火灾后混凝土结构的损伤鉴定和可靠性评估.pdfVIP

260 工程结构鉴定与加固改造 火灾后混凝土结构的损伤鉴定与可靠性评估 吕天启”，林志伸2 (1大连理工大学土建学院，大连116024；2国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心，北京lO0088) 提要 回顾了火灾后建筑结构检测评定研究概况．对火灾后混凝土结构的检测评定方法和可靠性研 究进行了评述，提出了一些新的研究思路和方法。 关键词火灾；混凝土结构；损伤鉴定；可靠性评估 火作为一种工具，曾是人类进化程度的重要标志之一。然而，它也会给人类带来危害，一 旦发生火灾，将造成经济损失，有时还有人身伤亡，甚至造成政治影响。 据统计，全世界每年的火灾经济损失可迭社会生产总值的0．2％口]。死亡人数达10万 人。近年来，世界各国火灾发生的频率呈上升趋势。 在常见的各类火灾中，发生次数最多者当数建筑物火灾。近十几年来，随着我国经济的发 展，建筑结构火灾问题日益突出。根据我国目前的发展水平，对于过火建筑，尤其是高层和超 高层建筑，还必须加以保留并进行灾后科学的检测评定和合理的加固，尽快恢复建筑物的原有 使用功能，确保修复工程的可靠性，这是关系到我国的经济发展以及灾后的社会稳定的一个重 大问题． 在结构耐火性能方面，混凝土结构优于钢结构。混凝土作为～种主要的结构工程材料，由 于其技术和经济上的优点，在工程领域中得到愈来愈广泛的应用。 1 火灾后建筑结构检测评定研究概况 在国际上，FIP(fib)、CIB、欧洲、日本、美国、英国、法国、德国和前苏联等国家都对火灾后 建筑结构受损程度和耐火等级进行了研究。前苏联对火灾损伤建筑物的技术鉴定做了大量的 研究工作，1985年出版了《火灾损伤建筑物技术鉴定》专著o]。1987年，由前苏联国家钢筋混 凝土研究所编制了《建筑物火灾后混凝土结构鉴定标准》¨]，以规范标准的形式确立了火灾后 结构鉴定所应遵循的原则和计算方法。 我国在火灾学和建筑火灾研究方面研究较晚、较为分散，1989年，江苏省建筑科学研究院 与江苏省公安厅消防局、南京市消防支队成立了科研课题组，联合开展了“建筑物火灾后受损 分析、诊断和处理”科学研究，编写了《建筑物火灾后诊断与处理》～书“]，这是我国在该领域内 首部实用性专著。1996年，上海市建筑科学研究院在试验研究和工程实践的基础上，结合国 内外的科研成果，编制了主要是针对火灾后混凝土构件鉴定的《火灾后混凝土构件评定标准》 (DBJ08—219—96)上海市标准¨J。 目前，我国正在编制《火灾后建筑结构可靠性鉴定标准》，组建了标准编制组，制定了编制 *吕天启(1367～)t男，博士研究生．工程师． 火灾后混凝土结构的损伤鉴定与可靠性评估 大纲。已编写出总则、火作用判断、钢结构鉴定等章节初稿。编制这本标准有一定的难度。预 计2003年可以完成送审稿。 2火灾后混凝土结构损伤鉴定方法 2．1 火灾后混凝土的温度和力学性能 混凝土的内部结构是由水泥、砂、石等材料用水胶结而成的，它比单纯的水泥石要松散得 多。常温下混凝土中的水泥水化物c—H—s凝胶的网状结构密实，CH与AF等晶型完整， 界面结构也很密实，连接点多，孔缝较少。一般，当温度达到200。C～300。C后水化物开始脱 水，晶型严重变形，并出现空隙。特别是由于水泥石与粗骨料的热变形不相容，形成大量界面 6C以后，混凝土 裂缝，严重削弱了界面牯结力(但混凝土抗压强度尚未明显受到影响)。从400 强度下降很快，表面开始出现裂缝。600℃左右表面裂缝贯通，强度大幅下降。800℃～900℃ 则强度几乎完全丧失。 无论是在火灾过程中还是在火灾后，混凝土弹性模量均有较大程度的降低，温度达到 300℃时约降低40％，温度达到600℃时约降低85％”]。此外，火灾后混凝土还会出现剥落、 颜色变化等现象。为此，从1997年开始，我们一直在系统地进行高温作用后混凝土性能和检 测方法的试验研究。 2．2火灾后混凝土结构损伤鉴定方法 火灾后建筑结构损伤检测评定和可靠性鉴定是一门新兴学科。我国普通混凝土结构有关 规范”’83中规定了一些常规的结构鉴定方法。但它们不适用于火灾作用后的结构鉴定。一般 材质相对均匀的混凝土结构经过火灾高温作用变得非常不均匀了，单靠抽样检测几个