某住宅樓爆炸事故后檢測(cè)鑒定及加固設(shè)計(jì)研究

李荷美，劉 佳，張藝晶

（河北省建筑科學(xué)研究院有限公司，河北 石家莊 050021）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，鋼筋混凝土高層建筑越來越多，已逐步取代多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在人們心中的地位。但城市中依然存在大片老舊小區(qū)及大量砌體結(jié)構(gòu)房屋。因房屋使用年限長久、水電暖管道老齡化、物業(yè)管理系統(tǒng)落后，而造成天然氣泄漏、密閉空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸的事故時(shí)有發(fā)生。事故對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成了極大損傷，對(duì)居民的居住安全和經(jīng)濟(jì)影響很大。目前城市中老舊小區(qū)的砌體結(jié)構(gòu)房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，因此針對(duì)此類建筑結(jié)構(gòu)爆炸事故后的安全性檢測(cè)鑒定和維修加固處理的問題，已成為有關(guān)部門必須面對(duì)和解決的工作內(nèi)容。

1 工程概況

河北省保定市某小區(qū)住宅樓為地下 1 層，地上 5 層的磚混結(jié)構(gòu)，樓板形式為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，采用混凝土條形基礎(chǔ)，建筑物長 45.6 m，寬 17.9 m，總建筑面積約為 4 000 m2，于 2003 年左右建成。結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖 1 所示。

圖1 地下一層結(jié)構(gòu)平面示意圖（單位：mm）

2015 年 3 月 29 日凌晨 0 時(shí)許，該建筑一單元地下室發(fā)生爆炸，爆炸沖擊力致使該建筑部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭到不同程度的破壞。樓板上拱、門窗變形、玻璃破碎、室外停放的車輛亦受損嚴(yán)重，給小區(qū)居民造成了嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。經(jīng)查明其爆炸原因系存放在地下室的裝修用稀料揮發(fā)所致。為了解該建筑爆炸后的結(jié)構(gòu)安全性，保證其能夠繼續(xù)正常使用，某專業(yè)機(jī)構(gòu)接受當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)局委托，對(duì)該建筑進(jìn)行了爆炸后房屋的檢測(cè)鑒定，并對(duì)后續(xù)加固處理制定了詳細(xì)的加固設(shè)計(jì)方案［1］。

2 檢測(cè)鑒定

2.1 損傷情況

爆炸對(duì)該建筑的影響區(qū)域主要位于地下一層和地上一層的 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)，對(duì)其它樓層的破壞影響程度較低。

2.1.1 嚴(yán)重?fù)p傷構(gòu)件破壞情況

嚴(yán)重?fù)p傷構(gòu)件主要位于地下一層 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)?？扇?xì)怏w爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊能量，導(dǎo)致部分隔墻倒塌，主體結(jié)構(gòu)部分承重墻、頂板及圈梁產(chǎn)生起拱變形、裂縫、混凝土脫落、鋼筋外露等損傷。具有代表性的構(gòu)件損傷情況如表 1 所示。

表1 地下一層部分構(gòu)件損傷情況表

2.1.2 輕度損傷構(gòu)件破壞情況

輕度損傷構(gòu)件主要位于地上一層 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)。該區(qū)域內(nèi)構(gòu)件損傷情況主要為承重墻體開裂以及承重墻體與圈梁交接處開裂。部分承重墻體存在數(shù)條豎向裂縫，裂縫從墻體底部向上延伸，長度較短、上窄下寬，最大縫寬多在 0.5～1.5 mm 之間。部分承重墻體存在多條斜向裂縫，主要分布于墻體中部，長度較長，最大縫寬多在 0.2～3 mm 之間。部分地上一層承重墻體與地下一層圈梁交接處存在開裂現(xiàn)象。

2.1.3 圍護(hù)系統(tǒng)破壞情況

該建筑地上一層至地上五層 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)，部分門窗、吊頂、地磚等圍護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的損壞。室內(nèi)窗戶玻璃破碎，門框、窗框變形并與墻體連接處開裂，吊頂損壞，地板磚嚴(yán)重起鼓、斷裂，如圖 8 所示。

圖8 圍護(hù)系統(tǒng)破壞情況示意圖

圖2 8～11×B～F 軸頂板破壞形態(tài)

圖3 11～14×B～F 軸頂板破壞形態(tài)

圖4 6～8×F～H 軸頂板破壞形態(tài)

圖5 12～14×F 軸圈梁破壞形態(tài)

圖6 8～11×F 軸圈梁破壞形態(tài)

圖7 6～8×E 軸墻破壞形態(tài)

