鋼軋廠房火災后損傷狀況分析

肖 緋

(馬鋼股份公司能控中心 安徽馬鞍山 243000)

1 工程概況

某鋼軋廠房為鋼筋混凝土排架結構，采用鋼筋混凝土排架柱、鋼吊車梁/鋼筋混凝土吊車梁、梯形鋼屋架/鋼筋混凝土屋架及大型屋面板。使用過程中，廠房B-D/30-33區(qū)域發(fā)生火災，導致失火區(qū)域及其周邊結構構件受損。

對廠房火災影響區(qū)域的結構構件損傷程度進行鑒定分析，為后續(xù)處理提供技術依據。

廠房鑒定范圍平面布置見圖1。

2 現場調查、檢測結果

2.1 現場調查結果

對該鋼軋廠房結構現狀進行全面的調查，結果匯總如下：

(1)火災影響區(qū)域調查結果：經調查，著火點位于C/31-32東側，火災持續(xù)時間約為2小時?，FB-D/29-34區(qū)域內多個構件存在損傷，B-D/28-29軸區(qū)域內屋蓋支撐的個別桿件損壞，其余周邊區(qū)域未見明顯由于火作用產生的損壞。本次火災影響區(qū)域為B-D/29-34。

(2)排架柱現狀調查結果：①排架柱上柱：C/29、30、33、34及D/31、32上柱受溫度應力及屋蓋倒塌產生的動荷載作用，存在變形、開裂損傷。其中，C/30上柱向南嚴重傾斜，柱底混凝土破損，鋼筋屈曲變形；C/33、34及D/31、32上柱均存在過大變形及多處受力裂縫；C/29上柱存在受力裂縫；②排架柱下柱：C/30、33下柱受燒灼作用，混凝土表面呈粉紅色，混凝土受影響層厚度為12.5 mm；③其余排架柱未見由于火作用產生的損傷。

(3)吊車梁系統(tǒng)調查結果：① C/30-33東、西側吊車梁均嚴重損壞，存在過大的整體變形及局部屈曲現象。其中，西側吊車梁明顯向西彎曲變形，且可見下?lián)?；東側吊車梁明顯向東彎曲變形，且上翼緣跨中位置存在明顯屈曲現象。兩根吊車梁表面涂層均存在燒灼損傷；上部托架砸落于吊車梁上；② C/30-33東、西側吊車梁間支撐桿件多處存在嚴重變形；③其余吊車梁未見由于火災作用產生的明顯損傷。

(4)屋蓋系統(tǒng)調查結果：① C/30-33托架倒塌，其支撐的B-C/30-33及C-D/30-33屋蓋整體倒塌；②受B-D/30-33屋蓋倒塌影響，B-D/29-30、B-D/33-34區(qū)域內屋面支撐、系桿及連系梁多處失效，屋面板普遍受損；③ C-D/28-29下弦支撐西側斜桿存在明顯屈曲變形；④其余屋蓋系統(tǒng)構件未見由火作用引起的明顯損傷。

圖1 排架柱上柱破壞

圖2 上柱傾斜

圖3 吊車梁表面涂層燒灼損傷

圖4 屋架倒塌

2.2 現場檢測結果

本次現場檢測主要有以下結論：

(1)排架柱變形檢測結果：對具備檢測條件的排架柱上柱傾斜變形進行檢測，由檢測結果可知，C/34及D/31、32上柱均存在過大變形，傾斜度超過20‰。

(2)排架柱混凝土性能受影響層厚度檢測結果：通過對排架柱混凝土碳化深度進行對比檢測，判斷過火區(qū)域混凝土性能受影響層厚度。其中，C/30及C/33柱為過火構件，選取其典型過火區(qū)域進行檢測；C/39及C/43柱為未過火構件。由檢測結果可知，過火排架柱的混凝土碳化深度大于同條件下的未過火柱，混凝土性能受影響層厚度取各測區(qū)平均值的最大值，為12.5 mm。

(3)排架柱表面混凝土硬度檢測結果：采用回彈法對排架柱表面硬度進行對比檢測，判斷過火區(qū)域混凝土表面物理性能變化情況。其中，C/30及C/33柱為過火構件，選取其典型過火區(qū)域進行檢測；C/39及C/43柱為未過火構件。由檢測結果可知，過火排架柱表面混凝土未出現明顯的粉碎或疏松現象。

(4)吊車梁撓度檢測結果：根據《火災后建筑結構鑒定標準》(CECS252:2009)，C/30-33吊車梁撓度遠大于規(guī)范限值(l0/400)，已產生嚴重變形；其余吊車梁未見明顯變形。

3 結構火災后損傷狀況分析

對該鋼軋廠房結構火災后損傷狀況進行分析，結果如下：

(1)排架柱上柱損傷狀況分析：C/30、33、34及D/31、32上柱均存在嚴重變形損壞及開裂損壞，承載能力完全喪失或大部分喪失，已危及結構安全，其損傷狀況評定為IV級。C/29上柱未發(fā)生明顯變形，但存在受力裂縫，將對結構安全及正常使用產生不利影響，其損傷狀況評定為Ⅲ級。鑒定范圍內其余上柱未見由于火作用產生的損傷，其損傷狀況評定為Ⅱa級。

(2)排架柱下柱損傷狀況分析：C/30、33下柱混凝土表面12.5 mm厚度以內受損，豎向鋼筋受火后強度不低于原強度值的0.95倍，即火作用未對構件性能產生明顯影響，其損傷狀況評定為Ⅱb級。鑒定范圍內其余下柱未見由于火作用產生的損傷，其損傷狀況評定為Ⅱa級。

(3)吊車梁系統(tǒng)損傷狀況分析：C/30-33東、西側吊車梁均嚴重損壞，存在過大的整體變形及局部屈曲現象；吊車梁間支撐桿件多處變形。此范圍內吊車梁系統(tǒng)構件承載能力完全喪失或大部分喪失，已危及結構安全，其損傷狀況評定為IV級。鑒定范圍內其余吊車梁未見由于火作用產生的損傷，其損傷狀況評定為Ⅱa級。

(4)屋蓋系統(tǒng)損傷狀況分析：B-D/30-33屋蓋整體倒塌；B-D/29-30、B-D/33-34區(qū)域內屋面支撐、系桿及連系梁多處失效，屋面板普遍受損；故B-D/29-34范圍內屋蓋系統(tǒng)構件(不含29軸、34軸屋架)損傷狀況評定為IV級。C-D/28-29下弦支撐西側一根斜桿存在明顯屈曲變形，C-D/28-29下弦支撐損傷狀況評定為Ⅲ級。鑒定范圍內其余屋蓋構件未見由于火作用產生的損傷，其損傷狀況評定為Ⅱa級。

4 處理意見

為保證該鋼軋廠房結構的正常使用，建議采取如下處理措施：

(1)將C/30、33、34及D/31、32排架柱上柱進行拆除更換；C/29上柱采用外包型鋼等方式進行補強加固。

(2)將C/30-33吊車梁及吊車梁間支撐桿件進行拆除更換。

(3)將B-D/29-34范圍內屋蓋系統(tǒng)(不含29軸屋架，含34軸屋架)進行拆除更換；C-D/28-29下弦支撐變形桿件進行更換。

(4)應避免后續(xù)拆除工作對保留構件造成損傷。如保留構件受損，則應進行相應的加固處理。