某汽車修理廠主體工程火災(zāi)災(zāi)后結(jié)構(gòu)損傷鑒定

曹先華 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230032）

1 工程概況

某汽車修理廠主體工程建筑面積約2310m2，為2層框架結(jié)構(gòu)，平面呈矩形，幾何平面尺寸為41.28×32.48m，沿東西方向布置7根框架柱，柱距主要為6.8m，沿南北方向布置4根框架柱，柱距分別為8.5m、6.0m、8.5m，一層層高為 7.0m，二層層高為5.2m，基礎(chǔ)類型為獨(dú)立基礎(chǔ)，屋面為現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度為7度（第一組），地震加速度為0.10g。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為獨(dú)立基礎(chǔ)，持力層為b層粉質(zhì)粘土層，地基承載力特征值fk=280kPa。基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度均為C20，上部結(jié)構(gòu)框架柱及各層梁、板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度均為C20。工程于1993年1月開(kāi)工建設(shè)，1994年12月主體結(jié)構(gòu)竣工。

該汽車修理廠主體工程于2014年12月18日凌晨1時(shí)39分發(fā)生火災(zāi)。為了解過(guò)火區(qū)域結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損狀況，確保結(jié)構(gòu)安全使用，該汽車修理廠擬委托筆者所在單位對(duì)該工程進(jìn)行檢測(cè)鑒定。

2 檢測(cè)鑒定結(jié)果

2.1 火災(zāi)調(diào)查

2.1.1 火災(zāi)概況

根據(jù)消防大隊(duì)提供的火災(zāi)事故認(rèn)定書知：該汽車修理廠主體工程于2014年12月18日凌晨1時(shí)39分發(fā)生火災(zāi)，凌晨3時(shí)30分明火基本被撲滅，持續(xù)時(shí)間約2h，過(guò)火區(qū)域除東、西端兩個(gè)樓梯間外基本覆蓋整個(gè)二層，過(guò)火面積約690m2，滅火方式為噴水滅火，主要燃燒物為紡織品、鞋、紙張等物品，起火部位位于操作室北側(cè)西面電腦桌位置，起火原因疑為電器故障。

2.1.2 火災(zāi)后現(xiàn)狀調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)基本完好，未發(fā)生改動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘，過(guò)火區(qū)域除東、西端兩個(gè)樓梯間外基本覆蓋整個(gè)二層。由于二層放置大量貨架，貨架上的物品基本燃燒完畢；大部分過(guò)火區(qū)域柱、梁、板構(gòu)件表面抹灰砂漿層脫落，混凝土表面多呈灰白色。

2.2 火場(chǎng)局部最高溫度判定和火災(zāi)(高溫)影響區(qū)域劃分

過(guò)火區(qū)域鐵質(zhì)貨架及鐵質(zhì)電扇均軟化，中部北側(cè)窗戶玻璃軟化。根據(jù)火災(zāi)的燃燒物、持續(xù)時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)殘留物及燒損梁板構(gòu)件混凝土的爆裂、剝落、露筋、混凝土顏色、裂縫情況等因素，綜合判定本次火災(zāi)火場(chǎng)局部最高溫度在700℃以上。根據(jù)混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)，結(jié)合火場(chǎng)局部最高溫度判定過(guò)火區(qū)域大部分梁、柱、板構(gòu)件表面溫度在500℃左右。

對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行普查，根據(jù)受火災(zāi)(高溫)影響程度不同劃分為影響嚴(yán)重區(qū)域(以下稱一類區(qū)域)、受火災(zāi)(高溫)影響相對(duì)較小區(qū)域(以下稱二類區(qū)域)、火災(zāi)波及但基本未受損區(qū)域(以下稱三類區(qū)域)。火災(zāi)影響區(qū)域劃分見(jiàn)圖1所示。

圖1 火災(zāi)影響區(qū)域劃分示意圖

2.3 火災(zāi)(高溫)對(duì)鋼筋力學(xué)性能的影響

火災(zāi)作用后鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等隨火災(zāi)(高溫)作用時(shí)鋼筋溫度的升高而降低。根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS252：2009)附錄G，HRB335鋼筋高溫冷卻后強(qiáng)度應(yīng)折減，構(gòu)件表面溫度達(dá)到500℃冷卻后，HRB335鋼筋屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為0.9。

2.4 混凝土強(qiáng)度

現(xiàn)場(chǎng)采用鉆芯法對(duì)受火災(zāi)嚴(yán)重影響區(qū)域（一類區(qū)域）內(nèi)15個(gè)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)構(gòu)件鉆取1個(gè)直徑75mm的芯樣，加工時(shí)將芯樣上混凝土受影響層切除，將芯樣切割、封平后加工成高徑比為1∶1的試件試壓，芯樣試件試壓后的強(qiáng)度換算值匯總于表1。

芯樣試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果匯總表 表1

2.5 火災(zāi)后混凝土梁、板變形

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，過(guò)火區(qū)域各梁、板構(gòu)件均無(wú)可見(jiàn)下?lián)犀F(xiàn)象，梁、板構(gòu)件均無(wú)明顯變形。

2.6 火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件灼燒損傷及綜合檢測(cè)評(píng)級(jí)

