論述建筑物火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測鑒定

1、論述建筑物火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測鑒定 摘要：筆者根據(jù)建筑物火災(zāi)鑒定實(shí)例，針對建筑結(jié)構(gòu)損傷檢測鑒定的步驟與處理方法進(jìn)行了詳細(xì)論述。 關(guān)鍵詞：火災(zāi)、建筑結(jié)構(gòu)、損傷鑒定、分析、處理方法 0引言 隨著我國經(jīng)濟(jì)的繁榮和人口的增長，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，火災(zāi)發(fā)生的幾率也隨之增加?；馂?zāi)所造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失也越來越大。建筑物失火后，由于材料的物理化學(xué)性能發(fā)生了變化和結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的損傷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低。因此正確客觀地評價(jià)建筑物失火后結(jié)構(gòu)的損傷程度，是否還能加固利用，減少火災(zāi)帶來地?fù)p失，是一項(xiàng)重要的且非常有意義的工作。下面就某工業(yè)園區(qū)3#廠房火災(zāi)的實(shí)例來進(jìn)行分析探討。 一、火災(zāi)的調(diào)查： 1、工程概況：該工業(yè)園區(qū)

2、3#廠房于2003年5月設(shè)計(jì)，共三層，框架結(jié)構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，建筑面積2350m2。工程于2004年11月竣工后投入使用，現(xiàn)為電機(jī)生產(chǎn)車間（平面示意圖如圖1）。2009年4月26日中午廠房三層噴漆車間因設(shè)備拆除切割發(fā)生火災(zāi)。 圖1平面布置示意圖 2、火災(zāi)前室內(nèi)裝修情況：經(jīng)查，該樓一三層墻面及頂棚均為簡單的抹白灰裝修，三樓噴漆車間分隔墻采用EPS夾芯板，外墻鋁合金玻璃窗，水磨石地面。 3、起火點(diǎn)位置在三層軸處（見圖1）。起火原因系由設(shè)備拆除切割時點(diǎn)燃管道中的殘余油泥引起的?，F(xiàn)場主要燃燒物為地面及管道中的殘余油泥和夾芯板里的泡沫，從起火到撲滅的持續(xù)時間約40分鐘，滅火方式為消防噴水滅火

3、。 4、起火當(dāng)日風(fēng)向東南、風(fēng)力較弱，火災(zāi)的受損區(qū)域主要在軸之間，該區(qū)域內(nèi)的夾芯板泡沫基本被燒毀，彩鋼板、機(jī)械設(shè)備、支架外包鐵皮扭曲變形，防腐涂裝也基本被燒毀；部分鋁合金窗被燒熔，玻璃軟化；部分梁、柱、墻的抹灰層爆裂脫落，其中柱、上的抹灰層普遍脫落，混凝土外露，表面大多呈粉紅色，局部呈灰白色，柱角和柱上部有裂縫，局部柱角混凝土有脫落現(xiàn)象，屬中度燒傷。、軸處的框架梁、次梁和板混凝土表面大部分呈粉紅色，少部分呈灰白色，部分梁表面有多條不規(guī)則裂縫，屬中度燒傷。其緊鄰的梁、柱、板抹灰層部分脫落，屬輕度燒傷。 二、火災(zāi)溫度的判定： 火災(zāi)的溫度及持續(xù)時間是對失火建筑物結(jié)構(gòu)損傷程度判定的重要條件，必須力求準(zhǔn)確

4、?；馂?zāi)溫度判定常用的方法有以下幾種： 1、用ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線推算火災(zāi)溫度： 根據(jù)火災(zāi)持續(xù)時間（約40分鐘），對照ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線（如圖2）可以推算出火場溫度最高時約730780。 圖2實(shí)際火災(zāi)溫度曲線和標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線比較 圖中ISO834火災(zāi)時間溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線由解析式可以表為TT0345lg(8t1) 式中T標(biāo)準(zhǔn)溫度（）； T0自然溫度（）； t火災(zāi)經(jīng)歷時間（min） 2、根據(jù)現(xiàn)場殘留物質(zhì)判定火災(zāi)溫度： 現(xiàn)場夾芯板泡沫基本被燒毀，彩鋼板、機(jī)械設(shè)備支架、外包鐵皮扭曲變形，防腐涂裝也基本被燒毀；鋁合金窗燒熔、玻璃軟化變形，依據(jù)常見材料變態(tài)溫度特性表（見表1）可以判定火災(zāi)燃燒溫度在6

