火灾后混凝土结构质量评价与修复的研究

论文摘要

火灾通常会对钢筋混凝土结构造成较大的损害,但一般通过修复加固还是可以继续使用,只有在很少情况下(如结构产生严重的热变形,构件钢筋严重压屈等)拆除重建才比较经济。因此对于火灾后的钢筋混凝土构件和结构,应通过现场检测以及必要的计算分析,综合评估其剩余力性能和受力状态,对构件和结构的损伤程度做出合理的评价,进而制定相应的修复策略并采取具体的加固措施。建筑物起火时,火温通过热辐射、热对流及热传导方式首先传递给结构构件表面,然后通过热传导在构件内部传递。室内火灾温度发展过程与构件内部温度场研究以及火灾后主要技术参数的研究,是结构火灾后分析以及火灾后结构损伤评估与修复加固的基础,同时也是抗火研究与其他抗灾研究(如抗震研究、抗风研究等)的主要区别之一。钢筋和混凝土的力学性能在高温下与高温后均有不同程度的降低,导致由其组成的结构构件和结构整体的抗力下降,进而影响结构在火灾中和火灾后的安全。为了确保钢筋混凝土结构的火灾安全,并为火灾后结构的损伤评估与修复加固提供科学依据,论文对结构构件和结构整体在火灾中和火灾后的抗力衰减程度进行定量分析。对灾后建筑物结构质量采用模糊综合评判是一种有效地评价结构可靠性的方法,避免了评价结果的盲目性和主观性,尤其在复杂的因素中,可有效地、准确地反映实际情况,如果采用现场检测确定技术参数和模糊综合评价确定结构可靠性,是一种较准确的评价方法,这也是本项目研究的创新点和特点。通过对沈阳商业城的现场实际火灾情况的实际情况模糊评判,确立和验证了该方法的有效性。火灾后混凝土结构的剩余使用寿命的预测,对现场有很大的实用价值。有些工程火灾后,认为火灾较轻,没有大影响,不进行任何处理,实际上对整个混凝土结构的寿命存在很大影响。这种预测方法不仅适用于火灾,也适用于其它一些灾害对混凝土结构的损伤。对于火灾后的混凝土结构寿命预测也是本项目首次提出。火灾后采取何种措施对钢筋混凝土构件进行修复,应根据构件的受损程度和范围来确定。粘贴碳纤维加固修补混凝土构件,具有高强高效的特点,碳纤维材料具有优异和物理力学性能,其抗拉强度为钢材的十几倍,在对混凝土结构进行加固时,可利用其高强度、高模量的特点来提高结构的承载力和延性,达到高效加固的目的。同时加固修复后还具有耐腐蚀和耐久性。碳纤维材料本自的化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质发生反应；不增加构件的自重和体积,碳纤维布质量轻,厚度薄,粘贴后重量不到1.0kg/m2(包括粘贴剂重量),粘贴一层厚度仅1.0mm左右,几乎不增加结构的自重和尺寸,是一种适用面广加固修复技术,尤其是对火灾后的结构加固在国内是较先进的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外火灾后混凝土结构评价现状
• 1.2.1 火灾后混凝土结构质量评价的意义
• 1.2.2 国内外火灾后混凝土结构评价现状
• 1.3 存在问题
• 1.4 论文主要内容
• 1.4.1 本课题的意义
• 1.4.2 本课题主要内容
• 第二章 火灾后主要技术参数的研究
• 2.1 火灾后确定技术参数的工作程序
• 2.2 受火时间的确定
• 2.3 火烧温度的确定方法
• 2.3.1 根据火烧时间推断火烧温度
• 2.3.2 根据残留物的烧损特征推断火烧温度
• 2.3.3 构件烧损层厚判定火烧温度
• 2.3.4 超声脉冲法判定
• 2.3.5 电子显微镜分析
