砌體結構房屋受爆后的安全性鑒定

■ 董桂紅 DONG Guihong 劉有軍 LIU Youjun

0 引言

近年來，工廠熔煉還原爐爆炸事故時有發生，不僅給人們的生命財產造成了巨大損失，也給社會的公共安全與穩定帶來威脅。受經濟條件的限制和建設水平的制約，大多數的農村用房以砌體結構為主，這類住房多為自建房屋，缺乏正規設計，并且施工質量較差，不能達到國家要求的驗收標準[1]。一旦周邊發生爆炸事故，將會對房屋的結構安全造成很大影響[2]。因此，在發生爆炸后，對爆炸建筑周邊的農村砌體結構進行安全性鑒定，分析爆炸對結構的影響程度是十分必要的。本文以某工廠煙囪爆炸事故為背景，對周邊農村砌體結構進行檢測和鑒定，確定其安全性等級，并分析爆炸對砌體結構的影響[3]。

1 工程概況

某農村住宅建于2 0 0 9年，為單層砌體結構，毛石基礎，未設置現澆鋼筋混凝土地圈梁、圈梁、構造柱。車庫及廚房屋面為木檁條石棉瓦單坡屋面，其余部分房屋為木檁條石棉瓦雙坡面。內、外縱橫墻為1 8 0 mm厚磚墻，部分隔墻為1 2 0 mm厚磚墻，建筑面積約1 7 7 m2。該住宅為自建房屋，無設計、施工相關圖紙與資料。

距離該住宅5 5 m左右的銅制品加工廠房熔煉還原爐煙囪發生爆炸事故，與煙囪對應位置的銅制品加工廠房屋頂及鋼結構立柱損壞，整個煙囪發生坍塌。房屋與相鄰廠房位置關系及現狀如圖1～3。

2 事故分析

2.1 煙囪爆炸原因

熔煉爐中的可燃氣體經風機輸送到水汽分離器的煙囪中，在水汽分離器擋板的作用下，氣體不斷地在煙囪內富聚，與加熱階段的富氧煙道氣體混合形成爆炸性氣體，達到爆炸極限，在熱能作用下引起化學性氣體爆炸。

2.2 煙囪爆炸對相鄰設施設備的影響

圖1 住宅樓位置示意圖

圖2 煙囪倒塌后損傷現場

圖3 住宅樓正面圖

爆炸會導致爆炸區域氣體快速膨脹，并以此進 行部分能量的釋放。快速膨脹的氣體與尚未受到擠壓的氣體之間會形成壓縮氣體層，發生爆炸后空氣沖擊波并向外擴散[4]。煙囪爆炸位置位于地面以上，對與煙囪相鄰的設施、設備等產生影響，主要表現為：①爆炸和倒塌后，殘落物對設施、設備的損傷；②沖擊波對設施、設備的殘損傷；③爆炸振動對設施、設備的損傷。

3 現場檢測與鑒定

3.1 地基基礎

該房屋基礎形式為毛石條形基礎，無混凝土地圈梁。上部結構出現多條不均勻沉降引起的裂縫，主要集中在④～⑦～軸間門窗洞部分，最大裂縫寬度為1 0 mm，裂縫沿基礎延伸（圖4），房屋地坪普遍開裂。

采用全站儀、吊線錘及鋼尺對房屋垂直度偏差情況進行檢查（圖5）。觀測結果為：房屋最大垂直度偏差值為1 5 mm（②點），所有測點均未超過《民用建筑可靠性鑒定標準》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）中規定的“結構不適于繼續承載的變形限值”（3 9 6 0/2 5 0=1 5.8 mm)。

3.2 上部承重結構

3.2.1 結構構件損傷檢測

現場對房屋進行室內裂縫檢測，并對存在的裂縫現狀進行記錄（圖6）。房屋地坪普遍開裂，墻體發現多處裂縫，⑥～⑦、⑥～⑦墻體裂縫最為明顯，裂縫最大寬度達1 0 mm。裂縫損傷形態如圖7～1 0，損傷描述見表1。

3.2.2 承重墻材料強度檢測

采用H T 7 5-A型測磚回彈儀對承重墻砌筑用磚強度進行現場抽樣檢測（表2）。按照《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術規程》（J G J/T 1 3 6—2 0 0 1），并結合現場條件采用S J Y 8 0 0 B型貫入式砂漿強度檢測儀對砌筑砂漿強度進行現場抽樣檢測，具體檢測結果見表3。

