某建筑火災后檢測鑒定與加固設計方案研究

楊永生+孫紅+佟舟

1.沈陽建筑大學學報編輯部， 2.沈陽建筑大學科技處3. 沈陽城市建設學院土木工程系

【摘 要】現澆鋼筋混凝土框架結構在遭受火災后， 受到高溫的影響， 混凝土、鋼筋等材料會發生化學變化， 各種力學性能指標均會發生較大變化， 導致整體結構產生損傷。某四層鋼筋混凝土框架結構遭受火災長達15小時，筆者通過對火災現場進行應急排查、火災溫度判斷、初步劃分過火樓層區域，進行構件檢測等工作，根據構件的損傷程度及特點進行綜合鑒定評級。最后，對不同等級的受損構件提出相應的修復加固措施，以期對類似結構遭受火災后的檢測加固工作提供借鑒。

【關鍵詞】：火災；檢測；現澆鋼筋混凝土結構；修復加固

建筑結構的安全性、可靠性是結構的重中之重，火災后的建筑物是否安全可靠關系重大[1]。因此， 對火災后結構的安全性檢測和鑒定， 并提出經濟、適用而又能滿足使用要求的加固方法， 是十分必要的[2-4]。筆者通過現場檢測火災后某現澆鋼筋混凝土結構，初步勘察與檢測工作完成后，對火災后結構構件初步鑒定評級并劃分了燒傷類別，找出結構目前存在的問題，并提出改造措施及建議，為完善混凝土結構加固設計規范和磚混結構房屋改造技術規范提供了借鑒，并可供同類工程的設計與加固施工參考。

1.工程概況

某商貿城建于1996年，總建筑面積為46481.7m2，建筑高度為20.000m。該工程地下一層，地上四層，地下一層為消防水池及配電室，一層、二層、三層、四層為營業廳。該工程為現澆鋼筋混凝土框架結構，樓板及屋面板采用鋼筋混凝土井字樓蓋，柱基礎采用現澆鋼筋混凝土獨立柱基礎?；A、構造柱采用C15混凝土，一層框架柱采用C25混凝土，二層、三層、四層框架柱及所有層梁板均采用C20混凝土。鋼筋為Ⅰ級鋼和Ⅱ級鋼及冷軋帶肋鋼筋（LL550）， 冷軋帶肋鋼筋主要用于各層樓板、屋面板、樓梯板的受力鋼筋及分布鋼筋。外圍護墻為300mm厚粉煤灰燒結大孔空心磚，電梯井、排煙豎井圍護墻為240mm厚粉煤灰燒結空心磚。該商貿城于2008年4月14日發生火災，導致該工程結構構件受損嚴重，故委托某工程質量檢測中心對該工程結構火災受損情況進行檢測鑒定，并提出加固處理方案。

2.檢測結果

2.1現場勘察檢測

該商貿城工程火災延續時間約為15個小時，過火區域為地上四層全部區域。部分柱和樓板混凝土開裂、脫落、露筋，屋面個別板塌落，少數梁混凝土脫落、露筋，個別梁開裂；一層、三層、四層結構構件火災受損嚴重，二層受損較輕；內部結構構件火災受損嚴重，建筑四周受損相對較輕。內部結構地面堆放物品較多處火災受損嚴重，地面堆放物品較少處受損相對較輕。局部樓梯破壞嚴重，多數梯板斷裂、混凝土脫落、露筋，個別梯柱斷裂。填充墻開裂破損嚴重，窗子完全破壞已拆除，部分外飾面破損脫落。部分柱、梁、板、樓梯、填充墻等結構構件的燒灼損傷情況如圖1～圖3所示。

