某鋼框架結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定

安貴倉(cāng)，張?zhí)粒瑮顕?guó)江，劉恒鎮(zhèn)

（甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種高樓大廈矗立在城市中央，但與此同時(shí)建筑工程事故頻頻發(fā)生，其中包括建筑火災(zāi)。建筑物一旦發(fā)生火災(zāi)危害極大，如果不能及時(shí)撲滅，將造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)于火災(zāi)后的建筑后續(xù)使用的界定也至關(guān)重要，因此需要對(duì)火災(zāi)后的建筑物進(jìn)行檢測(cè)鑒定，確定建筑物的安全性，為后期加固處理做好可靠基礎(chǔ)［1］。本文系統(tǒng)地介紹了混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定的詳細(xì)程序，以及如何對(duì)建筑物進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí)，可供類(lèi)似的工程參考。

1 工程概況

某鋼框架結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房位于青海省西寧市某縣。該廠(chǎng)房設(shè)計(jì)于 1987 年，建成于 1988 年，為 10 層鋼框架結(jié)構(gòu)，柱為圓形鋼管混凝土柱，鋼管外徑 650 mm，壁厚 10 mm，內(nèi)部混凝土芯柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C28，梁為工字鋼鋼梁，規(guī)格有 I56a、I50a、I40a、I32a 等，基礎(chǔ)為柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。該廠(chǎng)房地上 10 層的建筑面積為 8 870 m2。2017 年 12 月 26 日凌晨 5 時(shí)左右，由于 8 層導(dǎo)熱油管破裂，導(dǎo)致起火燃燒，造成該廠(chǎng)房 7～10 層部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)施受到損傷，該廠(chǎng)房災(zāi)后外觀照片如圖 1 所示。

圖1 廠(chǎng)房火災(zāi)后外觀圖

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查檢測(cè)情況

2.1 火作用調(diào)查

2017 年 12 月 26 日凌晨 5 時(shí)左右，由于 8 層 3-4/E-F 軸線(xiàn)區(qū)域設(shè)備導(dǎo)熱油管破裂導(dǎo)致起火燃燒。根據(jù)火災(zāi)后現(xiàn)狀調(diào)查、結(jié)構(gòu)表觀狀況、火場(chǎng)殘留物狀況判斷火災(zāi)分布范圍為 7 層 3-5/D-F 軸線(xiàn)區(qū)域，8 層 1-5/C-F 軸線(xiàn)區(qū)域，9、10 層 1-5/D-F 軸線(xiàn)區(qū)域，其中 8 層受損最嚴(yán)重。

2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設(shè)施受損檢測(cè)

通過(guò)外觀目測(cè)、錘擊回聲、開(kāi)槽檢測(cè)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損情況如表 1 所示。構(gòu)件及設(shè)施受損照片如圖 2～ 5 所示。

圖2 8 層 F/4 柱對(duì)接焊縫開(kāi)裂情況

圖3 8 層 F-E/4 墻下灼燒情況

圖4 8 層 2-4/F-E 鋼梁灼燒情況

圖5 8 層 F/1-4 軸墻體磚表面灼燒情況

2.3 火災(zāi)溫度推定

2.3.1 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(xiàn)推定

參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制定的 ISO 834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(xiàn)表達(dá)式如式（1）所示。

表1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設(shè)施受損情況

式中：T 為標(biāo)準(zhǔn)溫度，℃；T0為自然溫度，℃；t 為火災(zāi)經(jīng)歷的時(shí)間，min。

根據(jù)氣象資料，火災(zāi)發(fā)生時(shí)自然溫度為-10 ℃ 左右；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員陳述，火災(zāi)經(jīng)歷時(shí)間約1 h，根據(jù) CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［2］附錄 C，當(dāng)量升溫時(shí)間約 50 min，據(jù)此，計(jì)算推定火場(chǎng)最高溫度為：

2.3.2 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況推定各火災(zāi)區(qū)域最高溫度

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)殘留物、鋼構(gòu)件變形、混凝土構(gòu)件表面顏色變化，推定火場(chǎng)最高溫度。

經(jīng)檢測(cè)，鋼柱焊縫燒斷，鋼梁嚴(yán)重下?lián)稀⒆冃危指窳号で稀⑾乱砭壠矫嫱馐Х€(wěn)、扭曲，鋼梁漆皮燒光，混凝土板局部混凝土脫落、鋼筋暴露，板隨鋼梁下?lián)蠂?yán)重，混凝土板顏色呈粉紅色、土黃色。砌筑磚墻呈土黃色，表面裂紋密集、磚皮鼓起、開(kāi)裂，燒酥，輕敲脫落。

綜上所述，根據(jù) CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，火場(chǎng)最高溫度推定為 700～900 ℃。

2.3.3 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況推定混凝土板最高溫度

根據(jù) CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》附錄 C、E，推斷混凝土板受火表面曾經(jīng)達(dá)到的溫度為 700～800 ℃，內(nèi)部鋼筋曾經(jīng)達(dá)到的溫度為 400 ℃。

