砌體結(jié)構(gòu)房屋受爆后的安全性鑒定

■ 董桂紅 DONG Guihong 劉有軍 LIU Youjun

0 引言

近年來，工廠熔煉還原爐爆炸事故時(shí)有發(fā)生，不僅給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失，也給社會的公共安全與穩(wěn)定帶來威脅。受經(jīng)濟(jì)條件的限制和建設(shè)水平的制約，大多數(shù)的農(nóng)村用房以砌體結(jié)構(gòu)為主，這類住房多為自建房屋，缺乏正規(guī)設(shè)計(jì)，并且施工質(zhì)量較差，不能達(dá)到國家要求的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[1]。一旦周邊發(fā)生爆炸事故，將會對房屋的結(jié)構(gòu)安全造成很大影響[2]。因此，在發(fā)生爆炸后，對爆炸建筑周邊的農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性鑒定，分析爆炸對結(jié)構(gòu)的影響程度是十分必要的。本文以某工廠煙囪爆炸事故為背景，對周邊農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和鑒定，確定其安全性等級，并分析爆炸對砌體結(jié)構(gòu)的影響[3]。

1 工程概況

某農(nóng)村住宅建于2 0 0 9年，為單層砌體結(jié)構(gòu)，毛石基礎(chǔ)，未設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土地圈梁、圈梁、構(gòu)造柱。車庫及廚房屋面為木檁條石棉瓦單坡屋面，其余部分房屋為木檁條石棉瓦雙坡面。內(nèi)、外縱橫墻為1 8 0 mm厚磚墻，部分隔墻為1 2 0 mm厚磚墻，建筑面積約1 7 7 m2。該住宅為自建房屋，無設(shè)計(jì)、施工相關(guān)圖紙與資料。

距離該住宅5 5 m左右的銅制品加工廠房熔煉還原爐煙囪發(fā)生爆炸事故，與煙囪對應(yīng)位置的銅制品加工廠房屋頂及鋼結(jié)構(gòu)立柱損壞，整個(gè)煙囪發(fā)生坍塌。房屋與相鄰廠房位置關(guān)系及現(xiàn)狀如圖1～3。

2 事故分析

2.1 煙囪爆炸原因

熔煉爐中的可燃?xì)怏w經(jīng)風(fēng)機(jī)輸送到水汽分離器的煙囪中，在水汽分離器擋板的作用下，氣體不斷地在煙囪內(nèi)富聚，與加熱階段的富氧煙道氣體混合形成爆炸性氣體，達(dá)到爆炸極限，在熱能作用下引起化學(xué)性氣體爆炸。

2.2 煙囪爆炸對相鄰設(shè)施設(shè)備的影響

圖1 住宅樓位置示意圖

圖2 煙囪倒塌后損傷現(xiàn)場

圖3 住宅樓正面圖

爆炸會導(dǎo)致爆炸區(qū)域氣體快速膨脹，并以此進(jìn) 行部分能量的釋放?？焖倥蛎浀臍怏w與尚未受到擠壓的氣體之間會形成壓縮氣體層，發(fā)生爆炸后空氣沖擊波并向外擴(kuò)散[4]。煙囪爆炸位置位于地面以上，對與煙囪相鄰的設(shè)施、設(shè)備等產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為：①爆炸和倒塌后，殘落物對設(shè)施、設(shè)備的損傷；②沖擊波對設(shè)施、設(shè)備的殘損傷；③爆炸振動對設(shè)施、設(shè)備的損傷。

3 現(xiàn)場檢測與鑒定

3.1 地基基礎(chǔ)

該房屋基礎(chǔ)形式為毛石條形基礎(chǔ)，無混凝土地圈梁。上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多條不均勻沉降引起的裂縫，主要集中在④～⑦～軸間門窗洞部分，最大裂縫寬度為1 0 mm，裂縫沿基礎(chǔ)延伸（圖4），房屋地坪普遍開裂。

