某建筑火災(zāi)后檢測鑒定與加固設(shè)計方案研究

楊永生+孫紅+佟舟

1.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報編輯部， 2.沈陽建筑大學(xué)科技處3. 沈陽城市建設(shè)學(xué)院土木工程系

【摘 要】現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在遭受火災(zāi)后， 受到高溫的影響， 混凝土、鋼筋等材料會發(fā)生化學(xué)變化， 各種力學(xué)性能指標(biāo)均會發(fā)生較大變化， 導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷。某四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)長達(dá)15小時，筆者通過對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)急排查、火災(zāi)溫度判斷、初步劃分過火樓層區(qū)域，進(jìn)行構(gòu)件檢測等工作，根據(jù)構(gòu)件的損傷程度及特點(diǎn)進(jìn)行綜合鑒定評級。最后，對不同等級的受損構(gòu)件提出相應(yīng)的修復(fù)加固措施，以期對類似結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)后的檢測加固工作提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】：火災(zāi)；檢測；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；修復(fù)加固

建筑結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性是結(jié)構(gòu)的重中之重，火災(zāi)后的建筑物是否安全可靠關(guān)系重大[1]。因此， 對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的安全性檢測和鑒定， 并提出經(jīng)濟(jì)、適用而又能滿足使用要求的加固方法， 是十分必要的[2-4]。筆者通過現(xiàn)場檢測火災(zāi)后某現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，初步勘察與檢測工作完成后，對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步鑒定評級并劃分了燒傷類別，找出結(jié)構(gòu)目前存在的問題，并提出改造措施及建議，為完善混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范和磚混結(jié)構(gòu)房屋改造技術(shù)規(guī)范提供了借鑒，并可供同類工程的設(shè)計與加固施工參考。

1.工程概況

某商貿(mào)城建于1996年，總建筑面積為46481.7m2，建筑高度為20.000m。該工程地下一層，地上四層，地下一層為消防水池及配電室，一層、二層、三層、四層為營業(yè)廳。該工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓板及屋面板采用鋼筋混凝土井字樓蓋，柱基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨(dú)立柱基礎(chǔ)。基礎(chǔ)、構(gòu)造柱采用C15混凝土，一層框架柱采用C25混凝土，二層、三層、四層框架柱及所有層梁板均采用C20混凝土。鋼筋為Ⅰ級鋼和Ⅱ級鋼及冷軋帶肋鋼筋（LL550）， 冷軋帶肋鋼筋主要用于各層樓板、屋面板、樓梯板的受力鋼筋及分布鋼筋。外圍護(hù)墻為300mm厚粉煤灰燒結(jié)大孔空心磚，電梯井、排煙豎井圍護(hù)墻為240mm厚粉煤灰燒結(jié)空心磚。該商貿(mào)城于2008年4月14日發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致該工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損嚴(yán)重，故委托某工程質(zhì)量檢測中心對該工程結(jié)構(gòu)火災(zāi)受損情況進(jìn)行檢測鑒定，并提出加固處理方案。

2.檢測結(jié)果

2.1現(xiàn)場勘察檢測

該商貿(mào)城工程火災(zāi)延續(xù)時間約為15個小時，過火區(qū)域?yàn)榈厣纤膶尤繀^(qū)域。部分柱和樓板混凝土開裂、脫落、露筋，屋面?zhèn)€別板塌落，少數(shù)梁混凝土脫落、露筋，個別梁開裂；一層、三層、四層結(jié)構(gòu)構(gòu)件火災(zāi)受損嚴(yán)重，二層受損較輕；內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件火災(zāi)受損嚴(yán)重，建筑四周受損相對較輕。內(nèi)部結(jié)構(gòu)地面堆放物品較多處火災(zāi)受損嚴(yán)重，地面堆放物品較少處受損相對較輕。局部樓梯破壞嚴(yán)重，多數(shù)梯板斷裂、混凝土脫落、露筋，個別梯柱斷裂。填充墻開裂破損嚴(yán)重，窗子完全破壞已拆除，部分外飾面破損脫落。部分柱、梁、板、樓梯、填充墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的燒灼損傷情況如圖1～圖3所示。

