某汽車修理廠主體工程火災災后結(jié)構(gòu)損傷鑒定

曹先華 （安徽省建筑科學研究設(shè)計院，安徽 合肥 230032）

1 工程概況

某汽車修理廠主體工程建筑面積約2310m2，為2層框架結(jié)構(gòu)，平面呈矩形，幾何平面尺寸為41.28×32.48m，沿東西方向布置7根框架柱，柱距主要為6.8m，沿南北方向布置4根框架柱，柱距分別為8.5m、6.0m、8.5m，一層層高為 7.0m，二層層高為5.2m，基礎(chǔ)類型為獨立基礎(chǔ)，屋面為現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計抗震設(shè)防烈度為7度（第一組），地震加速度為0.10g?；A(chǔ)設(shè)計為獨立基礎(chǔ)，持力層為b層粉質(zhì)粘土層，地基承載力特征值fk=280kPa?；A(chǔ)混凝土設(shè)計強度均為C20，上部結(jié)構(gòu)框架柱及各層梁、板混凝土設(shè)計強度均為C20。工程于1993年1月開工建設(shè)，1994年12月主體結(jié)構(gòu)竣工。

該汽車修理廠主體工程于2014年12月18日凌晨1時39分發(fā)生火災。為了解過火區(qū)域結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損狀況，確保結(jié)構(gòu)安全使用，該汽車修理廠擬委托筆者所在單位對該工程進行檢測鑒定。

2 檢測鑒定結(jié)果

2.1 火災調(diào)查

2.1.1 火災概況

根據(jù)消防大隊提供的火災事故認定書知：該汽車修理廠主體工程于2014年12月18日凌晨1時39分發(fā)生火災，凌晨3時30分明火基本被撲滅，持續(xù)時間約2h，過火區(qū)域除東、西端兩個樓梯間外基本覆蓋整個二層，過火面積約690m2，滅火方式為噴水滅火，主要燃燒物為紡織品、鞋、紙張等物品，起火部位位于操作室北側(cè)西面電腦桌位置，起火原因疑為電器故障。

2.1.2 火災后現(xiàn)狀調(diào)查

現(xiàn)場檢測時，火災現(xiàn)場基本完好，未發(fā)生改動。根據(jù)現(xiàn)場查勘，過火區(qū)域除東、西端兩個樓梯間外基本覆蓋整個二層。由于二層放置大量貨架，貨架上的物品基本燃燒完畢；大部分過火區(qū)域柱、梁、板構(gòu)件表面抹灰砂漿層脫落，混凝土表面多呈灰白色。

2.2 火場局部最高溫度判定和火災(高溫)影響區(qū)域劃分

過火區(qū)域鐵質(zhì)貨架及鐵質(zhì)電扇均軟化，中部北側(cè)窗戶玻璃軟化。根據(jù)火災的燃燒物、持續(xù)時間、現(xiàn)場殘留物及燒損梁板構(gòu)件混凝土的爆裂、剝落、露筋、混凝土顏色、裂縫情況等因素，綜合判定本次火災火場局部最高溫度在700℃以上。根據(jù)混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)，結(jié)合火場局部最高溫度判定過火區(qū)域大部分梁、柱、板構(gòu)件表面溫度在500℃左右。

對火災現(xiàn)場進行普查，根據(jù)受火災(高溫)影響程度不同劃分為影響嚴重區(qū)域(以下稱一類區(qū)域)、受火災(高溫)影響相對較小區(qū)域(以下稱二類區(qū)域)、火災波及但基本未受損區(qū)域(以下稱三類區(qū)域)?；馂挠绊憛^(qū)域劃分見圖1所示。

圖1 火災影響區(qū)域劃分示意圖

2.3 火災(高溫)對鋼筋力學性能的影響

火災作用后鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋的屈服強度、抗拉強度、延伸率等隨火災(高溫)作用時鋼筋溫度的升高而降低。根據(jù)《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》(CECS252：2009)附錄G，HRB335鋼筋高溫冷卻后強度應(yīng)折減，構(gòu)件表面溫度達到500℃冷卻后，HRB335鋼筋屈服強度折減系數(shù)為0.9。

2.4 混凝土強度

現(xiàn)場采用鉆芯法對受火災嚴重影響區(qū)域（一類區(qū)域）內(nèi)15個構(gòu)件混凝土強度進行檢測，每個構(gòu)件鉆取1個直徑75mm的芯樣，加工時將芯樣上混凝土受影響層切除，將芯樣切割、封平后加工成高徑比為1∶1的試件試壓，芯樣試件試壓后的強度換算值匯總于表1。