采用全站儀、吊線錘及鋼尺對房屋垂直度偏差情況進(jìn)行檢查（圖5）。觀測結(jié)果為：房屋最大垂直度偏差值為1 5 mm（②點(diǎn)），所有測點(diǎn)均未超過《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）中規(guī)定的“結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的變形限值”（3 9 6 0/2 5 0=1 5.8 mm)。

3.2 上部承重結(jié)構(gòu)

3.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷檢測

現(xiàn)場對房屋進(jìn)行室內(nèi)裂縫檢測，并對存在的裂縫現(xiàn)狀進(jìn)行記錄（圖6）。房屋地坪普遍開裂，墻體發(fā)現(xiàn)多處裂縫，⑥～⑦、⑥～⑦墻體裂縫最為明顯，裂縫最大寬度達(dá)1 0 mm。裂縫損傷形態(tài)如圖7～1 0，損傷描述見表1。

3.2.2 承重墻材料強(qiáng)度檢測

采用H T 7 5-A型測磚回彈儀對承重墻砌筑用磚強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢測（表2）。按照《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（J G J/T 1 3 6—2 0 0 1），并結(jié)合現(xiàn)場條件采用S J Y 8 0 0 B型貫入式砂漿強(qiáng)度檢測儀對砌筑砂漿強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢測，具體檢測結(jié)果見表3。

3.2.3 結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施抽檢

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）第1.0.4及1.0.5條，后續(xù)使用年限不應(yīng)少于5 0年，按C類建筑、抗震設(shè)防烈度7度的要求進(jìn)行抗震構(gòu)造措施抽檢，檢查結(jié)果見表4。

3.2.4 圍護(hù)系統(tǒng)承重部分及其他檢測

圖4 ⑥～⑦ 軸基礎(chǔ)裂縫

圖5 房屋垂直度偏差示意圖

圖6 裂縫損傷位置分布示意圖

圖7 窗框與墻體錯(cuò)位向內(nèi)脫開

圖8 ⑥～⑦ 墻門洞橫向裂縫

圖9 墻體貫通裂縫

圖1 0 ⑥～⑦ 墻體窗洞周邊斜向貫通裂縫

表1 裂縫損傷表

表2 承重墻砌筑用磚強(qiáng)度推定表

表3 承重墻砌筑砂漿強(qiáng)度推定表

表4 結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造情況檢查表

（3）圍護(hù)墻體多處開裂。

4 建筑結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗(yàn)算

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)及相關(guān)規(guī)范，采用中國建筑科學(xué)研究院編制的P K P M結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，對該房屋的軸住宅部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗(yàn)算，計(jì)算模型如圖1 1所示，結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算主要參數(shù)取值見表5。

（1）受壓計(jì)算：各墻抗力與效應(yīng)值比均大于1.0，滿足要求。

（2）墻體高厚比驗(yàn)算：各墻高厚比均滿足要求。

（3）結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算采用現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行驗(yàn)算，各墻抗力與效應(yīng)值比均大于1.0，滿足要求。計(jì)算結(jié)果詳見圖1 2～1 4。

5 安全性鑒定

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）的相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)安全性等級綜合評定。

5.1 地基基礎(chǔ)

該房屋上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多條不均勻沉降引起的裂縫，主要集中在④～⑦/房屋窗門洞部分，最大裂縫寬度為1 0 mm，裂縫沿基礎(chǔ)延伸，房屋地坪普遍開裂，故地基基礎(chǔ)綜合評定為cu級。

圖1 1 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型簡圖

表5 結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算主要參數(shù)取值表

圖1 2 受壓計(jì)算抗效比驗(yàn)算圖

圖1 3 高厚比驗(yàn)算圖

圖1 4 抗震計(jì)算驗(yàn)算圖

5.2 上部承重結(jié)構(gòu)

按照承載能力、構(gòu)造、不適于繼續(xù)承載的位移(或變形)和裂縫4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評定。

5.2.1 構(gòu)件承載能力

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果，受壓計(jì)算、墻體高厚比驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算均滿足要求，構(gòu)件承載能力綜合評定為bu級。

