我之前一直在强调，生病了就去医院请专业的医生看病，房子出问题了就去请专业的工程师。医生不能根据网上只言片语的描述就诊断病情，同样，工程师也不能根据网上简略的信息就做出判断。 房子被火烧之后应该怎么办？还能不能接着用？需要拆除吗？还是需要维修？应该怎么维修？ 事实上，有专门的工程师负责这些问题。就像有专门的内科医生、骨科医生、儿科医生一样，工程师也分很多种，其中的 Forensic Engineer 就是专门做这些事情的。有些人说，Forensic Engineer 就是结构物的医生，诊断病情、治病救人。我们上课的时候教授说，与其说是医生，不如说更像是兽医。因为医生可以听取病人的反馈，但是结构物不会说话，所以 Forensic Engineer 的工作更像是兽医。 的确，高温会显著降低混凝土和钢筋的力学性能，但是，我们并不能准确的知道火灾中的火场温度到底达到了多少。仅对抵抗火灾来说，混凝土是非常好的工程材料之一，远远优于钢结构、木结构，全世界这么多混凝土结构，不是没有原因的。虽然火场温度的确很高，但是可能只是表面的混凝土达到了比较高的温度，内部的混凝土其实几乎没有受到影响。 混凝土是一种非常复杂的材料，大家都知道，混凝土其实是由水泥、砂子、石子等等复合而成的材料。如果所用的石子主要是石灰石，跟所用的石子都是石英石的混凝土，其强度随温度的变化明显不同，抵抗火灾的效果就有很大的区别。混凝土不一样，火灾的起因、强度、温度也不尽相同，所以必须要就事论事，按现场状况进行分析。 就建筑物的受影响范围来说，也要一个案例一个案例的单独分析。很多火灾并没有波及整个建筑物，可能只是在建筑物的某一部分或者某几个楼层，如何确定影响范围呢？比如三楼失火，紧邻它的四楼需不需要维修呢？五楼呢？影响范围到底有多大呢？ 如果混凝土结构其实没有受到多大影响，这时候进行大范围、高造价的加固，反而变成了劳民伤财；反过来，如果混凝土结构受到的影响比较严重，而这时候不管不顾，这就成了草菅人命。所谓的工程科学，就是在安全性和经济性之间寻找最好的平衡点，既要对公众的安全负责，又要对公众的钱包负责。 那究竟应该怎么做呢？如果你是一个 Forensic Engineer，受雇于业主负责此事，你应该怎么做呢？ 仅就结构安全方面来说，首先应该清理现场，把所有的活荷载移除，简单说，就是把建筑物内的家具、物品、各种重物都搬出来；其次要做一个彻底的视觉检查，看上去受损严重的区域，要考虑添加适当的临时支撑，防止建筑物进一步坍塌。 保证好安全问题之后，接着就要做一个初步的混凝土检测，一般可以用回弹锤做一个简单快速的普查。所谓的回弹锤，原理很好理解，不同强度、不同材质的混凝土，表面硬度也不一样，拿一个锤子敲上去，锤子回弹的幅度也不一样。比如你拿锤子敲钢板，会嘣的一声弹回来，但是你拿锤子敲豆腐，就不会弹回来。有专门的这种锤子，上面有刻度测量回弹幅度，有机械装置保证每次敲击的力度相同。根据试验的结果，我们可以大致知道，哪些混凝土几乎没受影响，哪些混凝土有问题，应该进一步检测。 接下来，一般会用 UPV 来做进一步的检测，所谓的 UPV 就是 Ultrasonic pulse velocity，测量的是超声波在混凝土中的传播速度。这个传播速度与弹性模量的平方根成比例，而弹性模量又与抗压强度的平方根成比例。质量好、强度高的混凝土，超声波的传播速度也快；反过来，因为火灾造成的质量差、强度低的混凝土，超声波的传播速度也慢。通过大规模的 UPV 检测，就可以筛选出哪些部位受损严重，受损的程度到底如何。 对于受损的部分，还可以利用 UPV 来测定受损的混凝土表层的厚度。 比如说，表面的混凝土已经被火灾破坏，而内部的混凝土还未受影响，因为火灾的时候内部的混凝土的温度还没有达到那么高的程度。那么我如何知道到底多厚的表层被破坏了呢？我可以把超声波的发射器和接收器都放在表面，然后测量超声波的传播时间。超声波可以沿着受损混凝土的表面传播，也可以先传播到完好混凝土的表层，然后沿着完好混凝土传播，再折射会受损混凝土表面。完好混凝土中的波速大于受损混凝土中的波速，我改变发射器和接收器的距离，得到不同距离相对应的时间。显然，距离很近的时候，受损混凝土中的传播要快，也就是图中的 path 1，当距离增大到一定程度，path 2 的传播就要快于 path 1 了。很简单的数学关系，就能求算出受损混凝土的厚度。（如果觉得很难理解，可以这样想，从你家开车去很近的地方，显然是走普通道路比走高速快，因为你还要绕路去高速入口；但如果是开车去很远的地方，显然是走高速更快，因为高速上节省的时间要远远大于绕路上高速浪费的时间。） 知道了受损混凝土的位置，知道了受损混凝土的程度，知道了受损混凝土的厚度，接下来就可以开始维修了。方法有很多种，比如说，可以把表面的受损混凝土全部凿除，然后用喷射高强混凝土重新喷涂结构表面，形成新的、高强度的混凝土表层。 对于混凝土结构中的钢筋，一般来说，因为混凝土抵抗火灾的性能很好，如果保护层厚度足够的话，一般钢筋不会有太大的问题，除非因为特殊情况，比如表层混凝土脱落，导致钢筋直接暴露在外面。对于钢筋的检测也有很多办法，比如测量电势差、GPR 雷达检测等等。如果认为钢筋有问题，可以考虑在喷涂的混凝土外面包钢板或者 FRP 进行加固。 混凝土保护层的厚度要求，除了耐久性、钢筋锚固的需求之外，很大程度上是出于防火考虑，比如 ACI 规范对于梁柱混凝土保护层厚度的最低要求是 1.5 英寸（38 毫米），也就是说，梁柱中的任何钢筋至少都要外包 38 毫米的混凝土。很多工程在设计、施工的时候，对混凝土保护层的厚度要求不够重视，认为无关紧要，这是非常错误的。混凝土对高温的抵抗能力非常强，少一点点混凝土，对于钢筋来说就是少了很多保护，千万马虎不得。 经过这样的检测、评估、加固之后，一般来说，火灾后的混凝土结构都能重新投入使用。虽然这样的检测加固花钱不少，但是相比盲目的拆掉重建而言，还是经济合理的。当然，对于普通的住宅、办公、旅馆等建筑物来说，结构造价并不是最重要的部分，建筑装饰装修的造价非常高昂，火灾后重新装饰装修，可能花的钱要远远多于结构检测加固的钱。 本文转载于知乎