火灾后建筑物损伤的评估
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第711页（2822字）
(一)概述
损伤评估方法有两种：其一是质量评估，主要采用判断的方法；其二是数量判断，主要采用分析方法。质量评估在进入火灾现场之前就开始进行，它包括调查结构的自然情况、设计情况、使用情况以及平面图等，还要收集火灾调查报告，搞清火灾起因、持续时间和蔓延机理等。
混凝土结构和有保护层的钢结构在火灾后一般是可修复的。在对结构的损伤程度评估以后，下一步就是如何设计和实施结构的维修，并应保证维修后的建筑物能满足使用要求，包括结构的耐火要求。对于单个建筑构件来说，在考虑构件作用的同时，还有维修费用与换新构件费用之间的比较问题。在详细的评估之后，通过选择较好的维修技术，结构一般是可以恢复的，然而建筑物越大，损伤就越严重，全部替换的构件也就越多。除了考虑高温作用外，还应考虑化学气体对构件的影响。
当火灾较为严重时，由于温度差异引起的热应力会使结构变形或使混凝土结构产生裂缝，这些变形和裂缝往往是不可逆的，甚至在火灾没有直接影响的区域也会产生。因此在火灾后，应对建筑物进行全面检查，尤其是遭受严重火灾的地方，检查结果可以用来判断：
1．不通过任何检测手段，便可发现有相当大的残余变形；
2．在局部或很大范围内产生了严重损害结构的变形；
3．产生了需要修补的裂缝，和由于无黏结预应力筋的滑动或锚具损伤、有黏结预应力黏结的损伤导致的预应力混凝土构件承载能力的下降。
即使变形较小的构件，如受压构件，也将受到附加应力的损害，这种附加应力是由于较大的偏心矩引起的弯矩和逐渐增大的二次作用效应。结构中刚性较大的构件可以减小主要构件变形的可能性，但在产生较小的变形时也会引起作用力的重分布，这就是火灾后不断增大的二次作用效应。
残余变形通常在支座处产生有害的应力，该应力可以将附加的力传给周围的构件。当支座为可动时，由于支座的设计支撑点已经发生变化，因此应对支座允许移动方向和其垂直方向进行分析，此时可能会在横截面上产生弯矩、扭矩以及不断增大的二次效应。
精确的荷载分布计算是不现实的，也不应该将时间过多地花费在这方面。在根据计划程序对荷载进行评估时，应该留有一定的富余。对于外部施加的使用荷载至少要满足现行规范的规定。此外，在计算恒荷载时，还应该将维修的重量考虑进来。
(二)混凝土结构的火灾损伤因子
混凝土火灾损伤因子可以根据温度轮廓线从混凝土受压部分的温度来加以确定，如图3－2－53所示。其过程是先根据混凝土的颜色是否变成粉红，确定混凝土温度达到300℃的深度，然后外推哪些部分的混凝土温度尚未达到100℃，这样就可以确定出混凝土受压部分的平均损伤因子。如果混凝土的温度低于100℃，则认为其损伤因子为1．0；如果混凝土温度在100℃～300℃之间，则认为混凝土的损伤因子为0．85；当混凝土温度在300℃～500℃之间认为其损伤因子为0．4；如果混凝土温度超过500℃，则认为损伤因子为0．0。
对于钢筋混凝土结构来说，很有必要确定钢筋与混凝土之间的黏结与锚固损伤因子，但这个问题就比较复杂，因为它不仅与温度分布有关，而且与钢筋的种类和直径、骨料种类、截面尺寸和混凝土的抗压强度均有关系，此外一些连接件和约束也对黏结锚固产生影响。目前对黏结锚固损伤的定义较为保守，当钢筋温度在100℃～300℃之间变化时，可取0．7；但在温度较低，钢筋直径小于12mm，混凝土抗压强度在2530N／mm2～30N／mm2变化，骨料是石灰质的或轻骨料，钢筋被箍筋约束的情况，黏结锚固损伤因子可取0．8或更大一些。
(三)混凝土的开裂
当混凝土暴露于火中时，混凝土将出现各种裂缝。高温对整个建筑的作用，将使混凝土产生严重开裂，并且通常贯穿构件。由于温度分布不同，也使裂缝在混凝土截面的不同位置情况不同，裂缝还沿着钢筋开展。因为骨料与水泥浆体的热膨胀系数不同，这样就在混凝土内部产生应力并形成内部裂缝，当用冷水灭火时，这种裂缝更加严重，并多是平行于试件表面的，其对混凝土造成的损伤远大于火灾直接产生的影响，尤为严重的是这些裂缝经常使钢筋的保护层剥落。
(四)钢筋混凝土
由于高温下混凝土的强度、钢筋的强度以及它们之间的黏结强度等均有不同程度的下降，所以钢筋混凝土构件在高温下其承载能力将降低，承载能力降低程度可根据构件所受的最高温度、瞬态温度改变以及火灾持续时间等来决定。如果钢筋的强度或延性降低很多，必须用附加新的钢筋来保证钢筋混凝土构件的功能作用。在设计维修构件时，应注意附加钢筋的用量、间距能满足规范要求并便于操作，同时应保证钢筋要有足够的保护层厚度。
一个比较特殊的问题是抗剪钢筋的布置问题，这对于单根柱子或单根梁是不难处理的，但对于整体浇筑的梁板结构则是很难与现行规范相一致。为了使抗剪箍筋尽量密一些，就必须将梁边的板钻透以布置箍筋，这必然影响梁的受压区强度和板的抗剪切能力，同时意味着混凝土板中的许多钢筋要被剪断。
(五)预应力混凝土
火灾对预应力混凝土的影响较大，因此对灾后的预应力构件的剩余承载能力的分析就更为重要。即使温度不是太高，预应力的损失也是很明显的，因此在确定构件能否重新利用以前，一定仔细检测火灾后的构件情况等。除非原始设计对预应力损失考虑很高时才考虑直接维修；在一般情况下，与钢筋混凝土构件不同，很少直接对预应力构件修复。如果可以修复，一般将预应力结构改为钢筋混凝土结构，将预应力筋作为普通钢筋使用，并另加一些钢筋或钢筋网，这尤其适合于板。另一种方法是附加预应力钢筋，并尽可能将其与原有构件黏结在一起，这种方法比较适合于梁。对于预应力混凝土结构，对其剩余承载力的分析是非常重要的，因为预应力构件是整个建筑物最敏感的部件之一，损伤后的构件是否必须替换，最好和修复的方案比较一下再作决定。