某廠房火災后結構可靠性鑒定與分析

麥文杰

摘 要：通過對廠房火災后檢測、鑒定的過程，探討遭受火災后房屋各個結構構件受損情況及火災對房屋的影響。

關鍵詞：廠房;火災;結構可靠性;鑒定分析

1工程概況

廣州市南沙區(qū)某廠房內車間大樓，據悉建于2000年后，框架結構五層，主體采用現澆鋼筋混凝土柱、梁、板承重，180mm 厚磚墻圍護，房屋總建筑面積約4600m2，主要作車間用途使用。該房屋原設計圖已缺失，火災發(fā)生前，該車間為正常使用中。在2018年4月25日下午4時左右該車間發(fā)生火災，火災持續(xù)時間約6小時，范圍涉及到整棟建筑，且由于火勢較猛造成建筑三層、四層的鋼筋混凝土構件多處出現嚴重的保護層爆裂、剝落、鋼筋變形等損壞現象。

2火災溫度場判定

由于現場殘留物已清空，需通過現場結構構件表面特征判斷該次火災溫度。

根據首層部分柱混凝土表面呈灰白色，混凝土大面積脫落，敲擊聲音發(fā)悶，有較多裂縫，初步估計該處位置溫度在700℃～800℃左右;

根據四層部分梁混凝土表面呈淺黃色，敲擊聲較為聲啞，露筋長度大于30%梁跨度，粗裂縫網，可初步判斷該處位置溫度在950℃左右;

根據五層部分板混凝土表面呈淺黃色，敲擊聲較為聲啞，露筋面積大于30%板面積，粗裂縫網，混凝土脫落面積大于100cm2，可初步判斷該處位置溫度在950℃左右;

根據以上綜合判斷，本次房屋內火場最高溫度為950℃左右。

3構件損傷情況

現場采用外觀觀察及錘擊回聲的方法對過火區(qū)域的鋼筋混凝土柱、梁、板構件表面顏色、爆裂剝落、開裂、露筋、聲音等情況進行了檢查，并對火災后各個構件的損壞情況進行初步判斷，以下羅列個別：

3.1???? 首、三、四層柱有個別受損情況較為嚴重，其中混凝土表面有粗裂縫網，且柱角有混凝土保護層剝落現象，露筋長度大于20%柱高，通過上述現象初步鑒定該類框架柱屬于中度燒灼，已顯著影響結構材料性能。

3.2???? 二、四、五層普遍梁都有輕微到粗的裂縫網，均有發(fā)現混凝土保護層剝落或大面積脫落現象，露筋長度大于30%梁跨度，通過上述現象初步鑒定上述部分梁屬于輕度燒灼到中度燒灼，對結構構件本身材料性能均有不同程度的影響，對構件的耐久性、安全性均產生不利影響。

3.3???? 二、三、四、五層大面積的樓板均有輕微到粗的裂縫網，均有發(fā)現混凝土保護層剝落或大面積脫落現象，部分樓板脫落面積大于100cm2，且裸露部分鋼筋占板面積大約20%，通過上述現象初步鑒定上述部分樓板屬于輕度燒灼到中度燒灼，對結構構件本身材料性能均有不同程度的影響，對構件的耐久性、安全性均產生不利影響。

4火災后房屋構件材料性能檢測

4.1???? 混凝土強度檢測

混凝土在火災的作用下，其內部的溫度逐步升高，混凝土在升溫的過程中內部結構出現了一系列的物理、化學反應，是混凝土在高溫下逐步喪失強度或出現爆裂現象使承載能力下降，所以在火災后混凝土剩余強度是一項重要的檢測項目。本次采用鉆芯法對過火的混凝土構件及未過火的混凝土構件進行檢測。檢測結果表明，過火較嚴重的四層、五層構件普遍低于《混凝土結構設計規(guī)范》的限值 C20要求。其余各層抽檢的構件混凝土強度均能滿足限值C20要求。