2.2構件混凝土殘余強度

現場初步勘察與檢測工作完成后，對火災后結構構件初步鑒定評級并劃分了燒傷類別，現場采用鉆芯法對火災后不同類別、不同強度等級的柱、梁、板構件混凝土殘余強度及燒傷深度進行了檢測，全樓共鉆取了359個混凝土芯樣，統計檢測結果得出：火災后一層梁試壓強度最大值為24.7MPa，最小值為13.9 MPa，平均值為18.6 MPa；一層樓板試壓強度最大值為28.4 MPa，最小值為19.7 MPa，平均值為23.5 MPa。二層柱試壓強度最大值為29.6MPa，最小值為19.5MPa，平均值為23.9 MPa；二層梁試壓強度最大值為27.8MPa，最小值為14.4MPa，平均值為22.1 MPa；二層樓板試壓強度最大值為27.5 MPa，最小值為19.3 MPa，平均值為22.7MPa。三層柱試壓強度最大值為23.6MPa，最小值為13.3MPa，平均值為17.5MPa；三層梁試壓強度最大值為26.2MPa，最小值為13.1MPa，平均值為18.6MPa。四層柱試壓強度最大值為23.3MPa，最小值為13.0MPa，平均值為17.2 MPa；四層梁試壓強度最大值為28.8MPa，最小值為13.2MPa，平均值為19.7 MPa。

2.3構件鋼筋殘余強度抽檢

現場初步勘察與檢測工作完成后，現場對柱、梁、板鋼筋殘余強度進行了取樣檢測，統計后發現，除初步鑒定評級Ⅳ類柱鋼筋強度不符合GB/T1499.2-2007標準要求外，其他柱、梁、板抽檢鋼筋分別符合標準GB/T1499.2-2007和GB 13788-2008的要求；Ⅳ類柱鋼筋屈服強度和抗拉強度比標準要求分別降低了20.9%和18.7%。

3.火災后結構構件鑒定評級

3.1初步分類評級標準

根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252：2009）的規定，火災后結構構件的初步鑒定評級，應根據構件燒灼損傷、變形、開裂（或斷裂）程度評為4個損傷類別的狀態等級（見表1）。

3.3詳細鑒定評級標準

根據《火災后建筑結構鑒定標準》（CECS252：2009）的規定，火災后結構構件的詳細鑒定評級，應根檢測鑒定分析結果評為b、c、d共3個等級，具體評級標準詳見表2。

3.3鑒定評級結果

商貿城火災燒損構件詳細鑒定評級表3。

4.加固處理建議

（1）結構各樓層火災過火區域評為Ⅱa類的柱、梁、板混凝土構件，可實施混凝土表面防護材料進行耐久性防護。結構各樓層火災過火區域評為b級的柱、梁、板混凝土構件，可剔除受火災燒損影響的混凝土層，施抹高強聚合物修補砂漿修復至原設計截面，并采用碳纖維布加固，最后施抹M10水泥砂漿20mm厚進行耐久性防護。結構各樓層火災過火區域評為c級、d級的柱、梁混凝土構件，應做好支頂防護，剔除受火災燒損的混凝土層，可采用增大截面法加固，或澆筑高強無收縮灌漿料或細石混凝土加固至原設計截面。結構各樓層火災過火區域評為c級、d級的混凝土樓屋面板，建議拆除更換。天井內扶梯及挑臺、所有樓梯應全部拆除更換。評為d級的填充墻、門窗、外飾面應全部拆除更換。

（2）結構各樓層火災過火區域柱、梁、板、樓梯等混凝土構件具體加固修復方案詳見加固修復施工圖紙。經按上述加固處理方案精心施工實施后，該建筑物過火區域受損結構構件的可靠性可完全恢復，按原設計功能正常使用。結構各樓層火災后加固處理宜由下向上，先柱梁后板進行，嚴重損壞構件或需更換構件，修復中應加支承，采取安全措施。

參考文獻：

[1] 孫永民，陸建勇.某框架結構火災檢測鑒定與處理[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2005，37（3）：370-374.

[2] 陳大川， 胡海波. 混合結構火災后的檢測與加固[C].第八屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議論文集（下冊） . 北京： 中國建材工業出版社， 2006.

[3] 袁慶華.火災后建筑結構受損程度的鑒定及實例[J].工程質量分析，1997（ 2） ： 42-47.

[4] 李耀莊，唐毓，曾志長.鋼筋混凝土結構抗火研究進展與趨勢[J].災害學，2008，23（1） ： 102-107.

基金項目：

國家自然科學基金資助項目（51178275）；沈陽市科技計劃基金資助項目（F11-165-9-00）

作者簡介：

楊永生（1981—），男，碩士，工程師，主要從事結構工程方面的研究.