建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)加固臨時(shí)支撐方案選擇

范冬冬，許 寬，王 浩

（江蘇鼎達(dá)建筑新技術(shù)有限公司，江蘇 常州 213000）

1 工程概況

某建筑為6層工業(yè)車間廠房，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，2014年竣工投入使用。2016年該樓發(fā)生火災(zāi)，起火源位于1樓西側(cè)，通過電纜槽燒至2樓，2樓火源又通過物料輸送吊裝口躥至3～5樓，造成部分構(gòu)件出現(xiàn)開裂、剝落、露筋等受損現(xiàn)象。由于主要起火源位于1層，2層結(jié)構(gòu)受損較為嚴(yán)重。

事后建設(shè)單位委托檢測(cè)單位對(duì)火災(zāi)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)單位根據(jù)檢測(cè)報(bào)告出具加固處理方案。本工程主要加固施工方法包括：①對(duì)受損構(gòu)件進(jìn)行局部混凝土置換，置換材料主要為Ⅳ類水泥基灌漿料；②粘貼碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)。

2 臨時(shí)支撐方案選擇

2.1 1層柱臨時(shí)支撐

由于主要起火源位于1層，1層框架柱受損較嚴(yán)重，通過取芯分析，個(gè)別柱損傷層厚度近100mm。對(duì)需置換的1層框架柱采用 180mm×8mm鋼管（材質(zhì)Q235B）及千斤頂進(jìn)行臨時(shí)支撐，支撐頂端支撐在與柱相連2層結(jié)構(gòu)平面梁底，支撐底端支撐在與柱相連地梁頂，如圖1所示。

圖1 1層柱鋼管支撐

2.2 2層及以上柱臨時(shí)支撐

2層及以上柱受損情況較輕，且考慮到現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸困難，在與柱相連梁底設(shè)置4根 48.3mm×3.6mm鋼管支架及可調(diào)托撐進(jìn)行臨時(shí)支撐，2層層高最高，因此以2層為例，如圖2所示。

圖2 2層及以上柱鋼管支撐

2.3 梁臨時(shí)支撐

圖3 梁邊板底鋼管支撐

先對(duì)梁局部進(jìn)行鑿除，判斷受損情況，對(duì)受損嚴(yán)重的梁，梁底筋全部鑿出，在梁邊板底設(shè)置 48.3mm×3.6mm鋼管及可調(diào)托撐進(jìn)行臨時(shí)支撐，支撐體系連續(xù)2層設(shè)置，以2層為例，如圖3所示，其余情況下梁鑿除深度較小，且樓面活荷載及設(shè)備荷載已基本移除，修復(fù)時(shí)不需設(shè)置臨時(shí)支撐。

2.4 提高支撐整體穩(wěn)定措施

1）柱支撐單獨(dú)設(shè)置在與柱相連梁底，采用在各個(gè)支撐間增加系桿的措施，以提高整個(gè)支撐體系的穩(wěn)定性。對(duì)柱180mm鋼管支撐，采用∟100×10作為系桿與鋼管焊接連接，間距1.5m；對(duì)柱 48.3mm鋼管支撐，采用 48.3mm×3.6mm鋼管作為系桿，與支撐扣件連接，間距1.5m，如圖4所示。

圖4 提高支撐體系穩(wěn)定措施

2）梁支撐體系可與周邊施工腳手架相連，提高其整體穩(wěn)定性。

3 臨時(shí)支撐方案驗(yàn)算

3.1 1層柱 180mm鋼管支撐驗(yàn)算

柱軸力N=1024kN，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，柱每邊鑿除約100mm深，原柱截面550mm×650mm，截面削弱31%，考慮鑿除后柱仍可提供60%承載力，鋼管支撐需承擔(dān)40%柱軸力值，因此每根鋼管需提供102.4kN支撐力。

湯甲真1924年農(nóng)歷二月出生于湖南寧鄉(xiāng)縣一個(gè)世代務(wù)農(nóng)的大家庭。其父親是家里唯一的知識(shí)分子，曾任半耕半教的小學(xué)教員。

3.1.2 計(jì)算參數(shù)

180mm×8mm鋼管鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215MPa，鋼管凈截面面積A=4320.64mm2，截面慣性矩I=1.6×107mm4，截面回轉(zhuǎn)半徑i=60.88mm，構(gòu)件長(zhǎng)度5950mm，取1.2為分項(xiàng)系數(shù)，則承擔(dān)軸向力N=122.9kN。