2.3.4 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況推定混凝土柱內(nèi)配鋼筋最高溫度

2.3.2 節(jié)推定火場(chǎng)最高溫度為 700～900 ℃，由于鋼材導(dǎo)熱性良好，且管壁較薄，故鋼管柱內(nèi)側(cè)最高溫度也接近相同的溫度。由于混凝土柱未直接受火灼燒，根據(jù) CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》附錄 C、E，推斷混凝土柱內(nèi)部鋼筋曾經(jīng)達(dá)到的溫度為 200～300 ℃。火災(zāi)作用調(diào)查表如表 2 所示。

表2 火作用調(diào)查表

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形

對(duì)廠(chǎng)房鋼框架梁撓度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表 3 所示。

表3 鋼框架梁撓度測(cè)量匯總表

2.5 混凝土板燒灼深度

采用錘擊的方法對(duì)過(guò)火構(gòu)件的燒蝕深度進(jìn)行檢測(cè)，其中 8 層 2-4/E-F 區(qū)域樓板混凝土脫落部位燒傷最大深度達(dá) 20 mm。

2.6 過(guò)火區(qū)域圍護(hù)系統(tǒng)

7～10 層 1-4/F 軸線(xiàn)墻體（燒結(jié)磚砌筑）磚呈淡黃色，表面開(kāi)裂，燒酥，輕敲脫落，窗框燒損、嚴(yán)重變形，塑料采光板燒光。7～10 層 5/C-F 軸線(xiàn)墻體窗戶(hù)完好。8 層 4/E-F 軸線(xiàn)電梯井砌筑磚墻土黃色，表面裂紋密集、磚皮鼓起、開(kāi)裂，燒酥，輕敲脫落，上部附有油罐燃燒后的殘留物。

3 鑒定結(jié)論

3.1 初步鑒定評(píng)級(jí)

通過(guò)初步調(diào)查構(gòu)件燒灼損傷、變形、開(kāi)裂（或斷裂）程度，建筑物火災(zāi)后損傷程度綜合評(píng)定如表 4～7 所示。

依據(jù) CECS252∶2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“CECS 252∶2009”），表 4 中評(píng)級(jí)為 Ⅲ、Ⅳ 的鋼管混凝土柱，混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.7，鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.90，鋼管屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.226；評(píng)級(jí)為 Ⅱa的鋼管混凝土柱，混凝土強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度、鋼管屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為 1.0。

依據(jù) CECS 252∶2009，表 5 中評(píng)級(jí)為Ⅲ、Ⅳ 的工字鋼梁屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.1；評(píng)級(jí)為 Ⅱa、Ⅱb的工字鋼梁屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為 1.0。

依據(jù) CECS 252∶2009，表 6 中評(píng)級(jí)為Ⅳ 的混凝土樓板，混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.4，鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)為 0.7；評(píng)級(jí)為 Ⅱa、Ⅱb的混凝土樓板，混凝土強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)為 1.0。

3.2 鑒定結(jié)論

該廠(chǎng)房 7 層③-⑤/ D- F 區(qū)域，8 層①-⑤/ C- F 區(qū)域，9、10 層 ①-⑤/ D- F 區(qū)域，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受火災(zāi)損傷嚴(yán)重，對(duì)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)安全及正常使用產(chǎn)生一定影響。

4 處理措施

根據(jù)鑒定結(jié)果，為保證火災(zāi)后該廠(chǎng)房繼續(xù)安全使用，建議對(duì)不同評(píng)定等級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行如下處理：①鑒定評(píng)級(jí)為 Ⅱa級(jí)、Ⅱb級(jí)的構(gòu)件采取提高耐久性的處理措施。②鑒定評(píng)級(jí)為 Ⅲ 級(jí)、Ⅳ 級(jí)的構(gòu)件，立即采取加固補(bǔ)強(qiáng)或拆除更換措施。

表4 火災(zāi)后鋼管混凝土柱鋼管初步鑒定評(píng)級(jí)表

表5 鋼梁初步鑒定評(píng)級(jí)

表6 火災(zāi)后混凝土樓板初步鑒定評(píng)級(jí)表

表7 過(guò)火區(qū)域圍護(hù)磚砌體墻初步鑒定評(píng)級(jí)表

5 結(jié)語(yǔ)

火災(zāi)后，該廠(chǎng)房的裝飾層燒毀，導(dǎo)致建筑材料的強(qiáng)度、性能、剛度等發(fā)生變化，直接影響構(gòu)件的承載力和耐久性［3］。如何正確地評(píng)估火災(zāi)后構(gòu)件的受損程度，確定合理的修復(fù)處理方案，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命顯得尤其重要［4］。本次檢測(cè)鑒定對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了詳盡的安全評(píng)級(jí)，根據(jù)評(píng)級(jí)不同對(duì)受損構(gòu)件采取拆除更換或加固維修等手段，以確保火災(zāi)后該廠(chǎng)房的安全使用和后期使用壽命，可供同類(lèi)建筑物火災(zāi)后處理借鑒［5］。