芯樣試件抗壓強度檢測結(jié)果匯總表 表1

2.5 火災后混凝土梁、板變形

經(jīng)現(xiàn)場觀測，過火區(qū)域各梁、板構(gòu)件均無可見下?lián)犀F(xiàn)象，梁、板構(gòu)件均無明顯變形。

2.6 火災后結(jié)構(gòu)構(gòu)件灼燒損傷及綜合檢測評級

混凝土構(gòu)件受火程度不同，外觀有較大差異，表面顏色出現(xiàn)黑、粉紅、土黃色、灰白色等不同顏色變化，錘擊時，過火嚴重部位出現(xiàn)聲悶、聲啞，且表面留下痕跡，局部出現(xiàn)混凝土脫落、露筋現(xiàn)象，災后混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)較多裂縫?；馂膶︿摻罨炷恋挠绊懼饕憩F(xiàn)在混凝土截面變小、鋼筋與混凝土的握裹力指標下降，鋼筋握裹力主要由水泥膠體吸附、粘著摩阻、機械咬合三部分組成，隨著鋼筋混凝土構(gòu)件表面溫度的升高，鋼筋與混凝土之間握裹力很快降低，其中光圓鋼筋的握裹力降低更快。

火災后混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步檢測評級，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件燒灼損傷、變形、開裂（或斷裂）程度按下列標準評定損傷狀態(tài)等級。構(gòu)件損傷初步檢測評級標準如下。

①Ⅱa級 輕微或未直接遭受燒灼作用，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能未受或僅受輕微影響，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施。

②Ⅱb級 輕度燒灼，未對結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生明顯影響，尚不影響結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)采取提高耐久性或局部處理和外觀修復措施。

③Ⅲ級 中度燒灼尚未破壞，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，明顯變形或開裂，對結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取加固或局部更換措施。

④Ⅳ級 破壞，火災中或火災后結(jié)構(gòu)倒塌或構(gòu)件塌落；結(jié)構(gòu)嚴重燒灼損壞、變形損壞或開裂損壞，結(jié)構(gòu)承載能力喪失或大部喪失，危及結(jié)構(gòu)安全，必須立即采取安全支護、徹底加固或拆除更換措施。

該汽車修理廠主體工程省直機關(guān)汽車修理所主體車間二層過火區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀特征、燒傷情況及受損評級詳細見表2、表3、表4。

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評級結(jié)果 表2

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評級結(jié)果 表3

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步評級結(jié)果 表4

2.7 構(gòu)件受損狀況評價

2.7.1 框架柱

過火區(qū)域內(nèi)框架柱粉刷層均脫落或部分脫落，表面有裂紋網(wǎng)，尚無明顯變形，錘擊聲音悶啞、留痕，混凝土強度降低，個別構(gòu)件箍筋露出，受火災影響明顯，初步評級結(jié)果均為Ⅲ級。

2.7.2 框架梁

過火區(qū)域內(nèi)3根梁保護層混凝土局部崩落，主筋、箍筋局部外露，過火區(qū)域其他梁構(gòu)件粉刷層均脫落或部分脫落，表面有裂紋網(wǎng)，尚無明顯下?lián)?，錘擊聲音悶啞、留痕，混凝土強度降低，受火災影響明顯，初步評級結(jié)果均為Ⅲ級。

2.7.3 現(xiàn)澆板

過火區(qū)域內(nèi)2塊現(xiàn)澆板板底保護層混凝土局部崩落，板底鋼筋外露，外露受力鋼筋混凝土握裹力基本喪失，過火區(qū)域其他現(xiàn)澆板構(gòu)件粉刷層均脫落或部分脫落，表面有粗裂紋網(wǎng)，部分構(gòu)件明顯開裂，尚無明顯下?lián)?，錘擊聲音悶啞、留痕，混凝土強度降低，受火災影響明顯，初步評級結(jié)果均為Ⅲ級。

3 結(jié)論及建議

①該工程火災影響區(qū)域基本全覆蓋二樓，一類區(qū)域為受火災(高溫)影響較重區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件受損較大；二類區(qū)域為受火災(高溫)影響相對較小區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件受損較?。蝗悈^(qū)域為基本未受損區(qū)域。

②一類區(qū)域抽檢二層柱芯樣試件混凝土抗壓強度值在11.3MPa～26.3MPa之間；一類區(qū)域二層頂梁芯樣試件混凝土抗壓強度值在10.9MPa～43.3MPa之間。

③Ⅲ類構(gòu)件屬中度受損構(gòu)件，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，對結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)進行可靠的加固處理；Ⅱ類構(gòu)件屬輕度受損或基本未受損構(gòu)件，可采取提高耐久性或局部處理和外觀修復措施。

④上述受損構(gòu)件應(yīng)及時采取有效措施進行加固處理，在未進行有效加固處理前應(yīng)暫停使用。