探析房屋火災后結構檢測鑒定與抗震性能

李平

（深圳中建院建筑科技有限公司 廣東深圳 518063）

0 引言

隨著人類社會的不斷發展進步，世界人口總數逐年增加，各國追求GDP的發展以及人們為了更方便快捷的生活方式而給環境帶來了一定的破壞。近幾十年以來，國內外研究學者對火災中房屋住宅鋼筋混凝土的結構在高溫下的反應、損傷鑒定及維護修理等問題進行了許多研究，此外，自然災害地震的頻繁出現，火災也成為人類房屋建造的一個重要的考慮因素。本文主要從多個方面對房屋火災后結構檢測鑒定與抗震性能進行了一定的分析，以確保房屋建造的質量。

1 工程簡介及火災作用下鋼筋混凝土結構受損情況分析

1.1 工程簡介

例某一車間的首層、第二層是鋼筋混凝土框架結構，第三層是門式鋼架，基礎為預應力管樁基礎，建設面積約16000m2，在完工使用后，將首層作為倉庫、第二層以及第三層作為生產車間。車間結構平面為矩形，首層的層高5m，第二層的高度4.8m，第三層的高度5.7m，進深大約8.3m。假設某日，該車間一層發生了火災，大火延續的時間為9h，但是火苗并沒有向該車間的二層以及三層蔓延，火災面積達到3500m2。

1.2 火災中鋼筋混凝土結構受損情況及因素

1.2.1 鋼筋混凝土受損情況

在火災中鋼筋混凝土梁通常處于三面受火狀態，梁底部為直接受火面，且大部分直接受火面皆為梁底部，也就是梁底受拉區。受火影響時，大部分情況下火勢會導致跨中區域出現橫斷裂縫，沿梁的縱向鋼筋方向出現縱向裂縫。混凝土梁底部及兩側面開裂、剝落并露筋。發生火災時，樓板和墻壁是最不利的位置，通常板底表面的溫度會在相對較短的時間內迅速升至600°C，從而導致板底開裂。預應力空心板的主要增強材料是冷拔低碳鋼絲。火災后，鋼和混凝土之間的粘結更容易破裂，預應力的損失也更大。因此，預應力空心板通常是火災中受損最大的組件。

1.2.2 構件承載力下降因素分析

（1）混凝土材質類型：①輕質混凝土，高溫冷卻后抗壓強度降低最小。②硅質骨料混凝土，高溫冷卻后抗壓強度降低最大。③位石灰巖骨料混凝土，此種則降低程度屬前二者之間。

（2）受火時間與強度。受壓區混凝土的平均溫度隨著受火溫度和時間的增加而變高，二者屬于正相關系。剩余部位抗壓強度則降低，構件抗震能力隨之降低。

（3）構件的截面寬度。鋼筋混凝土構件的橫截面形狀和橫截面寬度極大地影響著鋼筋混凝土構件的橫截面中的受火面積和溫度分布。如果截面寬度較大并且一側暴露于火中，高溫下受壓區內混凝土內部的溫度相對較低，冷卻后壓縮區內混凝土的平均強度則較高。

2 結構檢測與鑒定

2.1 結構檢測

2.1.1 外觀檢測

勘察構件表面損傷，主要是了解混凝土表面裂紋裂縫、松散顆粒、疏松狀況及裸露筋條情況，錘擊聲特征、構件的變形情況等。以此初步估算出火災發生時的溫度，推斷構件損傷的大概程度。該項工作應全面、認真、細心、且有據可查，勘察后仔細記錄在案。如上所述的工程案例中，相關工作人員可以通過詢問方式勘察現場，了解火災的整個過程，對火災現場現狀進行初步的掌握，觀察結構損傷的程度，并了解火災全過程中細部要點，同時，根據火災過程和建筑構件的表面狀況等內容，判斷并大致確定著火溫度、火勢范圍以及火災的持續時間。

2.1.2 取樣檢測

構件損傷的檢測結果是可靠識別的基礎，采樣應分類，重點關注混凝土的碳化、混凝土受高溫影響的深度，即燒損層厚度、混凝土的實際強度、鋼筋的力學性能指標。結合以上工程實例：火災后，應檢查損壞程度或溫度引起的損壞，看構件是否有裂縫、變形和位移。同時，還要檢查混凝土是否有松動、保護層剝落等現象。確定損傷程度，對構件和結構進行火災損傷分析。如有必要，應對混凝土構件進行力學、工藝性能和混凝土構件變形等測試，以確定房屋的結構損傷程度。

2.2 鑒定

（1）首先確定建筑物的危險程度，并提出臨時的緊急加固措施，以防止由于風、振動等其他外力原因而引起整體或部分倒塌。

（2）火災間接損傷構件鑒定。這些類型構件損傷的原因主要是是由關節點側向位移引起的。一般來說裂縫只發生在梁柱節點處，構件的材料性能基本上沒有改變，該識別方法可參照現行《建筑物可靠性評價標準》，對裂縫變形情況進行分析和評價。