4.2???? 混凝土碳化深度檢測

由于受到溫度升高的影響，混凝土內部結構和組成材料就會發(fā)生變化。而碳化檢測是根據材料中化學、物理變化所產生的影響而進行的。它是通過酚酞酒精噴射到混凝土表面并測量混凝土表面紫紅色顏色區(qū)域的深度，并使用碳化尺測量其深度值的大小，通過深度值的大小結合現場受過火程度不同的混凝土構件的碳化深度進行對比，通過對比深度大小，推斷構件受火溫度。

檢測結果表明，受火災影響較大區(qū)域柱、梁構件的碳化深度較受火災影響較小區(qū)域柱、梁構件的碳化深度值要大，部分嚴重過火構件的混凝土碳化深度值普遍超過構件的混凝土保護層厚度，抽檢的鋼筋混凝土柱碳化深度最大值達34mm，鋼筋混凝土梁碳化深度最大值達31mm。通過數據可知，碳化深度遠超混凝土保護層厚度的構件，在考慮承載力時，應該對該構件的有效截面進行折減。

比如本次廠房，過火較嚴重的鋼筋混凝土柱構件，在考慮時有效截面尺寸按柱每側面減少20mm、柱單邊尺寸減少40mm 考慮;梁為受彎構件， 并有剪、扭力的作用，梁受壓區(qū)未有明顯損壞，梁底、梁側混凝土燒傷、強度降低對梁正截面承載力無明顯影響，但對梁的抗剪、扭承載力有不利影響，故梁的高度方向有效截面尺寸不折減，梁的寬度方向有效截面尺寸按單面減少20mm、梁寬減少40mm 考慮;板為受彎構件，過火較嚴重的板底鋼筋保護層大面積剝落、鋼筋外露，板的有效截面高度按減小20mm 考慮; 因此表明本次火災對部分結構構件的受力性能影響程度較大。

4.3???? 鋼筋強度檢測

現場抽取該房屋過火較嚴重的四層區(qū)域中鋼筋混凝土梁、板構件各一個進行鋼筋屈服強度、抗拉強度及拉伸率檢測。檢測結果表明，火災后抽檢的鋼筋混凝土梁、板的鋼筋性能無明顯下降。結果如下表所示：

5火災后房屋承載力及可靠性評級

根據上述檢測結果及損傷情況，采用 PKPM 軟件進行結構承載力符合（計算過程略），從計算結果中可知：火災后該房屋框架柱的軸壓比、鋼筋混凝土柱、梁、板承載力均滿足使用要求。但上部承重結構、圍護結構的使用性為 C 級，故火災后該房屋結構構件結構構件的可靠性等級評定為三級，不符合國家現行標準規(guī)范的可靠性要求，影響整體安全，在目標使用年限內明顯影響整體正常使用，應采取措施，且可能有極少數構件必須立即采取措施。

6火災后房屋處理建議

①對受火災影響初步鑒定為輕度燒灼的鋼筋混凝土柱、梁、板，剔除表層開裂、疏松的混凝土保護層，用聚合物水泥砂漿重做混凝土保護層后，掛鋼絲網批水泥砂漿。

②對初步鑒定為中度燒灼的鋼筋混凝土柱、梁，剔除表層開裂、疏松、剝落的混凝土保護層后，采用加大截面法或外包角鋼法做加固處理。

③對受火災影響初步鑒定中度燒灼的鋼筋混凝土板，剔除表層開裂、疏松的混凝土保護層，用分層噴涂法重做混凝土保護層，并對樓板采用粘貼碳纖維布法做加固處理。

7結語

發(fā)生火災往往都具有突發(fā)性和復雜性，僅用單一手段對火災后的房屋進行檢測評估是不具備科學性的。只有用多種方法進行綜合評估，并且注意火災現場調查資料的積累。因為只有在大量收集現場資料的基礎上才能對受損的結構構件進行評估。從而分析房屋在過火后，受損構件工作狀態(tài)如何。結構受損程度綜合評估后，需要針對不同的受損構件，提出不同的結構加固、結構修復處理建議，提出既經濟又安全的恢復結構使用功能的方案。

參考文獻：

[1]中國工程建設標準化協會火宅后建筑結構鑒定標準.

[2] 《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010（2015版）.

[3]《 建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001.

[4]張志高等.某廠房火宅后結構安全性檢測與鑒定分析.第六屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議論文集.長沙：湖南大學出版社，2002.