混凝土框架廠(chǎng)房火災(zāi)后結(jié)構(gòu)安全鑒定

張亞明，李端洲 （安徽建工檢測(cè)科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

某肉類(lèi)食品有限責(zé)任公司待宰圈廠(chǎng)房系一層混凝土框架結(jié)構(gòu)，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 C30，框架柱主要柱間距7200mm×7500mm，柱主要截面尺寸為450mm×450mm，框架梁主要截面尺寸為250mm×500mm，內(nèi)、外墻材料為采用黏土磚，總建筑面積3069m2。

圖1 廠(chǎng)房一層平面及過(guò)火區(qū)域劃分圖

圖2 過(guò)火后廠(chǎng)房外觀(guān)現(xiàn)狀

2 火災(zāi)溫度場(chǎng)判定

2.1 原因分析

建設(shè)單位提供的資料及現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查表明，2020 年7 月3 日上午10 時(shí)該工程發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)于7 月3 日下午13 時(shí)撲滅，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為3h，起火直接原因?yàn)殡娖鞫搪??；馂?zāi)前現(xiàn)場(chǎng)堆積較多可燃物，有塑料、木材及鋼材等，造成火勢(shì)蔓延及火災(zāi)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。初步調(diào)查顯示鋼筋混凝土構(gòu)件受損嚴(yán)重，現(xiàn)澆板板底大面積混凝土脫落及板底鋼筋露筋；部分框架柱、梁混凝土脫落，構(gòu)件主筋、箍筋外露；結(jié)構(gòu)層表面顏色變成土黃、灰白；現(xiàn)場(chǎng)部分鋼管已燒熔化。滅火方式主要采用泡沫和冷水澆滅。

2.2 理論火災(zāi)溫度推定

根據(jù)《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間-溫度曲線(xiàn)如下所示：

式中：T為火災(zāi)燃燒t時(shí)間后的火場(chǎng)最高溫度；T0為環(huán)境溫度，根據(jù)當(dāng)時(shí)環(huán)境環(huán)境溫度取32℃；t 為燃燒時(shí)間，資料顯示，燃燒時(shí)間t 取180min。根據(jù)式（1），計(jì)算得到火場(chǎng)的最高溫度T=1329℃。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)情況火災(zāi)溫度推定

為便于統(tǒng)計(jì)火災(zāi)后各構(gòu)件受損情況，對(duì)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一類(lèi)區(qū)域和二類(lèi)區(qū)域兩個(gè)區(qū)域。分別從敲擊情況、構(gòu)件顏色、構(gòu)件表面破損情況、構(gòu)件裂縫情況、露筋情況等判斷火場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的最高溫度，具體如表1所示。

根據(jù)火場(chǎng)燃燒殘留物、火災(zāi)持續(xù)時(shí)間、通風(fēng)條件以及混凝土構(gòu)件受損程度等因素，綜合判定本次火災(zāi)火場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)中心點(diǎn)溫度及構(gòu)件表面最高溫度在1000℃以上。

3 構(gòu)件損傷情況鑒定

3.1 火災(zāi)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

分別從一類(lèi)過(guò)火區(qū)域和二類(lèi)過(guò)火區(qū)域中抽取具有代表性的框架梁、柱鉆取混凝土芯樣，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件過(guò)火情況及鉆取芯樣強(qiáng)度見(jiàn)表2。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)梁、板構(gòu)件

圖4 現(xiàn)場(chǎng)梁、柱露筋構(gòu)件

表1 現(xiàn)場(chǎng)情況及火場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)最高溫度判斷表

表2 過(guò)火區(qū)域部分框架梁、柱過(guò)火情況及芯樣強(qiáng)度表

根據(jù)表2 可知，選取的部分混凝土構(gòu)件由于過(guò)火后冷水刺激導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂甚至脫落，除取出的混凝土芯樣不成型且有裂縫外，其余鉆取混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度值在27．5～37．2MPa，部分一類(lèi)區(qū)域構(gòu)件芯樣試件抗壓強(qiáng)度值有損失，未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30要求，二類(lèi)區(qū)域構(gòu)件均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.2 火災(zāi)對(duì)鋼筋力學(xué)性能影響

火災(zāi)作用后鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、延伸率、彈性模量等都隨火災(zāi)（高溫）作用時(shí)鋼筋溫度的升高而降低。本次檢測(cè)在外觀(guān)受損較重的地方截取部分鋼筋進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 熱軋光圓鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)匯總表

經(jīng)檢驗(yàn)，抽檢鋼筋伸長(zhǎng)率和彎曲性能滿(mǎn)足該規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求，但火災(zāi)后板底鋼筋屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均有一定程度的降低。

3.3 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件表面燒傷情況

火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步鑒定評(píng)級(jí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件燒灼損傷、變形、開(kāi)裂（或斷裂）程度按表4所示評(píng)定損傷狀態(tài)等級(jí)。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)部分構(gòu)件評(píng)定結(jié)果如表5。