5、50800之間。 表1常見材料變態(tài)溫度 分類 名稱 代表制品 形態(tài) 溫度（） 玻璃 模制玻璃 玻璃磚、缸、杯、瓶，玻璃裝飾物 軟化或粘著 700750 變圓 750 流動 800 片狀玻璃 門窗玻璃、玻璃板、增強(qiáng)玻璃 軟化或粘著 700750 變圓 800 流動 850 金屬材料 鋁及其合金 機(jī)械部件、門窗及配件、支架、裝飾材料、廚房用具 有滴狀物形成 650 低碳鋼 管子、家具、支架等 扭曲變形 700 鑄鐵 管子、暖氣片、機(jī)器支座等 有滴狀物形成 11001200 3、根據(jù)混凝土外觀顏色和裂縫等特征判定火災(zāi)溫度： 由于三層柱、以及、軸處的框架梁、次梁混凝土表面大多呈粉紅色，局部呈灰白色，部

6、分構(gòu)件有不規(guī)則裂縫，依據(jù)混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)與火災(zāi)溫度的關(guān)系對照表（見表2）可以判定火場溫度在700800之間。 表2混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)與火災(zāi)溫度的關(guān)系 火災(zāi)溫度（） 混凝土顏色 爆裂、剝落 開裂 錘擊反應(yīng) 200以下 灰青，近視正常 無 無 聲音響亮、表面不留下痕跡 300500 淺灰，略顯粉紅 局部粉刷層 微細(xì)裂縫 較響亮、表面留下明顯痕跡 500700 淺灰白，顯淺紅 角部混凝土 角部出現(xiàn)裂縫 聲音較悶、混凝土粉碎和塌落，留下痕跡 700800 灰白、顯淺黃 大面積 較多裂縫 聲音發(fā)悶、混凝土粉碎和塌落 800以上 淺黃色 酥松、大面積剝落 貫穿裂縫 聲音發(fā)

7、啞、混凝土嚴(yán)重脫落 綜合上述三種判定方法可知火場最高溫度為800左右。 三、結(jié)構(gòu)受損檢測評估： 火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)受到一定程度的損傷，其根本原因在于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能受火災(zāi)作用而改變，從而使結(jié)構(gòu)承載能力降低。因此火災(zāi)后結(jié)構(gòu)受損評定就是通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能進(jìn)行檢測，通過檢測結(jié)果的綜合分析對結(jié)構(gòu)損傷和混凝土強(qiáng)度進(jìn)行評估。 （一）混凝土強(qiáng)度評估： 高溫使混凝土受到損傷，不僅其有效面積減少，而且混凝土在高溫作用下會產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化。經(jīng)高溫作用后，水泥石內(nèi)部裂紋增多，結(jié)構(gòu)變得疏松多孔，當(dāng)混凝土溫度在500以上時，混凝土中游離的Ca(OH)2進(jìn)行熱分解而使混凝土呈中性，使混凝土保護(hù)鋼筋的作用大為降

8、低，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性?；炷潦芨邷刈饔煤笞蠲黠@的宏觀變化是力學(xué)性能降低，評定混凝土強(qiáng)度的方法主要有以下幾種： 1、回彈法： 回彈法簡便易行而且有一定的精度保證。采用回彈法檢測時，應(yīng)先將檢測區(qū)內(nèi)煙熏黑的表面清洗干凈并將燒疏的表面用砂輪磨平，檢測的數(shù)據(jù)一定要修正。修正時，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件受火溫度、冷卻方式、測區(qū)的炭化深來確定修正系數(shù)。 2、超聲波法： 超聲波對經(jīng)不同溫度作用后的混凝土性能十分敏感，是火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)損傷評估較好的檢測手段。 3、鉆芯法： 鉆芯法是現(xiàn)場檢測混凝土強(qiáng)度較為精確的方法。它是將構(gòu)件的一部分混凝土作為芯樣取出試壓，然后分析。 4、敲擊法： 這種方法比較簡單實(shí)用，用錘敲擊混

