乌鲁木齐某国际广场火灾后加固改造项目

1、崩塌混凝土现象，其形成原因属冻胀混凝土脱落机理，在火灾事故中多发生在救火时的突然降温形成。

2、可燃物质增温时间过急，钢筋膨胀较快与砼表面，图中顺筋方向开裂属钢筋热胀所致。

3、残余承载力已不足40%，改变传力途径是最好的解决方案。

4、烧蚀烧伤后的混凝土表面着浮一层红色，是在化妆品中含有一定量的氧化钴所致，构件中的钢筋握裹剪力，尚保存在70%上。加固工艺尽量避免采用粘贴类工艺措施。

现场，方案前残余剪力试块。

一、工程概况：

此为某国际广场火灾后加固改造项目，我公司负责全部结构分析和加固图纸设计任务。该广场总建筑面积10万平方米，是一座集服装、玩具、日杂百货等批发零售商务办公、仓储物流为一体，内外贸并举的现代化商业场所。发生火灾后，持续燃烧数小时，各部分建筑均遭到不同程度的烧伤。

该广场受灾结构共分1期、2期、3期及连廊四个区段，见总平面图。各区段情况分别介绍如下：

受灾建筑总平面图

1期工程原设计为地下2层、地上6层的框架剪力墙结构。建于2001年，地下约29米，总建筑面积约16381㎡。

2期工程原设计为地下2层、地上12层的框架剪力墙结构，总高54米。火灾后，地上结构七层以上全部拆除，经加固、改造后现变为地下2层，地面以上8层，总高度38.28米，加固设计后建筑物使用功能不变。

3期工程原设计为地下2层，地上20层的框架剪力墙结构，原结构总高度54m。发生火灾后，地上结构六层以上全部拆除，加固、改造后地面以上8层，总高41.6米，加固设计后建筑物使用功能不变。

连廊为框架结构，原设计为地下两层，地上三层。后进行加固加层，改造为地下两层，地上六层的框架结构。原建筑功能为综合商铺，下部五层主营服装销售，及少量塑料、五金及化妆品等，上部为库房，火灾后上部烧蚀严重的数层已被拆除。

各期在火灾后的整体情况简述：

该国际广场各区结构损伤总体主要表现在以下几个方面：1. 大部分板及次梁受损严重，多处楼板迎火面出现暴筋现象，部分梁体存在较大的挠曲变形；2. 原结构抗震性能较差，结构平面布置复杂，抗侧力构件分布不合理；3. 灾后结构整体性能下降，结构抗侧刚度降低。

部分结构构件有较大变形、暴筋或损伤，其中柱、墙损伤程度相对较轻，梁、板损伤程度相对较重。混凝土损伤深度约为4mm~58mm不等，所抽检钢筋的屈服强度、极限抗拉强度和冷弯试验均满足相关国家标准的要求。

• 一期构件在B1~F4出现粉红色的比较多,混凝土板下部脱落比较少，少量梁出现明显挠度
• 二期构件在B2与三期B2交界处混凝土板下部脱落现象比较严重，在F1层（9-10）轴~（A-B）轴之间的主梁及次梁上沿梁高度方向的贯通裂缝较多；
• 三期B2是起火点，混凝土板下部很多部位都大面积脱落，属于较严重的D类和E类，在B1的（21-23）轴~（A-B）轴部位的主梁及次梁挠度远远超过规范要求，且呈现出浅黄色，但从F1往上梁的破坏程度不如二期明显。

二、解决方案构思

我公司组织技术人员赴现场进行多方了解，查找资料并与资深专家进行沟通探讨，经分析研讨，我们认为，加固应在保证结构安全的前提下，在对各构件的损伤进行分类的基础上，采取切实有效并且经济易行的措施进行整体加固处理。例如，对外观质量较差的构件拆除或采取可靠措施进行加固处理；对实测混凝土强度等级较低的构件做拆除处理，具体拆除部位和混凝土强度下限值依据检测报告和计算结果确定等。

结构损伤类别的确定，主要是按照混凝土实测强度推定值与设计强度比值、纵向受力钢筋实配面积与计算所需面积比值和构件烧伤深度三个因素，综合确定各构件受损等级后进行加固设计。

根据钢筋混凝土构件烧蚀劣化程度及当前状况，将构件受损特征分为五个等级（见下表）：

混凝土构件损伤程度分类表

注：1.表中α为混凝土强度推定值/原设计值，β为原配筋值/按推定强度计算结果;

2.表中所示分类条件各项标准均应满足要求;

3.确定损伤分类时，表中各项标准允许根据实际情况作适当调整。

确定烧伤构件损伤类别后，总体按下表原则对烧伤构件进行加固设计。:

表1-1 烧伤构件加固一般原则

提示：实际操作时，应允许施工技术人员根据混凝土构件外观表现与过火温度的关系，重新对构件的定损类别进行鉴别，对怀疑其过火温度较高的构件，应特别留心。

附表1 混凝土构件外观表现与过火温度的关系

三、具体加固措施

综合采用多种加固技术提高灾后结构的承载能力，包括粘钢、粘碳纤维、湿式外包钢、喷射混凝土、增加H型钢次梁、局部增加现浇钢筋混凝土剪力墙、增设钢撑杆、植筋植栓等工艺。

对于梁板构件的加固，加固框架主梁增设钢撑杆以减小梁计算跨度，此时由于梁体内力分布发生变化，需验算主梁抗弯抗剪强度是否满足，不足部分必须予以补偿。

需要指出的是，由于火灾后结构构件业已经受不同程度的损伤，加固应以体外补强为主以免加重对原结构的损害，尤其对于粘贴钢板或纤维复合材料的加固方法，应谨慎采用。

受损较严重的楼板和次梁，根据原结构的布置，采用增设次梁的方法减少原次梁承担的荷载，楼板则应用喷射混凝土的工艺予以补强。受火楼板的处理方法，根据其损伤的分类，按照使用荷载以混凝土强度推定值计算残余承载能力，增加次梁解决承载力不足的问题。

加固设计的关键技术表现：

A）混凝土墙外观及耐久性恢复，按表1-1所述原则进行，并附设钢筋网片后喷射混凝土。

B）局部新增剪力墙提高结构抗震能力。受火后结构损伤严重，构件承载力丧失较多，尤其是建筑整体刚度降低较多，因此利用原有框架梁、柱，局部新增剪力墙结构，以增强抗震能力。

C）对于框架梁，在柱头与梁端部位增设钢撑杆，减少了框架梁的计算跨度，提高了梁的抗弯承载能力，减小梁竖向荷载作用的挠度。同时，控制因增加钢撑造成框架柱计算长度缩短，避免短柱的形成。

D）楼板、次梁加固，原次梁为正交十字布置。新增钢次梁与主梁呈45°斜交方向分布，既充分发挥了原有次梁和楼板的功能，控制了造价，又减轻了受损楼板和梁所负担的荷载。