• 2.4 混凝土构件内部温度场
• 2.4.1 数值计算方法
• 2.4.2 标准加热条件下四面受火柱的截面温度场
• 2.4.3 其他受火形式下构件的截面温度场
• 2.4.4 试验分析
• 2.5 结论
• 第三章 火灾后钢筋混凝土剩余承载力的研究
• 3.1 火灾高温对钢筋混凝土的力学性能影响
• 3.1.1 火灾高温对混凝土力学性能的影响
• 3.1.2 高温对钢筋强度和弹性模量的影响
• 3.1.3 高温对钢筋与混凝土粘结性能的影响
• 3.2 火灾后混凝土结构剩余承载力的确定
• 3.2.1 火灾后钢筋力学性能的变化
• 3.2.2 混凝土力学性能的变化
• 3.2.3 混凝土钢筋的粘结力损失
• 3.3 现场实际确定剩余承载力
• 3.3.1 现场确定剩余承载力的意义
• 3.3.2 宏观检测
• 3.3.3 回弹——钻芯法检测
• 3.3.4 中性化检测
• 3.4 现场实测与理论计算结果对比
• 3.4.1 沈阳市商业城火灾概述
• 3.4.2 现场调查
• 3.4.3 商业城火灾后混凝土构件残余强度的检测
• 3.4.4 商业城火灾后混凝土构件剩余强度的理论计算
• 3.5 结论
• 第四章 火灾后混凝土结构质量的模糊评判研究
• 4.1 混凝土结构质量评判的意义
• 4.1.1 混凝土结构质量评判的发展
• 4.1.2 结构质量评判的方法
• 4.1.3 结构质量评判的意义
• 4.2 火灾后混凝土结构质量采用模糊评判的意义
• 4.3 模糊综合评判方法
• 4.3.1 模糊关系
• 4.3.2 模糊关系的运算
• 4.3.3 模糊变换
• 4.3.4 综合评判
• 4.3.5 多级综合评判
• 4.3.6 模糊评判向量的利用
• 4.3.7 评判的权重确定
• 4.4 火灾后混凝土结构质量模糊综合评判的研究
• 4.4.1 火灾后结构系统损伤分类
• 4.4.2 火灾后混凝土结构质量的综合评判
• 4.5 商业城的火灾后结构质量模糊评判研究
• 4.5.1 商业城火灾初期调查分析
• 4.5.2 商业城烧损分类定义
• 4.5.3 混凝土构件火灾后技术参数
• 4.5.4 烧损分类与区域划分
• 4.5.5 模糊综合评判研究
• 4.6 结论
• 第五章 火灾后混凝土结构寿命预测
• 5.1 普通混凝土结构的寿命预测
• 5.1.1 结构随时间衰减
• 5.1.2 混凝土结构使用寿命
• 5.1.3 混凝土结构剩余使用寿命
• 5.1.4 混凝土结构寿命终止定义
• 5.1.5 混凝土结构寿命终止标准
• 5.1.6 混凝土结构剩余使用寿命预测
• 5.2 火灾后混凝土结构寿命预测
• 5.3 结论
• 第六章 火灾后混凝土结构用碳纤维加固修复技术研究
• 6.1 加固修复的原则
• 6.1.1 火灾损伤特点
• 6.1.2 以往修复措施
• 6.1.3 修复原则
• 6.2 碳纤维加固修复方法
• 6.2.1 结构加固的的方法简介
• 6.2.2 碳纤维加固修复的方法
• 6.3 碳纤维—胶加固材料的研究
• 6.3.1 JGN系列粘贴碳纤维配套黏合剂的主要性能
• 6.3.2 使用JGN系列黏合剂的碳纤维增强复合材料性能
• 6.4 碳纤维粘贴混凝土构件的修复加固
• 6.4.1 梁的受弯加固
• 6.4.2 梁、柱的抗剪加固
• 6.4.3 柱的抗震加固
• 6.4.4 施工要求
• 6.5 结论
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果