（3）火災直接損傷構件鑒定。外觀檢查中沒有裂紋，錘擊聲與金屬混響混凝土一樣響，保護層未碳化，并且通常認為該構件是完整的。如果只有細微的裂縫，其余與上述相同，則裂縫是由于高溫下混凝土中的火和冷水突然收縮而引起的，可以修復。構件的混凝土保護層具有裂紋、松動、鋼筋松動和構件過度變形的情況。這些現象表明，構件表面的混凝土已損壞，必須進行加固。

3 火災后抗震性能分析

圖1為該車間的結構空間模型，從圖中可以清晰地看出該車間的層次性。

圖1 車間的結構空間模型

抗震性能的分析需要充分考慮梁、柱的剛度和在一樓車間的火勢，并使用這個項目作為一個計算模型進行一定的最大位移前后結構火災下地震分析。通過分析可知，火災后結構剛度受到了一定程度的影響，剛度有所下降，導致結構自震周期增加。同時，頂點也有一定的位移，增加了約15%。在第一層，頂點的水平層之間也有一定的位移，位移增加約16%，縱向位移增加14.2%，計算結果如表1所示。

表1 計算結果

以上分析以及表1中可以看出，火災發生后，廠房車間的抗震性能大幅度下降，地震反應增強，薄弱層位置存在一定偏移的可能性。火災后結構抗震設計需要對結構的抗震性能進行一定的評估，同時會火災后剩余結構的加固策略進行調整，才能有效地對其進行修復，提高其在修復過程中的抗震性能。

4 房屋結構加固對策與建議

4.1 全面質量管理的思想

全面質量管理，即在建筑工程項目施工過程中，應當實行全面、整體和全員皆參與其中的質量管理。需要項目個參與方對每一個環節都不能疏忽怠慢，必須完全落實責任人承擔，從源頭抓起，全過程推進，這樣才能保證質量。

4.2 加強建筑材料的質量管理控制

建筑材料質量控制主要體現在以下四個環節：①材料采購。②材料購入后續需要進行檢驗質量是否合格。③材料使用過程保管。④施工時材料的使用。材料的采購要符合國家政府的文件規定。材料進場時，必須依據供應材料計劃以及相關標準進行嚴格的試驗及檢驗，禁止出現濫竽充數，偷工減料，缺斤少兩的現象。項目應安排專人進行材料的保管和使用，合理管理材料，組織材料使用，減少材料損失。土建工程施工質量擔保工作職責涉及內容繁雜且數量龐大，需要具備相應靈活應對性及專業性，因此應做到嚴格篩選質量管理人員及項目總承包單位，以確保房屋整體設計結構安全合理，減少火災、地震帶來的損失。

4.3 建立完善的質量管理體系

在建筑項目實施過程中，各方責任主體皆承擔著不同的義務和質量責任。為了有效地進行系統和全面的質量控制，項目實施的整體負責單位必須負責建設項目質量控制體系的建立和運行以及質量控制的實施。

4.4 加強施工隊伍建設

施工質量控制人員的素質的高低直接影響了建筑工程施工質量，此外，土建的施工質量還取決于施工人員技術水平的高低。目前，在我國施工現場的土建施工人員多為外來務工人員，質量控制人員因地域不同，所受教育不同，人員的施工素質也良莠不齊，存在極大地不固定性，技術水平高低參差不齊。尤其是在使用新材料、新技術、新工藝時，加強對施工人員的教育培訓是十分必要的。土建工程參與的直接施工人員需要具備豐富的實踐經驗以及過硬的相應的理論基礎。遵循質量管理體系并確保在其統一指揮下，質量控制人員應強化施工隊伍素質建設，加強原材料管理控制，在保證安全、質量、工期、費用等的情況下，進行質量控制，努力打造符合國家標準規定和合同約定的品質工程。

5 結束語

本文主要通過對某車間的工程概況以及火災發生以后，該車間的結構檢測和鑒定進行了分析，并對火災以后的結構框架進行了抗震性能的對比，通過火災前后抗震性能的比對，得出相應的結論：即在火災后，一些結構在不同程度上發生了橫向與縱向的位移，同時它的抗震效果要遠遠低于火災前的抗震性能，需要通過相應地修復，提高其抗震性能。基于以上提出了房屋火災后結構檢測，包括結構檢測與外觀檢查。給出了鑒定方式，包括建筑物危險性程度鑒定、火災間接損傷構件鑒定、火災直接損傷構件鑒定。進而提出幾項切實可行的建議對策：①首先提出全面質量管理的思想；②要加強建筑材料的質量管理控制；③建立完善的質量管理體系；④加強施工隊伍建設。