1过火后构件受损检测
采用DSZ2型水准仪对过火后负1层、1层、2层受损框架梁进行变形测量(含施工偏差)，测量结果见表2。由结果可知，受火灾区域框架梁竖向变形基本较小，均未产生明显下挠现象，因此，可认为本次火灾对混凝土构件变形无较大影响。对受损构件损伤厚度的测量，一方面可通过对钻取芯样表面与内部混凝土的颜色及外观差异进行判断;另一方面可通过敲掉构件表面疏松层至质地比较坚硬处，采用角磨机对取掉疏松层后的构件表面进行打磨处理至正常混凝土颜色，并使用回弹仪进行测试。当回弹结果与未受损混凝土回弹结果无显著差异时，量取构件的损伤深度，可以看出火灾对结构的损伤深度影响较大，结合钻取的芯样分析(图3)，对Ⅱ级、中度烧伤区～Ⅳ级、危险烧伤区域内的混凝土构件损伤深度最大值约为100mm，最小值为50mm，大多数构件损伤深度约为80mm;对Ⅰ1级，无影响区～Ⅰ级，轻度烧伤区，火灾基本无明显影响。
2混凝土强度检测结果
为了解火灾对不同部位构件混凝土强度的影响程度，分别采用回弹法和钻芯法进行火灾后混凝土强度的测试。在测试中，严格按JGJ/T23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》和行业标准CECS:03—2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》进行试验，回弹法检测结果见表3，钻芯法检测结果见表4。由表3和表4可见，对Ⅱ级，中度烧伤区～Ⅳ级，危险烧伤区域内的混凝土构件强度明显差异较大，其中回弹法测试结果较低，钻芯法测试结果较高，同一个芯样，越靠近构件表面其钻芯法测试结果明显小于同一个芯样靠近内部处的测试值。这说明火灾对Ⅱ级，中度烧伤区～Ⅳ级，危险烧伤区域内构件实际强度已产生明显影响;对Ⅰ1级，无影响区～Ⅰ级，轻度烧伤区，火灾基本无明显影响区域内的混凝土构件，其回弹法测试结果与钻芯法测试结果基本一致，且同一个混凝土芯样，靠近表面处强度与内部强度钻芯法测试结果一致。因此，未受火部位的混凝土强度可满足原始设计强度等级的要求，而受火灾影响部位混凝土强度均有不同程度影响。
3钢筋力学性能检测
火灾造成2区负2层、负1层局部剪力墙及顶板板底的混凝土剥落，导致钢筋外露。为了解火灾后钢筋力学性能的退化，对严重受火混凝土构件的钢筋进行取样检验，为了避免取筋而导致结构承载力下降，选取部位选为板底并分散截取，其中在损伤严重的负2层○2-C～○2-E/○2-10～○2-11区域部位截取材质为HPB235的10钢筋4根，在较严重的1层梁底主筋外露处截取材质为HＲB335的18钢筋4根，其力学性能检验结果见表5。
4结构承载力验算
根据现场调查及试验测试结果可知，混凝土强度和钢筋强度均有不同程度的损失，部分构件表面烧疏使得截面变小，承载力显著降低。为了解火灾对整体结构的影响，本文根据过火结构的实际受损状况，并结合实测混凝土强度和钢筋强度结果，根据GB50023—2009《建筑抗震鉴定标准》和GB50010—2010《混凝土结构设计规范》的要求，采用PKPM－2010结构计算软件，对该受火后整体结构进行承载能力计算。损伤严重部位的钢筋力学性能虽然仍能满足有关规范要求，但考虑到火灾前后，结构钢在高温冷却后屈服强度有所降低，参照协会标准CECS252:2009《火灾后建筑结构鉴定标准》的相关规定，钢筋强度按20%的损失考虑。对1区而言，由于属轻微过火区域，混凝土构件仅存在烟熏等，混凝土构件无裂缝等异常现象，强度测试结果表明，该区域混凝土强度满足原设计要求，因此计算时1区按照原设计参数进行结构承载能力验算。计算结果表明，1区除负2层～2层靠近2区部位处即○1-5轴线外侧混凝土梁构件不满足外，1区主体结构其余部位可满足承载要求。2区由于受火灾影响较大，混凝土构件表面受损区域强度降低较为明显，但考虑到后期需要进行修复处理，因此2区结构承载能力验算时，截面尺寸按照原设计考虑，钢筋屈服强度按照折减20%考虑，据此进行结构承载能力验算。计算结果表明，2区受损区域构件承载能力明显不满足结构整体承载力的要求，且火灾造成部分楼板和梁、柱表面受损厚度大于钢筋保护层厚度，因而构件中钢筋的黏接力必然有所降低，尤其部分楼板钢筋严重外露甚至架空，因此要保证该结构以后的使用安全，必须对受损构件进行加固补强处理。
