王衛(wèi)英 李鑫茂 施興林 劉程程

(1.青島理工大學(xué)工程質(zhì)量檢測(cè)鑒定中心 山東青島 266033;2.中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院 山東青島 266100)

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某框架結(jié)構(gòu)廠房綜合樓火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定

王衛(wèi)英1李鑫茂1施興林1劉程程2

(1.青島理工大學(xué)工程質(zhì)量檢測(cè)鑒定中心 山東青島 266033;2.中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院 山東青島 266100)

結(jié)合實(shí)際工程，詳細(xì)描述了某框架結(jié)構(gòu)廠房綜合樓火災(zāi)后的現(xiàn)場(chǎng)情況。首先對(duì)火災(zāi)后廠房綜合樓的火災(zāi)影響區(qū)域進(jìn)行了劃分，對(duì)火場(chǎng)溫度進(jìn)行了初步判斷；其次詳細(xì)研究了火災(zāi)后過(guò)火區(qū)域及受影響區(qū)域的混凝土柱、梁、板構(gòu)件的受損情況及強(qiáng)度等級(jí)，分析了火災(zāi)后構(gòu)件的參與性能及承載能力，并結(jié)合《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS252-2009)的相關(guān)規(guī)定對(duì)火災(zāi)后的構(gòu)件進(jìn)行損傷初步評(píng)定和詳細(xì)評(píng)定；最后探討了對(duì)該廠房綜合樓火災(zāi)后混凝土構(gòu)件的處理方案及建議。

火災(zāi)調(diào)查;構(gòu)件損傷;鑒定分析;承載力分析;處理方案

1 工程概述

本工程位于山東省某沿海城市，2層(局部三層)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建于2007年。2012年9月，該廠房綜合樓于14:00發(fā)生火災(zāi)，時(shí)間持續(xù)約為1h。2012年10月，受托對(duì)該廠房綜合樓進(jìn)行了上部結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的受損情況檢測(cè)鑒定。檢測(cè)人員到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，部分燃燒物已經(jīng)被清理，火災(zāi)區(qū)域的部分混凝土梁、柱、板構(gòu)件已經(jīng)進(jìn)行了粉刷。

2 檢測(cè)鑒定主要內(nèi)容

火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定調(diào)查和檢測(cè)的內(nèi)容應(yīng)包括火災(zāi)影響區(qū)域調(diào)查與確定、火場(chǎng)溫度過(guò)程及溫度分布推定、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢查與檢測(cè)[1]。針對(duì)該工程具體檢測(cè)工作如下：

(1)查閱原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，并進(jìn)行核實(shí)。對(duì)結(jié)構(gòu)所能承受的火災(zāi)作用能力做出初步判斷，為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)做好準(zhǔn)備工作。

(2)對(duì)結(jié)構(gòu)所能承受的火災(zāi)作用能力做出初步判斷。根據(jù)廠房物件情況(可燃性及貨物數(shù)量等)、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)殘留物狀況和結(jié)構(gòu)表面的表觀現(xiàn)象確定每個(gè)區(qū)間的火災(zāi)程度；根據(jù)火災(zāi)嚴(yán)重程度，將火災(zāi)廠房分成不同的區(qū)域，檢測(cè)過(guò)程中區(qū)別對(duì)待。

(3)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步鑒定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件的表觀現(xiàn)象，對(duì)于直接暴露于火焰或高溫?zé)煔獾慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的燒灼損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)；根據(jù)構(gòu)件火災(zāi)后表面顏色、裂縫、錘擊反應(yīng)和構(gòu)件變形等指標(biāo)對(duì)構(gòu)件的損傷程度進(jìn)行評(píng)級(jí)。

(4)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件詳細(xì)鑒定。對(duì)于結(jié)構(gòu)火災(zāi)初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅱb級(jí)和Ⅲ級(jí)的構(gòu)件需進(jìn)行詳細(xì)鑒定。利用火災(zāi)后結(jié)構(gòu)材料的殘余性能，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，確定其火災(zāi)后結(jié)構(gòu)桿件承載能力，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。

(5)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果給出檢測(cè)鑒定報(bào)告。

3 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)基本情況調(diào)查

調(diào)查過(guò)程中重點(diǎn)檢查了該廠房的起火點(diǎn)、過(guò)火區(qū)域、過(guò)火面積及結(jié)構(gòu)內(nèi)物品存放布置情況。這些內(nèi)容是火場(chǎng)溫度判定的主要內(nèi)容。

