框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后安全性檢測鑒定研究

徐迎春，劉永成

（中國建筑科學(xué)研究院天津分院，天津300000）

1 引言

在實踐過程中，對框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后安全性檢測鑒定工作的開展，應(yīng)基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行具體分析，有效搜集相關(guān)資料，準確計量構(gòu)件強度，根據(jù)構(gòu)件強度分析其安全性。本文以某建筑工程為例，結(jié)合國家相關(guān)規(guī)定，進行火災(zāi)后安全性鑒定。

2 案例工程概述

2.1 工程介紹

某辦公樓建筑，地下1層，地上6層，屬于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，所處場地為Ⅱ類。柱墻所用材料如下：-1層～3層使用的材料為C40混凝土；3層以上使用的材料為C35混凝土；梁板所用材料皆為C40混凝土。建筑物總體高度為37.05 m，建筑面積為15 000 m2。建筑物于2009年3月開始設(shè)計，按照8度地震設(shè)防?；A(chǔ)為預(yù)應(yīng)力管樁，地基較為牢固。

2.2 火災(zāi)概況

火災(zāi)發(fā)生在辦公樓的天面層冷卻塔處，燃燒時間長達25 min，屬于室外燃燒。通過現(xiàn)場勘查，準確定位了過火區(qū)域：屋面冷卻塔下部混凝土基座、飄板、頂部鋼結(jié)構(gòu)架梁、冷卻塔北部混凝土架構(gòu)。過火面積為55 m2，火場采取自然冷卻模式。

3 檢測資料搜集

框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后安全性檢測鑒定研究工作開展，應(yīng)注重資料的搜集，資料搜集是否及時、是否全面、是否精準，皆會影響到強度檢測評定工作開展[1]。建議如下：（1）及時性方面。在火災(zāi)發(fā)生后，待完成自然冷卻便進行信息搜集，如果信息搜集時間間隔較久，會導(dǎo)致構(gòu)件強度受到累積效應(yīng)和其他相關(guān)因素影響，無法準確地反映火災(zāi)的影響。（2）全面性方面。對于火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)詳細勘察，準確定位過火區(qū)域，避免產(chǎn)生遺漏，造成測評不全面的問題。（3）精準性方面。對火災(zāi)現(xiàn)場的資料搜集與處理必須體現(xiàn)精準性的特點，合理選擇相關(guān)測評方法和標準，規(guī)范操作，得出有效的數(shù)據(jù)，作為分析依據(jù)。

4 框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后構(gòu)件強度檢測

4.1 火災(zāi)后構(gòu)件混凝土強度檢測評定

4.1.1 強度檢測方案

對于火災(zāi)之后冷卻塔基座混凝土的強度檢測，采取了鉆芯法，主要是因為這一方法便于操作，且檢測結(jié)果較為精準。應(yīng)用時，應(yīng)合理確定鉆芯位置和數(shù)量，便于反映基座，開展檢測工作。本次檢測鉆芯位置為冷卻塔下部混凝土基座梁位置，共計3個測試點；冷卻塔北側(cè)架構(gòu)柱及飄板混凝土強度檢測時，受到檢測部位所處操作環(huán)境的影響，選擇回彈法，便于實施。回彈部位的選定必須科學(xué)合理，應(yīng)盡量以靠近火點附近的構(gòu)架柱和飄板為主，回彈數(shù)量選擇不宜過多，各1處即可。

4.1.2 強度評定方法

進行構(gòu)件混凝土強度評定時，應(yīng)注重混凝土強度評定值的選擇。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗，采取鉆芯法檢測時，由于芯樣數(shù)量較多，為了增加安全性，應(yīng)選擇芯樣中檢測得出的最小數(shù)值作為混凝土基座火災(zāi)后強度評定標準[2]。使用回彈法進行混凝土強度測評時，選擇火災(zāi)后結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土平均強度的最低值作為依據(jù)，即fct1、fct2。

式中，fct1為所選擇的試樣混凝土強度評定第一條件值的最小值，MPa；fct2為所選擇的試樣混凝土強度評定第二條件值的最小值，MPa；fct為混凝土平均強度評定值；K為判定系數(shù)，混凝土強度合格的判定系數(shù)取值為K=1.7；S為試樣混凝土強度標準差；fcti為不同區(qū)域火災(zāi)之后的抗壓強度。與此同時，還需要考慮混凝土構(gòu)件受火溫度T的情況，本項目取值為560℃。在火災(zāi)后，混凝土構(gòu)件發(fā)生炭化，炭化深度為L，取0 mm?；诖擞嬎慊貜椥拚禂?shù)，即Kcn=1.272-6.66×10-4T+2.72×10-2L=0.905 4。接下來，還需要計量不同區(qū)域火災(zāi)之后的抗壓強度，即fcti=Kcnifi（N，L）（其中，Kcni為火災(zāi)后各區(qū)域回彈修正系數(shù)；fi（N，L）為火災(zāi)后不同區(qū)域抗壓強度與回彈值N及碳化深度L的函數(shù)關(guān)系），推導(dǎo)得出混凝土構(gòu)件抗壓強度評定值如下：

