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1、2005 年 6 月太原大学学报 第 6 卷第 2 期总第 22 期Journal Of Taiyuan UniversityVol. 6No . 2 SumNo . 22 文章编号 :1671 - 5977 (2005) 02 - 0063 - 03剪 力 墙 结 构 火 灾 事 故 后 的 修 复 加 固王 伦 康(山西省建五公司 ,山西 太原 030008)摘要 :某建筑工程失火后 ,部分构件发生损伤 ,影响到结构的安全性 、适用性和耐久性 ,采用植入钢筋并喷射混凝土的方法进行修复加固 ,经过验算完全可以达到安全和耐久的设计要求 。关键词 :结构损害 ;加固方法 ;喷射混凝土 ;水灰比中
2、图分类号 : TU352. 5某单位兴建的高层住宅在施工过程中不慎失火 ,影响到结构使用安全 。经过相关人员现场分析后认为 ,修复处理后受损构件可正常使用 。一 、火灾事故的形成原因1. 建筑结构形式本工程为剪力墙结构 ,使用商品砼 。剪力墙采用螺纹钢筋 ,顶板采用冷轧扭钢筋 。层高为2. 8m ,楼板厚度为 150mm120mm.2. 火灾发生部位及失火原因失火的部位在一层的一个大约 50m2的房间内 。当时建筑物的主体已完成 , 正进入装修阶段 ,在该房间内堆放着 ABS 下水管 ,施工电缆线从该房间通过 ,该房间顶部有结构预留洞 。在该预留洞上部进行电焊作业时 ,火花不慎从上部跌落到堆放
3、的 ABS 管上 ,而该种材料特别易燃 ,因而引发火灾事故 。3. 火灾发生后的损失情况虽经消防部门的大力扑救 ,该种 ABS 管已烧毁殆尽 。对结构造成的损害情况是 : ( 1) 墙壁面砼剥落约 40mm 深 ,螺纹钢筋外露 ; (2) 顶板砼剥落约 70mm 深 ,冷轧扭钢筋外露 ; ( 3 ) 部分外墙熏黑 。经检验部门检测 ,残留的砼强度符合设计要求 ,螺纹钢筋能达到规范要求 ,但冷轧扭钢筋强度已严重降低 。收稿日期 :2005201203文献标识码 :B根据检测结果 ,认为虽然结构受损 ,但经过修复后可达到使用要求 。二 、火灾的事后处理措施1. 选择修补方案砼建筑物在失火损伤后 ,
4、常用的修复方法有加大截面加固法 、置换砼加固法 、粘结外包型钢加固法 、粘贴钢板加固法和碳纤维布包裹加固法等 。加大截面加固法为比较常用的方法 ,工艺比较成熟 ,工人容易掌握操作方法 。转换砼加固法不适用本工程加固 ,因为冷轧扭钢筋失火后设计强度变小 。粘结外包型钢加固法 ,因其修补后对结构空间影响较大 ,故不适用本工程 。碳纤维布包裹加固法工艺比较复杂 ,两端无固定点 ,也不适用本工程 。经对各种方法比较 ,决定采用加大截面加固法 。具体采用喷射砼技术 。采用喷射砼 ,可与原有砼紧密接触 ,不会出现互相分离现象 ; 再有就是施工速度快 ,不会影响后序工程施工 ,砼的密实度能达到要求 ,不会因
5、为振捣不到而产生疏松现象 。2. 楼板的内力计算楼板受损虽对总体结构影响不大 ,但楼板砼剥落 ,楼板厚度减小 ,冷轧扭钢筋受损 ,对本房间的使用还是危害比较大的 ,采用塑性理论计算原设计承载力 :作者简介 :王伦康 (19642) ,男 ,山西临猗人 ,山西省建五公司工程师 。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.63楼板跨度 5700 6900 负筋 :-106t10 120:冷轧扭钢筋抗拉强度设计值为1+M2m2l1l16. 9 = 152. 56kN1| |057760.1| |83
6、1| |.53+M2|喷射细砼,6. 9 = 213. 83kN| |057760.| |83| |53+Mt10 140正筋t10 1802为单位宽度楼板抗弯承载力 。m.M+2m.|t8 180360M Pa.按塑性铰线法 ,根据内外功相等的条件 ,基-13186本计算公式为-13173:+M2-13293-13266M1+M2+M1+M2=(3 l2-24l1) ql1其中 : M1=m1l2M2=-13280M1=m1l2M2=m2MM=1fcbh20(1 - 0.5)其中 = f y1f c原设计为 C40 砼 。-13213-131861= (68. 3/ 180165)(360/
7、 21. 5)= 0. 03851m1= 21. 5 1000 16520. 03851 (1 - 0. 5-13013-130000. 03851) = 22. 11kNm/ mM1= 22. 11m其它如下:121|2| |20.038510.025540.057760.-12946m-13026|049510. 04951| |m1m2m1m2m222.1114.7632.8332.282628. 26-13386kNm| |MM1M2M1M2M2kNm152.5684.13226.53226161.08-13306|+M1| |161. 08| |)/ 2M=M1+M2+( M1M2=
8、 624. 30kNm修补时采用C30180 ,双向布置 。增加钢筋12 1= (113. 1/ 180 165)(310/ 16. 5) = 0. 07155m 1= 16. 5 1000 16520. 07155 (1 - 0. 5-13413-134000. 07155) = 30. 99kNm/ mM1= 30. 99m其余列表121|12| |0. 07155 0. 071550. 057760. |-13600m-13680|049510. 04951| |m1m2m1m12m230.9930.9932.8332.282628. 26-14053kNm| |MM1M2M1M1M2M
