探析房屋火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測鑒定與抗震性能

李平

（深圳中建院建筑科技有限公司 廣東深圳 518063）

0 引言

隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，世界人口總數(shù)逐年增加，各國追求GDP的發(fā)展以及人們?yōu)榱烁奖憧旖莸纳罘绞蕉o環(huán)境帶來了一定的破壞。近幾十年以來，國內(nèi)外研究學(xué)者對火災(zāi)中房屋住宅鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)在高溫下的反應(yīng)、損傷鑒定及維護(hù)修理等問題進(jìn)行了許多研究，此外，自然災(zāi)害地震的頻繁出現(xiàn)，火災(zāi)也成為人類房屋建造的一個(gè)重要的考慮因素。本文主要從多個(gè)方面對房屋火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測鑒定與抗震性能進(jìn)行了一定的分析，以確保房屋建造的質(zhì)量。

1 工程簡介及火災(zāi)作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受損情況分析

1.1 工程簡介

例某一車間的首層、第二層是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，第三層是門式鋼架，基礎(chǔ)為預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，建設(shè)面積約16000m2，在完工使用后，將首層作為倉庫、第二層以及第三層作為生產(chǎn)車間。車間結(jié)構(gòu)平面為矩形，首層的層高5m，第二層的高度4.8m，第三層的高度5.7m，進(jìn)深大約8.3m。假設(shè)某日，該車間一層發(fā)生了火災(zāi)，大火延續(xù)的時(shí)間為9h，但是火苗并沒有向該車間的二層以及三層蔓延，火災(zāi)面積達(dá)到3500m2。

1.2 火災(zāi)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受損情況及因素

1.2.1 鋼筋混凝土受損情況

在火災(zāi)中鋼筋混凝土梁通常處于三面受火狀態(tài)，梁底部為直接受火面，且大部分直接受火面皆為梁底部，也就是梁底受拉區(qū)。受火影響時(shí)，大部分情況下火勢會(huì)導(dǎo)致跨中區(qū)域出現(xiàn)橫斷裂縫，沿梁的縱向鋼筋方向出現(xiàn)縱向裂縫。混凝土梁底部及兩側(cè)面開裂、剝落并露筋。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓板和墻壁是最不利的位置，通常板底表面的溫度會(huì)在相對較短的時(shí)間內(nèi)迅速升至600°C，從而導(dǎo)致板底開裂。預(yù)應(yīng)力空心板的主要增強(qiáng)材料是冷拔低碳鋼絲?；馂?zāi)后，鋼和混凝土之間的粘結(jié)更容易破裂，預(yù)應(yīng)力的損失也更大。因此，預(yù)應(yīng)力空心板通常是火災(zāi)中受損最大的組件。

1.2.2 構(gòu)件承載力下降因素分析

（1）混凝土材質(zhì)類型：①輕質(zhì)混凝土，高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度降低最小。②硅質(zhì)骨料混凝土，高溫冷卻后抗壓強(qiáng)度降低最大。③位石灰?guī)r骨料混凝土，此種則降低程度屬前二者之間。

（2）受火時(shí)間與強(qiáng)度。受壓區(qū)混凝土的平均溫度隨著受火溫度和時(shí)間的增加而變高，二者屬于正相關(guān)系。剩余部位抗壓強(qiáng)度則降低，構(gòu)件抗震能力隨之降低。

（3）構(gòu)件的截面寬度。鋼筋混凝土構(gòu)件的橫截面形狀和橫截面寬度極大地影響著鋼筋混凝土構(gòu)件的橫截面中的受火面積和溫度分布。如果截面寬度較大并且一側(cè)暴露于火中，高溫下受壓區(qū)內(nèi)混凝土內(nèi)部的溫度相對較低，冷卻后壓縮區(qū)內(nèi)混凝土的平均強(qiáng)度則較高。

2 結(jié)構(gòu)檢測與鑒定

2.1 結(jié)構(gòu)檢測

2.1.1 外觀檢測

勘察構(gòu)件表面損傷，主要是了解混凝土表面裂紋裂縫、松散顆粒、疏松狀況及裸露筋條情況，錘擊聲特征、構(gòu)件的變形情況等。以此初步估算出火災(zāi)發(fā)生時(shí)的溫度，推斷構(gòu)件損傷的大概程度。該項(xiàng)工作應(yīng)全面、認(rèn)真、細(xì)心、且有據(jù)可查，勘察后仔細(xì)記錄在案。如上所述的工程案例中，相關(guān)工作人員可以通過詢問方式勘察現(xiàn)場，了解火災(zāi)的整個(gè)過程，對火災(zāi)現(xiàn)場現(xiàn)狀進(jìn)行初步的掌握，觀察結(jié)構(gòu)損傷的程度，并了解火災(zāi)全過程中細(xì)部要點(diǎn)，同時(shí)，根據(jù)火災(zāi)過程和建筑構(gòu)件的表面狀況等內(nèi)容，判斷并大致確定著火溫度、火勢范圍以及火災(zāi)的持續(xù)時(shí)間。