綜合調(diào)查后對(duì)火災(zāi)影響區(qū)域進(jìn)行了基本的劃分，主要的受災(zāi)影響區(qū)域有兩處：

第一處：一層的2-4/B-(1/F)區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)的著火點(diǎn)是(1/2)-3/C-(1/C)處的監(jiān)控室，并直接引起(1/2)-3/(2/B)-C處的檔案室燃燒。該處主要是地面的PVC層全部燒焦，梁1-3/C、梁3/C-D和梁3/B-C處的梁底抹灰層部分脫落，屋面板被熏黑且板底出現(xiàn)露筋，裝修用的隔斷全部燒毀，具體見(jiàn)圖1～圖3。

第二處：一層的2-8/A-B區(qū)域。該區(qū)域的著火點(diǎn)是5/B柱子處。該處主要是柱5/B周圍的木隔斷裝飾燒壞，柱5/B和6/B表面的粉刷層脫落，梁5-6/B和梁6/A-B表面的粉刷層脫落，5-6/B處門上的玻璃破碎但是未熔化，金屬防火門已經(jīng)變形，門上油漆已經(jīng)脫落，具體見(jiàn)圖4～圖6。

根據(jù)以上內(nèi)容，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的區(qū)域劃詳見(jiàn)圖7。

4 火災(zāi)后鑒定評(píng)級(jí)

4.1 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件損傷初步鑒定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可以得出，一層2-4/B-(1/F)過(guò)火區(qū)現(xiàn)場(chǎng)殘留物表明地面PVC被燒焦，梁1-3/C、梁3/C-D和梁3/B-C處的梁底抹灰層部分脫落，混凝土屋面板底出現(xiàn)露筋，故根據(jù)相關(guān)規(guī)范初步判定該2-4/B-(1/F)區(qū)域內(nèi)的火場(chǎng)溫度可達(dá)到800℃。

一層2-8/A-B過(guò)火區(qū)域內(nèi)的柱5/B和6/B表面的粉刷層脫落，梁5-6/B和梁6/A-B表面的粉刷層脫落，5-6/B處門上的玻璃破碎但是未熔化，金屬防火門已經(jīng)變形，門上油漆已經(jīng)脫落，故根據(jù)相關(guān)規(guī)范初步判定該2-8/A-B區(qū)域內(nèi)的火場(chǎng)溫度可達(dá)到700℃。

綜合以上信息，并結(jié)合《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS252-2009)中表6.2.1、表6.2.2和表6.2.3中的相關(guān)規(guī)定對(duì)火災(zāi)后的構(gòu)件進(jìn)行損傷初步評(píng)定，結(jié)果見(jiàn)圖8～圖9。

4.2 過(guò)火區(qū)構(gòu)件殘留強(qiáng)度檢測(cè)及驗(yàn)算

由于火災(zāi)過(guò)程中混凝土表面溫度較高，高溫作用下，混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣和碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鈣、二氧化碳和水，從而導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂、脫落，為此根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS 252:2009)第4.3.4條“通過(guò)測(cè)量火災(zāi)前混凝土強(qiáng)度等級(jí)，通過(guò)溫度場(chǎng)推定結(jié)構(gòu)材料性能的方式確定，并且通過(guò)取樣檢驗(yàn)修正。

對(duì)未過(guò)火區(qū)域混凝土構(gòu)件回彈檢測(cè)結(jié)果(表1)，結(jié)果顯示為過(guò)火區(qū)域的混凝土柱、梁、板構(gòu)件強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)C35的強(qiáng)度要求，表1中混凝土強(qiáng)度已綜合考慮齡期等進(jìn)行修正[2]。

表1 未過(guò)火區(qū)域的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)本文4.1中火場(chǎng)溫度的判定可知，一層柱6/B底部取的芯樣(圖10)可以看出，柱底的表面顏色灰青，并接近正常，可以判斷該過(guò)火區(qū)底部的溫度<200℃；梁4-5/B的芯樣(圖11)和梁5/A-B的芯樣(圖12)可以看出，梁表面的混凝土顯淺黃；5-6/B處門上油漆脫落，且該金屬防火門已經(jīng)變形，可判斷該區(qū)域的上部溫度可達(dá)到700℃～800℃。

