某住宅樓爆炸事故后檢測鑒定及加固設計研究

李荷美，劉 佳，張藝晶

（河北省建筑科學研究院有限公司，河北 石家莊 050021）

0 引言

隨著時代的發(fā)展，鋼筋混凝土高層建筑越來越多，已逐步取代多層砌體結構房屋在人們心中的地位。但城市中依然存在大片老舊小區(qū)及大量砌體結構房屋。因房屋使用年限長久、水電暖管道老齡化、物業(yè)管理系統(tǒng)落后，而造成天然氣泄漏、密閉空間內可燃氣體爆炸的事故時有發(fā)生。事故對建筑結構造成了極大損傷，對居民的居住安全和經(jīng)濟影響很大。目前城市中老舊小區(qū)的砌體結構房屋多為磚混結構，因此針對此類建筑結構爆炸事故后的安全性檢測鑒定和維修加固處理的問題，已成為有關部門必須面對和解決的工作內容。

1 工程概況

河北省保定市某小區(qū)住宅樓為地下 1 層，地上 5 層的磚混結構，樓板形式為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，采用混凝土條形基礎，建筑物長 45.6 m，寬 17.9 m，總建筑面積約為 4 000 m2，于 2003 年左右建成。結構平面示意圖如圖 1 所示。

圖1 地下一層結構平面示意圖（單位：mm）

2015 年 3 月 29 日凌晨 0 時許，該建筑一單元地下室發(fā)生爆炸，爆炸沖擊力致使該建筑部分結構構件遭到不同程度的破壞。樓板上拱、門窗變形、玻璃破碎、室外停放的車輛亦受損嚴重，給小區(qū)居民造成了嚴重的財產(chǎn)損失。經(jīng)查明其爆炸原因系存放在地下室的裝修用稀料揮發(fā)所致。為了解該建筑爆炸后的結構安全性，保證其能夠繼續(xù)正常使用，某專業(yè)機構接受當?shù)亟ㄔO局委托，對該建筑進行了爆炸后房屋的檢測鑒定，并對后續(xù)加固處理制定了詳細的加固設計方案［1］。

2 檢測鑒定

2.1 損傷情況

爆炸對該建筑的影響區(qū)域主要位于地下一層和地上一層的 6～16×A～K 軸范圍內，對其它樓層的破壞影響程度較低。

2.1.1 嚴重損傷構件破壞情況

嚴重損傷構件主要位于地下一層 6～16×A～K 軸范圍內。可燃氣體爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊能量，導致部分隔墻倒塌，主體結構部分承重墻、頂板及圈梁產(chǎn)生起拱變形、裂縫、混凝土脫落、鋼筋外露等損傷。具有代表性的構件損傷情況如表 1 所示。

表1 地下一層部分構件損傷情況表

2.1.2 輕度損傷構件破壞情況

輕度損傷構件主要位于地上一層 6～16×A～K 軸范圍內。該區(qū)域內構件損傷情況主要為承重墻體開裂以及承重墻體與圈梁交接處開裂。部分承重墻體存在數(shù)條豎向裂縫，裂縫從墻體底部向上延伸，長度較短、上窄下寬，最大縫寬多在 0.5～1.5 mm 之間。部分承重墻體存在多條斜向裂縫，主要分布于墻體中部，長度較長，最大縫寬多在 0.2～3 mm 之間。部分地上一層承重墻體與地下一層圈梁交接處存在開裂現(xiàn)象。

2.1.3 圍護系統(tǒng)破壞情況

該建筑地上一層至地上五層 6～16×A～K 軸范圍內，部分門窗、吊頂、地磚等圍護系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的損壞。室內窗戶玻璃破碎，門框、窗框變形并與墻體連接處開裂，吊頂損壞，地板磚嚴重起鼓、斷裂，如圖 8 所示。

圖8 圍護系統(tǒng)破壞情況示意圖

圖2 8～11×B～F 軸頂板破壞形態(tài)

圖3 11～14×B～F 軸頂板破壞形態(tài)

圖4 6～8×F～H 軸頂板破壞形態(tài)

圖5 12～14×F 軸圈梁破壞形態(tài)

圖6 8～11×F 軸圈梁破壞形態(tài)