2.1.2 取樣檢測

構(gòu)件損傷的檢測結(jié)果是可靠識別的基礎(chǔ)，采樣應(yīng)分類，重點(diǎn)關(guān)注混凝土的碳化、混凝土受高溫影響的深度，即燒損層厚度、混凝土的實(shí)際強(qiáng)度、鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)。結(jié)合以上工程實(shí)例：火災(zāi)后，應(yīng)檢查損壞程度或溫度引起的損壞，看構(gòu)件是否有裂縫、變形和位移。同時(shí)，還要檢查混凝土是否有松動(dòng)、保護(hù)層剝落等現(xiàn)象。確定損傷程度，對構(gòu)件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行火災(zāi)損傷分析。如有必要，應(yīng)對混凝土構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)、工藝性能和混凝土構(gòu)件變形等測試，以確定房屋的結(jié)構(gòu)損傷程度。

2.2 鑒定

（1）首先確定建筑物的危險(xiǎn)程度，并提出臨時(shí)的緊急加固措施，以防止由于風(fēng)、振動(dòng)等其他外力原因而引起整體或部分倒塌。

（2）火災(zāi)間接損傷構(gòu)件鑒定。這些類型構(gòu)件損傷的原因主要是是由關(guān)節(jié)點(diǎn)側(cè)向位移引起的。一般來說裂縫只發(fā)生在梁柱節(jié)點(diǎn)處，構(gòu)件的材料性能基本上沒有改變，該識別方法可參照現(xiàn)行《建筑物可靠性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，對裂縫變形情況進(jìn)行分析和評價(jià)。

（3）火災(zāi)直接損傷構(gòu)件鑒定。外觀檢查中沒有裂紋，錘擊聲與金屬混響混凝土一樣響，保護(hù)層未碳化，并且通常認(rèn)為該構(gòu)件是完整的。如果只有細(xì)微的裂縫，其余與上述相同，則裂縫是由于高溫下混凝土中的火和冷水突然收縮而引起的，可以修復(fù)。構(gòu)件的混凝土保護(hù)層具有裂紋、松動(dòng)、鋼筋松動(dòng)和構(gòu)件過度變形的情況。這些現(xiàn)象表明，構(gòu)件表面的混凝土已損壞，必須進(jìn)行加固。

3 火災(zāi)后抗震性能分析

圖1為該車間的結(jié)構(gòu)空間模型，從圖中可以清晰地看出該車間的層次性。

圖1 車間的結(jié)構(gòu)空間模型

抗震性能的分析需要充分考慮梁、柱的剛度和在一樓車間的火勢，并使用這個(gè)項(xiàng)目作為一個(gè)計(jì)算模型進(jìn)行一定的最大位移前后結(jié)構(gòu)火災(zāi)下地震分析。通過分析可知，火災(zāi)后結(jié)構(gòu)剛度受到了一定程度的影響，剛度有所下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自震周期增加。同時(shí)，頂點(diǎn)也有一定的位移，增加了約15%。在第一層，頂點(diǎn)的水平層之間也有一定的位移，位移增加約16%，縱向位移增加14.2%，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 計(jì)算結(jié)果

以上分析以及表1中可以看出，火災(zāi)發(fā)生后，廠房車間的抗震性能大幅度下降，地震反應(yīng)增強(qiáng)，薄弱層位置存在一定偏移的可能性?；馂?zāi)后結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要對結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行一定的評估，同時(shí)會(huì)火災(zāi)后剩余結(jié)構(gòu)的加固策略進(jìn)行調(diào)整，才能有效地對其進(jìn)行修復(fù)，提高其在修復(fù)過程中的抗震性能。

