钢筋混凝土结构在遭受火灾后,由于高温的影响,混凝土材料会发生 化学变化,强度和延性降低,导致整个结构和构件的物理力学性能降低,产生损伤。如何对火灾后的建筑进行检测评定和加固,减少损失,具有十分重要的现实意义和经济意义。
一、火灾后建筑物的检测鉴定
l、火温的判定
在进行火灾后结构鉴定,鉴定者所能见到的是火灾后的残留现场。因此,需建立一个科学推理判断方法,I来推断每一个结构构件在火灾过程中构件内部温度的分布,火灾过程结构构件的内力状况,以便分析·结构损伤状况和残余承载能力、判断结构的安全状况、提出加固、维修的建议。
通常,构件表面温度与室内火焰温度相比有一定的滞后性,并互由于受火面不同,构件截面温度分布也不同。判定方法主要有:
钢筋的强度随受火温度的升高而不断降低,其变化与钢筋品种有关。 对于普通热轧钢筋,当温度小于300℃时,其屈服强度降低不到10%,而当温度升高到600℃时,其屈服强度只剩下常温时的50%左右,屈服台阶也随温度的升高逐渐消失。钢筋的弹性模量随温度的升高而不断降低,在20—1000℃范围内,可用两个方程来表述:
2、火灾对钢筋与混凝土的粘结的影响
由于钢筋膨胀系数大于混凝土的膨胀系数,混凝土环向挤压钢筋,从而使钢筋和混凝土值间的粘结力增大3但随着温度的升高,由于钢筋与混凝土之间的变形差异增大;以及混凝土的抗拉强度降低和混凝土.产生内部裂缝,从而使钢筋与混凝土的粘结力逐渐降低直至完全破坏。
另外,在火灾初期,混凝土构件受热表面层发生的块状爆炸性脱落现 象,称为混凝土的爆裂。它在很大程度上决定着混凝土结构的耐火性能, 尤其是预应力混凝土结构。混凝土的爆裂会导致构件截面减小和钢筋直接暴露于火中,造成构件承载力迅速降低,甚至失去支持能力,发生倒塌破坏。
二、火灾后建筑物的检测鉴定
l、火温的判定
在进行火灾后结构鉴定,鉴定者所能见到的是火灾后的残留现场。因此,需有建立有一个科学推理判断方法,来推断每一个结构构件在火灾过程中构件内部温度的分布,火灾过程结构构件的内力状况,以便分析结构损伤状况和残余承载能力、判断结构的安全状况、提出加固、维修的建议。
通常,构件表面温度与室内火焰温度相比有一定的滞后性,并由于受火面不同,构件截面温度分布也不同。判定方法主要有:(1)根据燃烧时间推断火灾温度。我国采用IS0834火灾时间—温度标准曲线。
T=3451g(8t十1)十T。
式中:T-标准温度(℃),T。-环境温度(℃),t-火灾经历时间(min)
(2)根据残留物的烧损特征判定火灾温度。按照火场残留物和金属变态状况,判定火场最低或最高温度。
(3)根据结构构件烧损外观特征判定火灾温度。主要是根据结构构件的颜色、裂缝,混凝土构件的爆裂和疏松情况推断构件的受火温度。
(4)根据结构烧损厚度判定。
(5)根据钢筋强度变化判定。
(6)回弹法。遭受火灾的混凝土其表面硬度能够反映其火灾损伤的 程度,通过大量的标定试验也可以判定火灾温度以及混凝土的强度。
2、结构构件火灾后抗力的计算及结构的加固原则和方法“1E”
火灾后混凝土构件的抗力计算方法与普通混凝土构件的计算方法不尽相同,它们的区别在于火灾后的混凝土强度和钢筋强度的取值不同。可假定火灾后构件的截面为原截面减去烧损层的厚度,混凝土的强度取折减后的强度,钢筋强度取火灾后钢筋强度再乘以主筋平均折减系数。加固设计应考虑结构的整体性,尽可能保留原结构7避免改变整体结构的动力特性,从而伤害或降低整体的抗震性能。加固结构属二次受力结构,加固前原结构已受力,并且控制这截面或构件的工作应力,应变水平都较高。加固结构属二次受力组合结构,新旧结构能否共同工作是加固效果的关键,新旧结构的结合面的处理是工作的重点。特别是新旧结构工作应变差较大,结合面往往是薄弱环节,会出现拉、压、弯、剪等复杂应力。在受弯或偏压状态下,剪应力会相当大,故有效传递是控制条件。