5.2.2 構(gòu)件構(gòu)造

按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）相關(guān)規(guī)定，對該結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施共抽檢1 0項(xiàng)，其中，層高、普通磚強(qiáng)度等級、鋼筋混凝土構(gòu)造柱設(shè)置位置、鋼筋混凝土圈梁設(shè)置位置、承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離等5項(xiàng)不滿足要求，其余5項(xiàng)均滿足要求。故構(gòu)件構(gòu)造措施評定為cu級。

5.2.3 構(gòu)件位移或變形

主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)明顯變形，故構(gòu)件變形損傷評定為bu級。

5.2.4 構(gòu)件裂縫

5.2.5 上部承重結(jié)構(gòu)評定

綜合以上4項(xiàng)構(gòu)件評級，上部承重結(jié)構(gòu)綜合評定為cu級。

5.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

房屋存在石棉瓦屋面破損等情形，該樓圍護(hù)系統(tǒng)綜合評定均為cu級。

5.4 檢測單元安全性

綜合分析地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)及圍護(hù)系統(tǒng)承重部分的安全性等級，該建筑的結(jié)構(gòu)安全性等級評定為csu級，即“安全性不符合標(biāo)準(zhǔn)對asu級的要求，顯著影響整體承載，應(yīng)采取措施，且可能有少數(shù)構(gòu)件必須立即采取措施”[5]。

6 鑒定分析與建議

6.1 鑒定分析

（1）該砌體結(jié)構(gòu)房屋無設(shè)計(jì)及施工資料，未設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土地圈梁、圈梁及構(gòu)造柱，未按照國家有關(guān)規(guī)范采取相應(yīng)構(gòu)造措施。結(jié)構(gòu)自身整體性和抗震性能較差，房屋基礎(chǔ)在建成后使用過程中，局部存在不均勻沉降，房屋的室內(nèi)回填土質(zhì)量不符合規(guī)范要求，導(dǎo)致房屋自身存在墻體開裂、地坪開裂等現(xiàn)象；外部爆炸作用后使原有部分裂縫增大。

（2）鋁合金窗安裝質(zhì)量不符合規(guī)范要求，固定埋件數(shù)量不足、門窗與墻體的錨固連接不到位、窗框周邊未填實(shí)，安裝質(zhì)量不佳，導(dǎo)致門窗沒有可靠約束，外部爆炸作用后，使得窗框產(chǎn)生內(nèi)傾移位、門窗框松動等現(xiàn)象，致使部分窗框、窗玻璃損壞，已影響使用。

（3）外部爆炸作用對地基基礎(chǔ)未產(chǎn)生影響，目前存在的地基基礎(chǔ)開裂屬結(jié)構(gòu)自身在使用過程中局部產(chǎn)生不均勻沉降造成。

（4）水池結(jié)構(gòu)位于室外地坪以下，砌體開裂以及側(cè)壁防水層損壞，導(dǎo)致水池不能正常儲水，不屬外力影響造成。

6.2 建議

目前存在的損傷已影響局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全承載，建議進(jìn)行處理。

（2） 對該房屋進(jìn)行整體抗震加固。

（3）修復(fù)該房屋存在移位、松動、玻璃破損的門窗。

（4）修復(fù)局部損壞和滲水的石棉瓦。

（5）對水池內(nèi)部進(jìn)行防水層處理。

7 結(jié)語

磚砌體房屋數(shù)量多、分部廣，現(xiàn)今仍是多數(shù)農(nóng)村民用建筑的主要結(jié)構(gòu)形式[6]。此類建筑不考慮地基勘察，無正規(guī)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)布局不合理，房屋抗震構(gòu)造措施不足，施工質(zhì)量不佳，安全性能差。在遭遇如地震、爆炸等外力作用后，房屋結(jié)構(gòu)損傷較大，給居民造成經(jīng)濟(jì)損失，居民的人生安全也會受到影響。近年來，隨著我國脫貧攻堅(jiān)政策大力執(zhí)行，農(nóng)村既有建筑的鑒定、加固維修已經(jīng)成為精準(zhǔn)扶貧工作的重要部分。因此，對農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和鑒定，評定其抗震性能和安全性是一項(xiàng)非常有價(jià)值的工作。