4 房屋結(jié)構(gòu)加固對策與建議

4.1 全面質(zhì)量管理的思想

全面質(zhì)量管理，即在建筑工程項(xiàng)目施工過程中，應(yīng)當(dāng)實(shí)行全面、整體和全員皆參與其中的質(zhì)量管理。需要項(xiàng)目個(gè)參與方對每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能疏忽怠慢，必須完全落實(shí)責(zé)任人承擔(dān)，從源頭抓起，全過程推進(jìn)，這樣才能保證質(zhì)量。

4.2 加強(qiáng)建筑材料的質(zhì)量管理控制

建筑材料質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在以下四個(gè)環(huán)節(jié)：①材料采購。②材料購入后續(xù)需要進(jìn)行檢驗(yàn)質(zhì)量是否合格。③材料使用過程保管。④施工時(shí)材料的使用。材料的采購要符合國家政府的文件規(guī)定。材料進(jìn)場時(shí)，必須依據(jù)供應(yīng)材料計(jì)劃以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)及檢驗(yàn)，禁止出現(xiàn)濫竽充數(shù)，偷工減料，缺斤少兩的現(xiàn)象。項(xiàng)目應(yīng)安排專人進(jìn)行材料的保管和使用，合理管理材料，組織材料使用，減少材料損失。土建工程施工質(zhì)量擔(dān)保工作職責(zé)涉及內(nèi)容繁雜且數(shù)量龐大，需要具備相應(yīng)靈活應(yīng)對性及專業(yè)性，因此應(yīng)做到嚴(yán)格篩選質(zhì)量管理人員及項(xiàng)目總承包單位，以確保房屋整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全合理，減少火災(zāi)、地震帶來的損失。

4.3 建立完善的質(zhì)量管理體系

在建筑項(xiàng)目實(shí)施過程中，各方責(zé)任主體皆承擔(dān)著不同的義務(wù)和質(zhì)量責(zé)任。為了有效地進(jìn)行系統(tǒng)和全面的質(zhì)量控制，項(xiàng)目實(shí)施的整體負(fù)責(zé)單位必須負(fù)責(zé)建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量控制體系的建立和運(yùn)行以及質(zhì)量控制的實(shí)施。

4.4 加強(qiáng)施工隊(duì)伍建設(shè)

施工質(zhì)量控制人員的素質(zhì)的高低直接影響了建筑工程施工質(zhì)量，此外，土建的施工質(zhì)量還取決于施工人員技術(shù)水平的高低。目前，在我國施工現(xiàn)場的土建施工人員多為外來務(wù)工人員，質(zhì)量控制人員因地域不同，所受教育不同，人員的施工素質(zhì)也良莠不齊，存在極大地不固定性，技術(shù)水平高低參差不齊。尤其是在使用新材料、新技術(shù)、新工藝時(shí)，加強(qiáng)對施工人員的教育培訓(xùn)是十分必要的。土建工程參與的直接施工人員需要具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及過硬的相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。遵循質(zhì)量管理體系并確保在其統(tǒng)一指揮下，質(zhì)量控制人員應(yīng)強(qiáng)化施工隊(duì)伍素質(zhì)建設(shè)，加強(qiáng)原材料管理控制，在保證安全、質(zhì)量、工期、費(fèi)用等的情況下，進(jìn)行質(zhì)量控制，努力打造符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和合同約定的品質(zhì)工程。

5 結(jié)束語

本文主要通過對某車間的工程概況以及火災(zāi)發(fā)生以后，該車間的結(jié)構(gòu)檢測和鑒定進(jìn)行了分析，并對火災(zāi)以后的結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了抗震性能的對比，通過火災(zāi)前后抗震性能的比對，得出相應(yīng)的結(jié)論：即在火災(zāi)后，一些結(jié)構(gòu)在不同程度上發(fā)生了橫向與縱向的位移，同時(shí)它的抗震效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火災(zāi)前的抗震性能，需要通過相應(yīng)地修復(fù)，提高其抗震性能?；谝陨咸岢隽朔课莼馂?zāi)后結(jié)構(gòu)檢測，包括結(jié)構(gòu)檢測與外觀檢查。給出了鑒定方式，包括建筑物危險(xiǎn)性程度鑒定、火災(zāi)間接損傷構(gòu)件鑒定、火災(zāi)直接損傷構(gòu)件鑒定。進(jìn)而提出幾項(xiàng)切實(shí)可行的建議對策：①首先提出全面質(zhì)量管理的思想；②要加強(qiáng)建筑材料的質(zhì)量管理控制；③建立完善的質(zhì)量管理體系；④加強(qiáng)施工隊(duì)伍建設(shè)。