式中，n為芯樣數(shù)量。為了體現(xiàn)檢測的精準性，選擇多個芯樣，取平均值作為混凝土構(gòu)件抗壓強度的評定值。

4.2 火災(zāi)后鋼構(gòu)件強度檢測評定

根據(jù)火災(zāi)的具體情況，選擇建筑的鋼構(gòu)件作為研究對象，并將其劃分為未過火、輕度過火、重度過火3類，強度檢測依據(jù)與混凝土構(gòu)件不同，具體為洛氏硬度。但具體的檢測結(jié)果不可直接使用，需要根據(jù)GB/T 1172—2000《黑色金屬硬度及強度換算值》中的相關(guān)規(guī)定換算得出相應(yīng)強度數(shù)值，并與設(shè)計強度進行對比分析，評價其安全性。

5 框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后安全性鑒定

5.1 初步鑒定

發(fā)生火災(zāi)后，可以對相應(yīng)的構(gòu)件受損情況進行初步評定，作為后續(xù)精準評定的依據(jù)，如果初步評定結(jié)果為受損輕微，則無須進行復(fù)雜的評定，以節(jié)約人力、物力消耗。

5.1.1 冷卻塔下部混凝土基座

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，冷卻塔下部混凝土基座未變色、混凝土表面未開裂、表層混凝土未脫落，使用錘子敲擊火損部位，音質(zhì)響亮。對基座板靠近火場下方位置進行錘擊，存在空鼓聲音，分析這一聲音產(chǎn)生原因，確定是由板面墊層松動引發(fā)的。基于此鑒定冷卻塔下部混凝土基座柱、梁、板火災(zāi)后狀態(tài)，結(jié)果為Ⅰ級。

5.1.2 冷卻塔北側(cè)混凝土構(gòu)件

通過現(xiàn)場勘查，這一位置混凝土被煙熏黑，但并不明顯。不存在結(jié)構(gòu)性裂縫和露筋的情況，且未發(fā)生混凝土脫落問題。但在柱面部分存在抹灰層脫落的情況，使用錘子敲擊抹灰層脫落位置，聲音響亮?；诖诉M行評價，結(jié)果為Ⅰ級。

5.2 再次鑒定

進行再次鑒定工作，以火災(zāi)后混凝土構(gòu)件承載能力為依據(jù)，并根據(jù)GB 50292—1999《民用建筑可靠性鑒定標準》、DBJ 08-219—1996《火災(zāi)后混凝土構(gòu)件評定標準》相關(guān)規(guī)定，具體劃分為4個級別：A——完好；B——輕度損傷；C——受損較嚴重；D——嚴重受損或危險構(gòu)件，劃分標準見表1。其中，本項目中，所有火損構(gòu)件劃分如下：冷卻塔下部混凝土基座為重要構(gòu)件；混凝土構(gòu)架柱、飄板、鋼構(gòu)架梁為次要構(gòu)件。通過實踐研究，火災(zāi)損傷可以通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余承載力來反映，有關(guān)方面的計算可以采用平均強度折減系數(shù)法，評定不同火損構(gòu)件的承載力，結(jié)果如表2所示。具體要點如下：（1）以火災(zāi)后構(gòu)件初步評定結(jié)果為依據(jù)，基于火災(zāi)溫度的大小對截面混凝土平均抗壓強度、構(gòu)件內(nèi)鋼筋抗拉強度進行折減；（2）基于相關(guān)規(guī)范和要求，分析受到火災(zāi)影響之后，鋼筋與混凝土之間黏結(jié)強度減弱情況；（3）鑒定過程中，計算應(yīng)精準，選定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效截面作為依據(jù)。

表1 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件承載力評定標準

表2 飄板的承載力評定結(jié)果

通過表1、表2可知，對于火災(zāi)之后飄板受損情況的初步鑒定，級別為Ⅱ級，再次鑒定結(jié)果為B級。

6 結(jié)語

綜上所述，框架結(jié)構(gòu)辦公樓火災(zāi)后安全性檢測鑒定研究工作對于整個建筑火災(zāi)后維修和使用安全管控意義重大，應(yīng)不斷提升檢測鑒定的準確性，根據(jù)檢測鑒定結(jié)果制定針對性的管控策略，保證建筑物的使用安全。具體操作過程中，應(yīng)正確選擇檢測鑒定方法，合理進行相關(guān)信息搜集，規(guī)范檢測鑒定行為，提高工作的精準性。