9、2kNm213.83176.64226.53226.16108-13920| |161. 08| |2M2M6=4M1+M 2+ ( M1|+M1) / 2= 778. 08 KNm修补 后 承 载 力 与 原 设 计 之 比 为 778. 08624. 30 = 1. 246结论 :满足设计要求 。3. 楼板的具体处理措施在原钢筋适当调整的基础上增设 12 180钢筋网 ,每隔一根在墙上钻孔 ,用结构胶锚固 ,并隔 720mm 交叉布置 M8 膨胀螺栓 ,用以固定钢筋和 增 强 后 补 砼 与 原 砼 的 结 合 面 , 然 后 喷 射50mmC30 细石砼 。4. 墙体的具体处理措施首层墙
10、体为整个结构的重要支承构件 。根据检测结果 ,墙体钢筋及剩余部分砼尚能达到原设计及有关规范要求 。经分析 ,墙体竖向及水平承载力仍可满足原设计要求 ,但考虑到墙体破损面较大 ,部分墙体已不满足构造要求 ,采取以下修复补救措施 。对于有结构洞口的墙体 ,首先将检测取样的钢筋 ,采用同型号的钢筋焊接 ,另外在洞口内侧分别采用 C40 砼浇灌 200 500 壁柱 ,把两个壁柱用钢筋拉结并与剪力墙可靠连接 ,使其成为一个整体共同作用 。然后喷射 30mm 厚 C30 砼 ,使该墙体竖向承载力及水平抗力达到原设计要求 。对无结构洞口的墙体 ,将原钢筋修复后 , 并适当增加水平钢筋 ,然后喷射 30mm
11、C30 细石砼修复保护层 。三 、具体的修补施工方案及注意事项1. 楼板支顶考虑到现楼板厚度不足 , 跨中部位为素砼板 ,并已产生了一定的挠度 , 不能再承受施工或永久荷载 ,在喷射砼前 ,需支顶楼板 。根据现场具体情况 ,决定在 1/ 4 跨处及板中点处设置螺杆支承 ,顶紧并略有上拱 ,使支座负筋尽可能卸载 ,共九点支撑 。2. 焊接要求钢筋焊接均采用单侧焊 , 焊缝长度不小于10d ,反搭接部位在板 1/ 4 跨处并隔根错开 ,焊缝质量要满足有关规范要求 。3. 锚筋工艺流程基层表面清理 放线确定锚筋位置 钻孔清孔 锚筋制作 结构胶配制 注胶封口 固化 检查验收 。(1) 使用钻机钻植筋的
12、成型孔 ,并保证锚固深度 。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.(2) 统一清孔 ,采用压缩空气吹洗 。(3) 将植筋锚孔长度范围内进行除锈处理 ,同时对砼孔及锚筋用丙酮清洗 ,等待植筋 。(4) 配制结构胶 ,并搅拌均匀 。(5) 将同一水平线成型孔 ,注入结构胶 ,插入锚固筋 ,旋转植入孔内 。植入孔内的长度满足方案要求 ,并在结构胶固化期内 ,严禁扰动 。4. 喷射砼工艺流程混合料试配 混合料规格验收 混合料按配合比搅拌 喷射设备气压调试 、运转 工作面清洗 厚度标志设置 成品保护
13、 喷射 抄平压光 养护 检查验收 。(1) 混合料搅拌应严格按配合比执行 , 掺速凝剂人工搅拌不少于四次 。(2 ) 掺 速 凝 剂 搅 拌 后 存 放 时 间 不 得 超 过0. 5h.(3) 待喷面处理是结构构件加固的关键工序 。待喷面处理包括裂缝或洞的外形处理 ,受损伤构造的处理受损表面清理等 。当待喷面比较光滑时 ,则应剔凿成麻面 ,以保证新旧砼的粘结 。结构喷面为受损伤砼时 ,应铲除至坚实的结构层为止 。如果铲除不彻底 ,会造成“夹馅”影响喷射层的结合及新旧砼的共同受力 。(4) 补、植钢筋应在待喷面全部处理完后进行。(5) 埋设喷射层厚度标志由于逐次修补需喷射的砼厚度为 20mm7
14、0mm ,因此在喷射砼前 ,在绑扎好的钢筋网片上绑钢筋头 ,一头与原结构层顶紧 ,长度为待喷厚度 ,喷射砼时以埋住钢筋头为准 。(6) 喷射喷射砼工艺如下 :(7) 喷射的质量控制A. 骨料级配合理 。B. 混合物在进入喷嘴与水混合前 ,其含水率控制在 2 %5 %.C. 喷嘴距受喷面应保持在 0. 9m1. 2m 的距离 。(8) 水灰比是控制砼强度的关键因素 ,应控制在 0. 40. 5. 当水灰比小于 0. 35 时 ,喷射面出现干斑 ,当水灰比大于 0. 5 时 ,会出现流淌下坠现象 。(9) 喷枪与受喷面之间的距离应在 1m 左右 。距离过大或过小都会增加回弹量 。(10) 喷枪使用
15、气压为喷射枪处气压与输送管道内气压损失之和 ,喷枪处气压一般以0. 1M Pa0. 3M Pa 为宜 。(11) 喷枪与受喷面相垂直时 ,回弹量最小 ,喷射密度最大 。(12) 严格控制喷射厚度与表面平整 ,用刮杆与靠尺刮平 、找平 、找直 。四 、结论经过处理后的结构 ,经检验满足设计及使用要求 , 室 内 空 间 基 本 没 有 减 少 , 达 到 了 预 期 的效果 。参考文献 : 1 建筑施工手册 (第三版) 编写组. 建筑施工手册 M . 北京 :中国建筑工业出版社 ,2003. 2 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204 - 2002 S . 北京 :中国建筑工业出版社 ,2002. 责任编辑 :陈东佐 65 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
