热重分析法,该方法主要对实验材料在一定温度时,质量所发生的变化进行测试。第四种是热光实验,主要检测混凝土结构中所含的沙子的剩余发光量,并进行混凝土结构在火灾中所达温度的推算。这四种方法均需要专业的设备与技能的支持。
3.化学分析法
化学分析法一般检验两种内容,即混凝土结构经过硬化处理,其中水凝浆中的结合水的重量。以及混凝土结构中所含的含氯化合物量。检验结合水的方法操作的主要步骤为:先将混凝土表层10厘米之下的碎末收集起来,将其中的砂子筛除,对剩余物进行加热,并称量结合水的重量。依据温度与结合水重量二者间的关系,计算出混凝土结构所剩余的承载力。第二种检验方法则是依据氯离子的活跃性的原理,在一定的温度条件下,氯离子就会从化合物中游离出来。并且氯离子会腐蚀混凝土结构。所以,可以通过混凝土结构额腐蚀程度,以及氯离子在混凝土中所处位置判断混凝土结构的剩余承载力。
三、建筑火灾后修复加固施工技术
1.拆除危险构件
建筑中的部分构件经历火灾后受损严重,属于危险构件。该构件受火灾影响,燃烧时间过长,且温度较高,发生实质性的破坏。这部分构件因损坏严重已不具有修复的可能,因此应尽快拆除,并更换新的构件进行替换。
2.轻度受损构件的处理
部分构件在火灾中受损毁程度较低,或粉刷层受破坏而内部未受损坏。这部分构件将表面的污物或粉刷层进行清理,重新粉刷即可投入使用。部分构件需要将外部受到烧毁的部分剔除,并露出内部的基层,表面进行打毛,且凹凸度应大于6毫米,将浮沉用刷子祛除,并用清水冲洗表面,刷界面剂,灌缝需要利用环氧树脂。修完后,还要用复合高强水泥浆或复合水泥砂浆将截面补平,而受损较为严重的则需要用高强度的石英砂浆进行修补。
3.受损严重构件的加固
(1)柱的加固设计
因混凝土的强度降低导致混凝土承载力下降,因此在对钢筋混凝土的受压柱进行设计加固时,应将混凝土抗压强度的提升作为主要内容。先将受损的混凝土剔除,剔除后使得柱断面减小,要设置支架以使结构维持平衡和安全。较为常用的加固设计法有角钢加固法、增大截面法、粘贴钢板法。
(2)梁的加固设计
梁中的受力钢筋在火灾后经过冷却通常可进行恢复,而混凝土强度的降低才是引起构件承载力下降的主要原因。因此,在对钢筋混凝土梁进行设计加固时,应对受压区的混凝土的抗压能力进行相应的加强。若构建的承载力降低程度较小,并且梁具有较小的配筋率,则可利用受拉主筋的提高进行加固。通常可采用以下几种方法进行梁的加固设计。
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
火灾发生后,混凝土长时间被火燃烧,致使结构疏松、剥落等导致强度下降,进而减小构件的刚度。钢筋在高温作用下,其强度与弹性均有所下降,与混凝土之间的粘结力也有所下降,致使构件的承载力降低。所以火灾发生后,对建筑的受损程度进行检测后,应结合实际情况制定最优的加固方案。尤其是钢筋混凝土结构应根据具体的结构类型以及受损程度与受损部位等,制定修复加固方案。
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