2.2構(gòu)件混凝土殘余強(qiáng)度

現(xiàn)場初步勘察與檢測工作完成后，對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步鑒定評級并劃分了燒傷類別，現(xiàn)場采用鉆芯法對火災(zāi)后不同類別、不同強(qiáng)度等級的柱、梁、板構(gòu)件混凝土殘余強(qiáng)度及燒傷深度進(jìn)行了檢測，全樓共鉆取了359個混凝土芯樣，統(tǒng)計檢測結(jié)果得出：火災(zāi)后一層梁試壓強(qiáng)度最大值為24.7MPa，最小值為13.9 MPa，平均值為18.6 MPa；一層樓板試壓強(qiáng)度最大值為28.4 MPa，最小值為19.7 MPa，平均值為23.5 MPa。二層柱試壓強(qiáng)度最大值為29.6MPa，最小值為19.5MPa，平均值為23.9 MPa；二層梁試壓強(qiáng)度最大值為27.8MPa，最小值為14.4MPa，平均值為22.1 MPa；二層樓板試壓強(qiáng)度最大值為27.5 MPa，最小值為19.3 MPa，平均值為22.7MPa。三層柱試壓強(qiáng)度最大值為23.6MPa，最小值為13.3MPa，平均值為17.5MPa；三層梁試壓強(qiáng)度最大值為26.2MPa，最小值為13.1MPa，平均值為18.6MPa。四層柱試壓強(qiáng)度最大值為23.3MPa，最小值為13.0MPa，平均值為17.2 MPa；四層梁試壓強(qiáng)度最大值為28.8MPa，最小值為13.2MPa，平均值為19.7 MPa。

2.3構(gòu)件鋼筋殘余強(qiáng)度抽檢

現(xiàn)場初步勘察與檢測工作完成后，現(xiàn)場對柱、梁、板鋼筋殘余強(qiáng)度進(jìn)行了取樣檢測，統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，除初步鑒定評級Ⅳ類柱鋼筋強(qiáng)度不符合GB/T1499.2-2007標(biāo)準(zhǔn)要求外，其他柱、梁、板抽檢鋼筋分別符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T1499.2-2007和GB 13788-2008的要求；Ⅳ類柱鋼筋屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)要求分別降低了20.9%和18.7%。

3.火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件鑒定評級

3.1初步分類評級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（CECS252：2009）的規(guī)定，火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步鑒定評級，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件燒灼損傷、變形、開裂（或斷裂）程度評為4個損傷類別的狀態(tài)等級（見表1）。

3.3詳細(xì)鑒定評級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（CECS252：2009）的規(guī)定，火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的詳細(xì)鑒定評級，應(yīng)根檢測鑒定分析結(jié)果評為b、c、d共3個等級，具體評級標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

3.3鑒定評級結(jié)果

商貿(mào)城火災(zāi)燒損構(gòu)件詳細(xì)鑒定評級表3。

4.加固處理建議

（1）結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)過火區(qū)域評為Ⅱa類的柱、梁、板混凝土構(gòu)件，可實(shí)施混凝土表面防護(hù)材料進(jìn)行耐久性防護(hù)。結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)過火區(qū)域評為b級的柱、梁、板混凝土構(gòu)件，可剔除受火災(zāi)燒損影響的混凝土層，施抹高強(qiáng)聚合物修補(bǔ)砂漿修復(fù)至原設(shè)計截面，并采用碳纖維布加固，最后施抹M10水泥砂漿20mm厚進(jìn)行耐久性防護(hù)。結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)過火區(qū)域評為c級、d級的柱、梁混凝土構(gòu)件，應(yīng)做好支頂防護(hù)，剔除受火災(zāi)燒損的混凝土層，可采用增大截面法加固，或澆筑高強(qiáng)無收縮灌漿料或細(xì)石混凝土加固至原設(shè)計截面。結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)過火區(qū)域評為c級、d級的混凝土樓屋面板，建議拆除更換。天井內(nèi)扶梯及挑臺、所有樓梯應(yīng)全部拆除更換。評為d級的填充墻、門窗、外飾面應(yīng)全部拆除更換。

（2）結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)過火區(qū)域柱、梁、板、樓梯等混凝土構(gòu)件具體加固修復(fù)方案詳見加固修復(fù)施工圖紙。經(jīng)按上述加固處理方案精心施工實(shí)施后，該建筑物過火區(qū)域受損結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性可完全恢復(fù)，按原設(shè)計功能正常使用。結(jié)構(gòu)各樓層火災(zāi)后加固處理宜由下向上，先柱梁后板進(jìn)行，嚴(yán)重?fù)p壞構(gòu)件或需更換構(gòu)件，修復(fù)中應(yīng)加支承，采取安全措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫永民，陸建勇.某框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)檢測鑒定與處理[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，37（3）：370-374.

[2] 陳大川， 胡海波. 混合結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測與加固[C].第八屆全國建筑物鑒定與加固改造學(xué)術(shù)會議論文集（下冊） . 北京： 中國建材工業(yè)出版社， 2006.

[3] 袁慶華.火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)受損程度的鑒定及實(shí)例[J].工程質(zhì)量分析，1997（ 2） ： 42-47.

[4] 李耀莊，唐毓，曾志長.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究進(jìn)展與趨勢[J].災(zāi)害學(xué)，2008，23（1） ： 102-107.

基金項(xiàng)目：

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51178275）；沈陽市科技計劃基金資助項(xiàng)目（F11-165-9-00）

作者簡介：

楊永生（1981—），男，碩士，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)工程方面的研究.