混凝土構(gòu)件受火程度不同，外觀有較大差異，表面顏色出現(xiàn)黑、粉紅、土黃色、灰白色等不同顏色變化，錘擊時(shí)，過(guò)火嚴(yán)重部位出現(xiàn)聲悶、聲啞，且表面留下痕跡，局部出現(xiàn)混凝土脫落、露筋現(xiàn)象，災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)較多裂縫。火災(zāi)對(duì)鋼筋混凝土的影響主要表現(xiàn)在混凝土截面變小、鋼筋與混凝土的握裹力指標(biāo)下降，鋼筋握裹力主要由水泥膠體吸附、粘著摩阻、機(jī)械咬合三部分組成，隨著鋼筋混凝土構(gòu)件表面溫度的升高，鋼筋與混凝土之間握裹力很快降低，其中光圓鋼筋的握裹力降低更快。

火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步檢測(cè)評(píng)級(jí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件燒灼損傷、變形、開(kāi)裂（或斷裂）程度按下列標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定損傷狀態(tài)等級(jí)。構(gòu)件損傷初步檢測(cè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下。

①Ⅱa級(jí) 輕微或未直接遭受燒灼作用，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能未受或僅受輕微影響，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施。

②Ⅱb級(jí) 輕度燒灼，未對(duì)結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生明顯影響，尚不影響結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)采取提高耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施。

③Ⅲ級(jí) 中度燒灼尚未破壞，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，明顯變形或開(kāi)裂，對(duì)結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取加固或局部更換措施。

④Ⅳ級(jí) 破壞，火災(zāi)中或火災(zāi)后結(jié)構(gòu)倒塌或構(gòu)件塌落；結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?zé)茡p壞、變形損壞或開(kāi)裂損壞，結(jié)構(gòu)承載能力喪失或大部喪失，危及結(jié)構(gòu)安全，必須立即采取安全支護(hù)、徹底加固或拆除更換措施。

該汽車修理廠主體工程省直機(jī)關(guān)汽車修理所主體車間二層過(guò)火區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀特征、燒傷情況及受損評(píng)級(jí)詳細(xì)見(jiàn)表2、表3、表4。

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評(píng)級(jí)結(jié)果 表2

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評(píng)級(jí)結(jié)果 表3

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評(píng)級(jí)結(jié)果 表4

2.7 構(gòu)件受損狀況評(píng)價(jià)

2.7.1 框架柱

過(guò)火區(qū)域內(nèi)框架柱粉刷層均脫落或部分脫落，表面有裂紋網(wǎng)，尚無(wú)明顯變形，錘擊聲音悶啞、留痕，混凝土強(qiáng)度降低，個(gè)別構(gòu)件箍筋露出，受火災(zāi)影響明顯，初步評(píng)級(jí)結(jié)果均為Ⅲ級(jí)。

2.7.2 框架梁

過(guò)火區(qū)域內(nèi)3根梁保護(hù)層混凝土局部崩落，主筋、箍筋局部外露，過(guò)火區(qū)域其他梁構(gòu)件粉刷層均脫落或部分脫落，表面有裂紋網(wǎng)，尚無(wú)明顯下?lián)希N擊聲音悶啞、留痕，混凝土強(qiáng)度降低，受火災(zāi)影響明顯，初步評(píng)級(jí)結(jié)果均為Ⅲ級(jí)。

2.7.3 現(xiàn)澆板

過(guò)火區(qū)域內(nèi)2塊現(xiàn)澆板板底保護(hù)層混凝土局部崩落，板底鋼筋外露，外露受力鋼筋混凝土握裹力基本喪失，過(guò)火區(qū)域其他現(xiàn)澆板構(gòu)件粉刷層均脫落或部分脫落，表面有粗裂紋網(wǎng)，部分構(gòu)件明顯開(kāi)裂，尚無(wú)明顯下?lián)希N擊聲音悶啞、留痕，混凝土強(qiáng)度降低，受火災(zāi)影響明顯，初步評(píng)級(jí)結(jié)果均為Ⅲ級(jí)。

3 結(jié)論及建議

①該工程火災(zāi)影響區(qū)域基本全覆蓋二樓，一類區(qū)域?yàn)槭芑馂?zāi)(高溫)影響較重區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件受損較大；二類區(qū)域?yàn)槭芑馂?zāi)(高溫)影響相對(duì)較小區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件受損較小；三類區(qū)域?yàn)榛疚词軗p區(qū)域。

②一類區(qū)域抽檢二層柱芯樣試件混凝土抗壓強(qiáng)度值在11.3MPa～26.3MPa之間；一類區(qū)域二層頂梁芯樣試件混凝土抗壓強(qiáng)度值在10.9MPa～43.3MPa之間。

③Ⅲ類構(gòu)件屬中度受損構(gòu)件，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，對(duì)結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)進(jìn)行可靠的加固處理；Ⅱ類構(gòu)件屬輕度受損或基本未受損構(gòu)件，可采取提高耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施。

④上述受損構(gòu)件應(yīng)及時(shí)采取有效措施進(jìn)行加固處理，在未進(jìn)行有效加固處理前應(yīng)暫停使用。