3.4 填充墻砌體損傷情況

填充墻及外墻裝飾構(gòu)件可根據(jù)外部損傷、構(gòu)件變形及裂縫等因素評(píng)定。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)普查結(jié)果，1～3/A 軸、(1/3)/A～B 軸墻體外粉刷局部脫落，砌筑砂漿強(qiáng)度有所降低，表面熏黑，有較多斜向裂縫，此類(lèi)構(gòu)件評(píng)定為IV 級(jí)；1/H～J 軸墻體外粉刷大面積脫落，砌筑砂漿強(qiáng)度有所降低，有斜向裂縫，此類(lèi)構(gòu)件評(píng)定為IV級(jí)；8～9/(1/B)Z 軸構(gòu)件外粉刷未脫落，表面熏黑，無(wú)或僅有個(gè)別斜向裂縫，此類(lèi)構(gòu)件評(píng)定為III 級(jí)；其余構(gòu)件未受到火災(zāi)影響，此類(lèi)構(gòu)件評(píng)定為Ⅰ級(jí)。

3.5 災(zāi)后鑒定

火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鑒定評(píng)級(jí)，應(yīng)根據(jù)混凝土表面顏色、混凝土脫落露筋情況、錘擊反應(yīng)、裂縫開(kāi)展情況、受力鋼筋粘結(jié)性能、變形等幾個(gè)子項(xiàng)進(jìn)行綜合評(píng)定。構(gòu)件損傷分類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下：

a 級(jí)，未受到火災(zāi)影響且符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)安全性要求，安全，可正常使用，不必采取措施；

b 級(jí)，基本符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下限水平要求，尚不影響安全，尚可正常使用，宜采取適當(dāng)措施；

c 級(jí)，不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，在目標(biāo)使用年限內(nèi)影響安全和正常使用，應(yīng)采取措施；

d 級(jí)，嚴(yán)重不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)重影響安全，必須及時(shí)或立即加固或拆除。

表4 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件損傷情況分類(lèi)表

表5 火災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)部分混凝土構(gòu)件損傷情況統(tǒng)計(jì)表

依據(jù)上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘，對(duì)該廠(chǎng)房過(guò)火區(qū)域內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行綜合鑒定評(píng)級(jí)。初步鑒定等級(jí)為IV 級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，詳細(xì)鑒定直接評(píng)為d 類(lèi)，初步鑒定等級(jí)為其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，詳細(xì)鑒定直接評(píng)為b類(lèi)或c類(lèi)。

4 小結(jié)

部分構(gòu)件由于過(guò)火后冷水刺激，導(dǎo)致取出的混凝土芯樣不成型且有裂縫。其余鉆取混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度值在27．5～40．7MPa，部分構(gòu)件芯樣試件抗壓強(qiáng)度值未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30 要求。抽檢鋼筋伸長(zhǎng)率和彎曲性能滿(mǎn)足HPB235 標(biāo)準(zhǔn)要求，但火災(zāi)后板底鋼筋屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均有一定程度降低。

一類(lèi)區(qū)域（嚴(yán)重?zé)齻麉^(qū)域），區(qū)域內(nèi)混凝土構(gòu)件燒傷嚴(yán)重，火場(chǎng)溫度及構(gòu)件表面溫度約在1000℃以上，混凝土大面積脫落并露筋嚴(yán)重，部分構(gòu)件有斜向裂縫或主筋彎折。在該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件上取芯，芯樣有因過(guò)火導(dǎo)致不成型或無(wú)規(guī)則裂縫，構(gòu)件燒傷深度在15～55mm，有效截面損失較多。其中部分框架柱彎折斷裂，構(gòu)件承載力喪失，嚴(yán)重不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，故區(qū)域內(nèi)梁、板和柱構(gòu)件均評(píng)定為d 類(lèi)。嚴(yán)重影響安全，必須立即加固或拆除。

二類(lèi)區(qū)域（中度燒傷區(qū)域），該區(qū)域混凝土構(gòu)件，表面混凝土熏黑，淺層混凝土呈淺黃色，敲擊聲較悶，局部混凝土脫落，部分構(gòu)件有斜向裂縫。燒傷深度在20～40mm，超過(guò)保護(hù)層厚度，受損類(lèi)別為c 類(lèi)，存在安全隱患，需要加固。部分框架柱、板敲擊聲較響亮，未見(jiàn)混凝土脫落和構(gòu)件變形。構(gòu)件受損類(lèi)別為b 類(lèi)。少數(shù)現(xiàn)澆梁板未過(guò)火，構(gòu)件材料、性能未受到火災(zāi)影響不必采取措施。

填充墻體有粉刷脫落，砌塊表面酥裂及開(kāi)裂等，損傷評(píng)定為d 類(lèi)，其余均為熏黑，表面粉刷少量或未脫落，損傷評(píng)定為b類(lèi)或c類(lèi)。