3.1.3 支撐驗(yàn)算

1）強(qiáng)度驗(yàn)算 N/A=122900/4320.64=28.44＜215MPa，滿足要求。

2）剛度驗(yàn)算 長(zhǎng)細(xì)比=5950/60.88=97.7＜150，滿足要求。

3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算 N/ψA=43＜215MPa（穩(wěn)定系數(shù)ψ＝0.661），滿足要求。

3.1.4 梁抗剪驗(yàn)算

鋼管支撐安裝于地梁頂及2層結(jié)平梁底之間，尚需對(duì)梁的抗剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算，取截面較小梁地梁進(jìn)行驗(yàn)算。

1）梁截面參數(shù) 梁截面寬度b=300mm，梁截面高度h＝400mm，混凝土C30，fc=14.3MPa，ft=1.43MPa，箍筋 8@100（雙肢），fy=360MPa，剪力V=122.9kN。

2）截面限制條件驗(yàn)算 ho=360mm，hw=ho=360mm，hw/b＝360/300=1.200≤4.00，因此 0.25×βc×fc×b×ho=386.100kN＞

現(xiàn)階段活荷載及樓面設(shè)備荷載已基本移除，樓板厚100mm，樓面荷載按6kN/m2進(jìn)行計(jì)算。取受荷面積最大柱1 V=122.9kN，滿足要求。

3）抗剪承載力驗(yàn)算：

3.2 2層及以上柱 48.3mm鋼管支撐驗(yàn)算

2層及以上柱 48.3mm鋼管支撐荷載計(jì)算后，每根鋼管需提供支撐力為20.5kN，通過支撐驗(yàn)算，強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿足要求。梁的抗剪驗(yàn)算結(jié)果也滿足要求。

3.3 3層結(jié)平梁 48.3mm鋼管支撐驗(yàn)算

3層結(jié)平梁支撐架自身強(qiáng)度驗(yàn)算同2層結(jié)平梁，可滿足要求。支撐架荷載傳遞給2層結(jié)平梁，尚需對(duì)2層結(jié)平梁承載力進(jìn)行驗(yàn)算，以2層結(jié)平②/軸梁為例。

3.4 2層結(jié)平梁抗彎承載力驗(yàn)算

1）2層結(jié)平梁抗彎承載力驗(yàn)算中支座抗彎承載力計(jì)算為455.886kN·m＜M1=494.04kN·m，不滿足要求。

2）2層結(jié)平梁抗剪承載力驗(yàn)算中抗剪承載力Vmax＝306.388kN＜V=370.56kN，不滿足要求。

綜上，2層結(jié)平梁不足以承擔(dān)3層傳遞下來的荷載，2層結(jié)平梁支撐需待3層結(jié)平梁加固完成3d后方能拆除。

3.5 2層結(jié)平梁 48.3mm鋼管支撐重新驗(yàn)算

根據(jù)上述計(jì)算，取2層結(jié)平梁極限抗彎承載力Mmax＝455kN·m，反推出2層結(jié)平梁所能承受均布荷載qw=70.3kN/m。取2層結(jié)平梁極限抗剪承載力Vmax=300kN，反推出所能承受均布荷載qv=62.5kN/m。故2層結(jié)平梁所能承受均布荷載取qn=qv=62.5kN/m，剩余荷載由2層支撐架承擔(dān)，剩余荷載qs＝14.7kN/m。支撐架自重q2=1.3kN/m，每側(cè)支撐架承擔(dān)荷載q＝8.65kN/m，根據(jù)計(jì)算，2層結(jié)平梁每側(cè)支撐架承受18kN/m均布荷載，可通過計(jì)算，現(xiàn)每側(cè)支撐架承受8.65kN/m均布荷載，亦可通過計(jì)算。

綜上，梁 48.3mm鋼管支撐需連續(xù)2層設(shè)置，待上層梁灌漿料澆筑完成3d后，方可拆除下層梁鋼管支撐。

4 結(jié)語

按照方案要求，通過對(duì)受災(zāi)建筑加固處理，恢復(fù)了結(jié)構(gòu)承載力，并通過相關(guān)構(gòu)造措施予以補(bǔ)強(qiáng)，提高結(jié)構(gòu)耐久性，達(dá)到預(yù)期加固效果。

施工過程中設(shè)置的臨時(shí)支撐，是加固施工安全、穩(wěn)定進(jìn)行的重要保障，同時(shí)使相關(guān)構(gòu)件處于卸荷狀態(tài)，有利于結(jié)構(gòu)加固。通過對(duì)不同構(gòu)件選擇相適應(yīng)的支撐方案，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。