5结构安全性评定
依据GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》中房屋安全性鉴定的规定，将建筑物的安全性等级分为Asu、Bsu、Csu、Dsu共4个等级。根据以上各项检测结果，结合GB50292—1999及CECS252:2009中对混凝土结构构件的有关规定，因火灾导致构件混凝土爆裂及混凝土保护层严重脱落者或构件承载力中抗力与作用效应之比小于0.85者均属d级(注:结构评级为大写，构件评级为小写)。因此2区主体结构安全性严重不符合国家现行规范要求，严重影响承载能力，必须立即采取措施。2区主体结构安全性评为Dsu级;对1区除负2层～1层靠近2区部位处即○1-5轴线外侧混凝土梁构件评为c级外，其余部位均基本可满足主体结构承载需要，因此1区主体结构评为Bsu级。
6加固处理措施
该结构受火4h后，混凝土保护层已严重脱落，导致钢筋外露;混凝土损伤层厚度过深，使得构件截面有效高度变小，混凝土强度和钢筋强度显著降低，结构延性变差，严重影响整体结构的承载能力［1］。为保证该工程整体结构后期正常使用的安全可靠，根据受火后结构的损伤情况及测试结果，以构造和概念设计为主，计算为辅，在保证具有一定安全储备和冗余度的前提下，建议采用以下加固措施，以消除受火结构的安全隐患［2］:1)对1区负2层～2层靠近2区部位处即○1-5轴线外侧混凝土梁构件，采取措施清除表面受损层后采用高性能灌浆料修补至原截面尺寸后黏贴碳纤维布进行补强(图4)。2)对2区负2层、负1层出现大面积露筋的现浇楼板采取相应措施:拆除原有受火混凝土，在保留原配筋的基础上增加新钢筋，并重新浇筑;对露筋面积较小的现浇楼板，应凿出疏松层后涂刷界面剂重新浇筑混凝土或采用高性能灌浆料修补平整(图5)。3)对2区混凝土柱，清除表面受损层后采用高性能灌浆料(或者高于原设计强度一个等级细石混凝土，浇筑细石混凝土前，需做好界面处理，以保证新、旧混凝土界面之间有效黏结)修补至原截面尺寸后，采取外包角钢的方法对其进行加固补强(图6)［3］。4)对2区属Ⅱ级，中度烧伤区～Ⅳ级，危险烧伤区域内的混凝土梁、板，清除表面受损层后采用高性能灌浆料(或者高于原设计强度一个等级细石混凝土，浇筑细石混凝土前，需做好界面处理，以保证新、旧混凝土界面之间有效黏结)修补至原截面尺寸后，采取粘贴碳纤维布的方法进行补强(图7)。5)对2区属Ⅰ1级，无影响区～Ⅰ级，轻度烧伤区，火灾基本无明显影响的混凝土梁、板可不进行加固处理。6)对受损严重的填充砌体拆除后重新砌筑。7)后期加固处理时应采取必要的安全支撑措施。
7加固效果评价
延川县文化艺术购物中心火灾事故除受到了媒体的高度关注外，业主单位还组织了现场专家论证会，本文给出的修复加固方案(即最终施工加固方案)在几个方面得到了与会专家的高度评价:1)采用扁钢加固柱的方法得当，效果可靠。2)采用碳纤维布加固，具有强度高、重量轻、体积小等优点，加固效果可靠［14］。3)危险烧伤区域的裂隙修补采用高性能灌浆料，无污染、无公害，应用技术含量高，对原有构件损伤较小。4)加固之后结构本身的强度和刚度均高于规范相关要求，加固后安全储备强度较大，整体效果明显。通过对加固后已经投入使用的1区的监测观察，加固后建筑使用状况良好，说明本次修复加固方案可在受火混凝土结构加固领域中推广使用。
作者：田鹏刚 张风亮 单位：陕西省建筑科学研究院