根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS 252:2009)附錄F：火災(zāi)后混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)中的表F.0.1-3可知，火災(zāi)后過(guò)火區(qū)域混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)為0.4，結(jié)合取芯試壓結(jié)果，火災(zāi)后過(guò)火區(qū)域混凝土殘余強(qiáng)度柱、梁及板均可取為C20。

根據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS 252:2009)附錄G：高溫時(shí)和高溫冷卻后鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)中的表G.0.1-2可知，火災(zāi)后鋼筋高溫冷卻后強(qiáng)度折減系數(shù)為0.85。

通過(guò)上述分析可知，火災(zāi)后過(guò)火區(qū)域混凝土強(qiáng)度可取C20，鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%。

4.3 火災(zāi)后構(gòu)件詳細(xì)鑒定結(jié)果

利用火災(zāi)后結(jié)構(gòu)材料的殘余性能，采用PKPM2010鑒定加固模塊對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析計(jì)算[3]，確定其火災(zāi)后結(jié)構(gòu)桿件承載能力[4-5]，根據(jù)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)桿件承載能力同結(jié)構(gòu)作用的比值關(guān)系，將初步鑒定中評(píng)定為ⅡB級(jí)和Ⅲ級(jí)的構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)鑒定，評(píng)定為B、C和D三級(jí)。具體評(píng)級(jí)標(biāo)注詳見(jiàn)圖13～圖14。

B級(jí)：基本符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)注下弦水平要求，尚不影響安全，尚可正常使用，宜采取適當(dāng)措施。

C級(jí)：不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，在目標(biāo)使用年限內(nèi)影響安全和正常使用，應(yīng)采取措施。

D級(jí)：嚴(yán)重不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)重影響安全，必須及時(shí)或立即加固或拆除。

5 處理方案及建議

依據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS 252-2009)中的相關(guān)規(guī)定對(duì)該廠區(qū)綜合樓的處理方案及建議如下：

(1)該廠房綜合樓火災(zāi)初步鑒定結(jié)果中評(píng)定級(jí)別為Ⅱa級(jí)的構(gòu)件承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全性要求，可不采取措施或僅采取提高結(jié)構(gòu)耐久性的措施。其中評(píng)定級(jí)別為Ⅱb和Ⅲ級(jí)的構(gòu)件承載能力不滿足結(jié)構(gòu)安全性要求，應(yīng)采取加固或局部處理措施。

(2)該廠房綜合樓火災(zāi)詳細(xì)鑒定結(jié)果中評(píng)定級(jí)別為b級(jí)的構(gòu)件承載能力尚不影響結(jié)構(gòu)安全性，應(yīng)采用提高結(jié)構(gòu)耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施。

(3)該廠房綜合樓火災(zāi)詳細(xì)鑒定結(jié)果中評(píng)定級(jí)別為C級(jí)的構(gòu)件承載能力不滿足結(jié)構(gòu)安全性要求，需進(jìn)行加固處理。

[1] CECS 252:2009 火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[2] GB 50367-2013 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] GB 50010-2010 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4] 王海,應(yīng)曉霖.某框架結(jié)構(gòu)廠房火災(zāi)后的鑒定及加固處理方案[J].建筑技術(shù)，2013，44(11):984-986.

[5] 李哲.火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.

Test and appraisal of a frame structure building after fire

WANGWeiying1LIXinmao1SHIXinglin1LIUChengcheng2

(1.Centre for engineering test & appraisal QTECH,Qingdao,266033;2.College of Engineering, Ocean University of China,Qingdao,266100)

The site of a frame-structural comprehensive building suffered from a serious fire, is investigated and analyzed in this article.Three main steps are included: firstly, affected zones of this building by fire are properly distinguished, and the fire temperature is much clear now; and then the damaged level of columns, beams and plates of this building, caused by the fire is investigated, and the contribution and load-bearing capacity are then analyzed as well.In terms of Standard for building structure after fire (CECS252-2009), general and detailed appraisals are then concluded for each member of the fire-affected building.Finally, solutions and suggestions on these fire-affected members are proposed.

Fire investigation; Component damage; Appraisal and analysis; Capacity analysis; Solving scheme

王衛(wèi)英(1978.5- ),女,工程師。

E-mail:307315238@qq.com

2016-06-13

TU312+.3

A

1004-6135(2016)10-0038-04