圖7 6～8×E 軸墻破壞形態(tài)

2.2 結構承載力復核驗算

根據(jù)該建筑原設計圖紙和爆炸后房屋安全性檢測鑒定結果建立模型。該建筑模型中各材料強度采用現(xiàn)場實測值，荷載布置依據(jù)現(xiàn)場實際情況及相關規(guī)范，各構件布置參考原設計圖紙。根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范，利用數(shù)值分析軟件對該建筑進行無損狀態(tài)下主體結構的承載力計算、校核。結果表明，在無損狀態(tài)及正常使用荷載條件下，該建筑部分墻體抗震承載力不足［4］。

2.3 檢測鑒定結論

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，該建筑部分承重構件存在損傷、較大變形以及承載力不滿足要求的情況，圍護系統(tǒng)也遭到嚴重破壞，爆炸受損構件對結構整體承載能力有極大影響［5］。在考慮建筑結構整體性的前提下，應對上述承重構件進行加固處理，并對圍護系統(tǒng)進行修繕。在該建筑嚴重損傷構件中，部分構件已喪失承載能力，存在較大安全隱患，需立即采取安全措施。

3 加固方案

該磚混結構的加固設計方案以爆炸后檢測鑒定報告為依據(jù)，綜合考慮施工的可行性和加固后的使用性，對損傷程度不同的各個構件，采用經(jīng)濟合理的加固方法進行加固，最終恢復該建筑結構的承載能力和正常使用功能［6］。修復加固設計的原則是在確保結構安全的情況下，盡量多的保留原結構部分，減少拆除工作量，降低加固成本。該住宅樓地下一層 6～16×A～K 軸范圍內結構加固設計方案如圖 9 所示。

圖9 地下一層6～16×A～K軸范圍內結構加固平面示意圖（單位：mm）

3.1 圈梁、頂板加固處理

由于地下一層 6～16×A～K 軸范圍內的圈梁、頂板均有不同程度的損傷，且大多數(shù)構件已不適于繼續(xù)承載，因此需對該范圍內的圈梁、頂板采用全截面置換的方法進行加固，圈梁、頂板的截面尺寸和鋼筋配置與原設計相同。加固施工前應對原構件卸荷并采取有效支撐，應注意隔開間剔鑿，隔開間澆筑。并應在混凝土強度達到設計等級后，再進行相鄰開間的剔鑿澆筑［7］。施工時采用靜力切割的方法進行拆除，優(yōu)先拆除受損嚴重的構件。剔鑿混凝土時應注意減少對相鄰結構構件及混凝土內鋼筋的傷害［8］。

3.2 墻體加固處理

對于倒塌的隔墻，重新砌筑。對于因爆炸導致?lián)p傷破壞的承重墻體，因墻體表面存在裂縫，裂縫寬度較小，裂縫形態(tài)已基本穩(wěn)定，可先采用壓力灌漿法對裂縫進行修補。待灌漿質量達到規(guī)范要求后，采用增加鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層或鋼筋混凝土面層的方法進行墻體加固［9］。根據(jù)墻體損傷程度的不同，綜合考慮加固后房間使用面積大小的問題，選取合適的面層加固方法及加固面層厚度。對于無損狀態(tài)下抗震承載力不足的承重墻體，亦采用上述增加面層的方法進行墻體加固，以提高其抗震性能。根據(jù)軟件計算結果墻體抗力與荷載效應的比值大小，綜合考慮加固后房間使用面積大小的問題，選取合適的面層加固方法及加固面層厚度。

4 結論

1）該建筑加固完工并使用至今，約 3 年多，期間居民反映良好。主體結構頂板、圈梁、承重墻體以及圍護系統(tǒng)等均無異常現(xiàn)象。這說明上述加固設計方案合理，能夠有效地解決爆炸后磚混結構房屋的承載能力和使用功能問題。

2）近年來我國因爆炸導致建筑結構損傷或破壞的事故時有發(fā)生，對于爆炸后建筑的檢測鑒定和修復加固設計必不可少。本文通過科學地評判爆炸后磚混結構房屋的安全性現(xiàn)狀，制定了相應的加固處理方案，可為后續(xù)類似項目提供參考。