9、凝土表面，聽發(fā)出的聲響，觀察表面留下的印跡以及物體邊緣塌落的程度進(jìn)行強(qiáng)度評定，是混凝土強(qiáng)度評估的輔助方法。 表3 火災(zāi)后混凝土強(qiáng)度敲擊法檢測及評估表 抗壓強(qiáng)度 (Mpa) 強(qiáng)度評定檢測方法及評定標(biāo)準(zhǔn) 錘 鑿 子 20 聲音響亮，在混凝土表面留下不太明顯的印痕 留下的印痕不深，表面無損壞，在印痕旁邊留下不太明顯的條紋 5、綜合法： 實(shí)際上，單個構(gòu)件在不同截面甚至同一截面的不同位置受損程度都會有差別。僅用單一的某種方法所得出的評測結(jié)果作為依據(jù)顯然難以客觀反映混凝土受損程度。如將上述的前三種檢測方法測得的結(jié)果加以綜合，這樣得出的檢測結(jié)果更能反映客觀實(shí)際。在此介紹復(fù)式綜合法。 復(fù)式綜合法評估混凝土強(qiáng)度

10、表達(dá)式： 其中 f 為混凝土估測強(qiáng)度. f回、f超、f鉆分別為用回彈法,超聲法,鉆芯取樣法得出的混凝土平均強(qiáng)度。 回、超、鉆為相應(yīng)的三種方法所測結(jié)果的均方差。 本實(shí)例中只采用了回彈法和鉆芯法對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行檢測，用敲擊法進(jìn)行輔助評估，檢測結(jié)果如下： 中度燒傷的柱（5根）回彈強(qiáng)度平均值為23.9MPa；兩個芯樣的平均值為24.4MPa；中度燒傷的框架梁和次梁（6根）回彈強(qiáng)度平均值為22.3MPa；兩個芯樣的平均值為23.5MPa；中度燒傷的板（4塊）四個芯樣的平均值為21.8MPa；輕度燒傷的柱（3根）回彈強(qiáng)度平均值為26.2MPa；兩個芯樣的平均值為28.7MPa；輕度燒傷的框架梁和次梁（6根）

11、回彈強(qiáng)度平均值為25.6MPa；兩個芯樣的平均值為26.7MPa。用錘敲擊，混凝土表面均流下不太明顯的痕跡，聲音響亮。從上述檢測結(jié)果可以看出，中度燒傷的柱、梁、板混凝土的綜合評定強(qiáng)度均達(dá)不到原設(shè)計(jì)等級C25。 樓板厚度檢測9個點(diǎn)，最厚102mm，最薄85mm，平均板厚93mm，達(dá)不到原設(shè)計(jì)板厚110mm的要求。 （二）鋼筋的損傷及強(qiáng)度評估： 高溫下的鋼筋強(qiáng)度大約從300開始隨溫度升高而迅速降低，當(dāng)溫度達(dá)到600700時，鋼筋已處于熱塑狀態(tài)而無法承受荷載，但冷卻后鋼筋強(qiáng)度有所恢復(fù)，恢復(fù)程度與鋼筋種類及化學(xué)成分有關(guān)。評估鋼筋損傷情況較簡單的方法是從具有代表性的受損構(gòu)件中截取外露受火作用的鋼筋進(jìn)行力