2.2 結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗(yàn)算

根據(jù)該建筑原設(shè)計(jì)圖紙和爆炸后房屋安全性檢測(cè)鑒定結(jié)果建立模型。該建筑模型中各材料強(qiáng)度采用現(xiàn)場實(shí)測(cè)值，荷載布置依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及相關(guān)規(guī)范，各構(gòu)件布置參考原設(shè)計(jì)圖紙。根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范，利用數(shù)值分析軟件對(duì)該建筑進(jìn)行無損狀態(tài)下主體結(jié)構(gòu)的承載力計(jì)算、校核。結(jié)果表明，在無損狀態(tài)及正常使用荷載條件下，該建筑部分墻體抗震承載力不足［4］。

2.3 檢測(cè)鑒定結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場檢測(cè)情況，該建筑部分承重構(gòu)件存在損傷、較大變形以及承載力不滿足要求的情況，圍護(hù)系統(tǒng)也遭到嚴(yán)重破壞，爆炸受損構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)整體承載能力有極大影響［5］。在考慮建筑結(jié)構(gòu)整體性的前提下，應(yīng)對(duì)上述承重構(gòu)件進(jìn)行加固處理，并對(duì)圍護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行修繕。在該建筑嚴(yán)重?fù)p傷構(gòu)件中，部分構(gòu)件已喪失承載能力，存在較大安全隱患，需立即采取安全措施。

3 加固方案

該磚混結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)方案以爆炸后檢測(cè)鑒定報(bào)告為依據(jù)，綜合考慮施工的可行性和加固后的使用性，對(duì)損傷程度不同的各個(gè)構(gòu)件，采用經(jīng)濟(jì)合理的加固方法進(jìn)行加固，最終恢復(fù)該建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和正常使用功能［6］。修復(fù)加固設(shè)計(jì)的原則是在確保結(jié)構(gòu)安全的情況下，盡量多的保留原結(jié)構(gòu)部分，減少拆除工作量，降低加固成本。該住宅樓地下一層 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案如圖 9 所示。

圖9 地下一層6～16×A～K軸范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)加固平面示意圖（單位：mm）

3.1 圈梁、頂板加固處理

由于地下一層 6～16×A～K 軸范圍內(nèi)的圈梁、頂板均有不同程度的損傷，且大多數(shù)構(gòu)件已不適于繼續(xù)承載，因此需對(duì)該范圍內(nèi)的圈梁、頂板采用全截面置換的方法進(jìn)行加固，圈梁、頂板的截面尺寸和鋼筋配置與原設(shè)計(jì)相同。加固施工前應(yīng)對(duì)原構(gòu)件卸荷并采取有效支撐，應(yīng)注意隔開間剔鑿，隔開間澆筑。并應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)后，再進(jìn)行相鄰開間的剔鑿澆筑［7］。施工時(shí)采用靜力切割的方法進(jìn)行拆除，優(yōu)先拆除受損嚴(yán)重的構(gòu)件。剔鑿混凝土?xí)r應(yīng)注意減少對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件及混凝土內(nèi)鋼筋的傷害［8］。

3.2 墻體加固處理

對(duì)于倒塌的隔墻，重新砌筑。對(duì)于因爆炸導(dǎo)致?lián)p傷破壞的承重墻體，因墻體表面存在裂縫，裂縫寬度較小，裂縫形態(tài)已基本穩(wěn)定，可先采用壓力灌漿法對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。待灌漿質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求后，采用增加鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層或鋼筋混凝土面層的方法進(jìn)行墻體加固［9］。根據(jù)墻體損傷程度的不同，綜合考慮加固后房間使用面積大小的問題，選取合適的面層加固方法及加固面層厚度。對(duì)于無損狀態(tài)下抗震承載力不足的承重墻體，亦采用上述增加面層的方法進(jìn)行墻體加固，以提高其抗震性能。根據(jù)軟件計(jì)算結(jié)果墻體抗力與荷載效應(yīng)的比值大小，綜合考慮加固后房間使用面積大小的問題，選取合適的面層加固方法及加固面層厚度。

4 結(jié)論

1）該建筑加固完工并使用至今，約 3 年多，期間居民反映良好。主體結(jié)構(gòu)頂板、圈梁、承重墻體以及圍護(hù)系統(tǒng)等均無異?，F(xiàn)象。這說明上述加固設(shè)計(jì)方案合理，能夠有效地解決爆炸后磚混結(jié)構(gòu)房屋的承載能力和使用功能問題。

2）近年來我國因爆炸導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)損傷或破壞的事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)于爆炸后建筑的檢測(cè)鑒定和修復(fù)加固設(shè)計(jì)必不可少。本文通過科學(xué)地評(píng)判爆炸后磚混結(jié)構(gòu)房屋的安全性現(xiàn)狀，制定了相應(yīng)的加固處理方案，可為后續(xù)類似項(xiàng)目提供參考。