12、學(xué)性能試驗(yàn)，確定極限強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，延伸率。 為了結(jié)構(gòu)安全起見，我們從受火情況與框架梁和柱相似的三條次梁上各截取一段長700mm的16鋼筋進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和冷彎試驗(yàn)，結(jié)果鋼筋的屈服強(qiáng)度平均值為440MPa；極限強(qiáng)度平均值為610MPa；伸長率平均值23%；冷彎均合格，達(dá)到HRB400級鋼筋標(biāo)準(zhǔn)要求。 （三）鋼筋與混凝土間粘結(jié)強(qiáng)度的評估： 鋼筋與混凝土間粘結(jié)強(qiáng)度隨受火溫度升高呈下降趨勢。一方面是由于混凝土抗拉強(qiáng)度下降致使粘結(jié)力減少，另一方面是滅火時的消防噴水使混凝土由于溫差加劇而產(chǎn)生的裂縫也導(dǎo)致粘結(jié)力下降。當(dāng)鋼筋與混凝土的界面溫度達(dá)到400時，結(jié)構(gòu)的鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度降低較大，鋼筋與混凝土共同工

13、作能力差，導(dǎo)致梁的撓度增加以及裂縫寬度增大。 由于本工程局部火溫最高為800左右，受火時間相對較短（約40分鐘）其中火災(zāi)旺盛期的時間約1015分鐘，從所取芯樣的外觀來看，受火較嚴(yán)重的梁混凝土燒傷層深度為1525mm，在鋼筋保護(hù)層范圍內(nèi)，由于抹灰層前期的保護(hù)作用鋼筋與混凝土界面的溫度一般都低于400，查粘結(jié)強(qiáng)度損傷系數(shù)可知混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力損失較小。 （四）混凝土構(gòu)件裂縫檢測： 對于火災(zāi)后混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)的裂縫可以分類為三類：一類是受火構(gòu)件由于混凝土疏松、爆裂產(chǎn)生的裂縫；第二類是結(jié)構(gòu)受力較大部位如梁板跨中底部、支座頂部產(chǎn)生的裂縫，柱的豎向裂縫等；第三類為溫度收縮產(chǎn)生的裂縫，這類裂縫主要集中

14、在梁中部、柱頂 ，檢測的方法一般可用讀數(shù)放大鏡、鋼尺、塞尺和超聲波等檢測。 在本工程中測得柱上部裂縫最大寬度0.25mm，梁裂縫最大寬度0.3mm，板裂縫最大寬度0.4mm。 （五）結(jié)構(gòu)變形檢測： 鋼筋混凝土構(gòu)件受火后會產(chǎn)生一定變形，對水平構(gòu)件撓度的檢測方法一般用拉線法檢測跨中的撓曲尺寸。檢測垂直構(gòu)件的撓曲一般用經(jīng)緯儀測量。本工程失火時間短，構(gòu)件變形輕微，可不考慮。 四、鑒定結(jié)論及處理意見： 1、柱承載力復(fù)核：復(fù)算知柱的軸壓比較小，承載力安全儲備較大，雖然中度燒損柱混凝土強(qiáng)度檢測評估結(jié)果達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求，但該樓柱承載力仍然能夠滿足安全使用要求，建議進(jìn)行修復(fù)處理不進(jìn)行加固。 2、梁板的承載力復(fù)核

15、：檢測結(jié)果表明部分梁板混凝土強(qiáng)度不滿足原設(shè)計(jì)要求，板的厚度也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)復(fù)核，中度燒傷的梁、板抗彎承載力均略不足，且該部位處梁、板上的裂縫較多，局部裂縫較寬，經(jīng)火燒后局部保護(hù)層剝落損傷，建議對該部位的梁板采用粘鋼法進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。其它部位梁板的抗彎承載力和抗剪承載力均能夠滿足安全使用要求。 3、梁板柱墻損傷處理：對輕度燒傷的構(gòu)件，將燒傷的混凝土面層鑿除干凈，露出原狀混凝土，除盡粉塵后用聚合物砂漿補(bǔ)平即可；對中度燒傷的構(gòu)件，先將燒傷的混凝土面層鑿除干凈，露出原狀混凝土，除盡粉塵后噴涂截面劑，再用高于原混凝土強(qiáng)度一個等級的細(xì)石混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。對墻面抹灰層燒裂的部位，要全部鏟除，清理干凈，充分濕潤后，重新抹灰。 4