3.2.3 結構抗震構造措施抽檢

根據《建筑抗震鑒定標準》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）第1.0.4及1.0.5條，后續使用年限不應少于5 0年，按C類建筑、抗震設防烈度7度的要求進行抗震構造措施抽檢，檢查結果見表4。

3.2.4 圍護系統承重部分及其他檢測

圖4 ⑥～⑦ 軸基礎裂縫

圖5 房屋垂直度偏差示意圖

圖6 裂縫損傷位置分布示意圖

圖7 窗框與墻體錯位向內脫開

圖8 ⑥～⑦ 墻門洞橫向裂縫

圖9 墻體貫通裂縫

圖1 0 ⑥～⑦ 墻體窗洞周邊斜向貫通裂縫

表1 裂縫損傷表

表2 承重墻砌筑用磚強度推定表

表3 承重墻砌筑砂漿強度推定表

表4 結構抗震構造情況檢查表

（3）圍護墻體多處開裂。

4 建筑結構承載力復核驗算

根據實測數據及相關規范，采用中國建筑科學研究院編制的P K P M結構計算軟件，對該房屋的軸住宅部分進行結構承載力復核驗算，計算模型如圖1 1所示，結構復核驗算主要參數取值見表5。

（1）受壓計算：各墻抗力與效應值比均大于1.0，滿足要求。

（2）墻體高厚比驗算：各墻高厚比均滿足要求。

（3）結構抗震驗算采用現行《建筑抗震設計規范》進行驗算，各墻抗力與效應值比均大于1.0，滿足要求。計算結果詳見圖1 2～1 4。

5 安全性鑒定

根據《民用建筑可靠性鑒定標準》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）的相關規定，進行建筑結構安全性等級綜合評定。

5.1 地基基礎

該房屋上部結構出現多條不均勻沉降引起的裂縫，主要集中在④～⑦/房屋窗門洞部分，最大裂縫寬度為1 0 mm，裂縫沿基礎延伸，房屋地坪普遍開裂，故地基基礎綜合評定為cu級。

圖1 1 結構計算模型簡圖

表5 結構復核驗算主要參數取值表

圖1 2 受壓計算抗效比驗算圖

圖1 3 高厚比驗算圖

圖1 4 抗震計算驗算圖

5.2 上部承重結構

按照承載能力、構造、不適于繼續承載的位移(或變形)和裂縫4個項目進行評定。

5.2.1 構件承載能力

根據建筑結構承載力復核驗算結果，受壓計算、墻體高厚比驗算和結構抗震驗算均滿足要求，構件承載能力綜合評定為bu級。

5.2.2 構件構造

按照《建筑抗震鑒定標準》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）相關規定，對該結構抗震構造措施共抽檢1 0項，其中，層高、普通磚強度等級、鋼筋混凝土構造柱設置位置、鋼筋混凝土圈梁設置位置、承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離等5項不滿足要求，其余5項均滿足要求。故構件構造措施評定為cu級。

5.2.3 構件位移或變形

主體結構構件未發現明顯變形，故構件變形損傷評定為bu級。

5.2.4 構件裂縫

5.2.5 上部承重結構評定

綜合以上4項構件評級，上部承重結構綜合評定為cu級。

5.3 圍護結構

房屋存在石棉瓦屋面破損等情形，該樓圍護系統綜合評定均為cu級。

5.4 檢測單元安全性

綜合分析地基基礎、上部承重結構及圍護系統承重部分的安全性等級，該建筑的結構安全性等級評定為csu級，即“安全性不符合標準對asu級的要求，顯著影響整體承載，應采取措施，且可能有少數構件必須立即采取措施”[5]。

6 鑒定分析與建議

6.1 鑒定分析

（1）該砌體結構房屋無設計及施工資料，未設置現澆鋼筋混凝土地圈梁、圈梁及構造柱，未按照國家有關規范采取相應構造措施。結構自身整體性和抗震性能較差，房屋基礎在建成后使用過程中，局部存在不均勻沉降，房屋的室內回填土質量不符合規范要求，導致房屋自身存在墻體開裂、地坪開裂等現象；外部爆炸作用后使原有部分裂縫增大。

（2）鋁合金窗安裝質量不符合規范要求，固定埋件數量不足、門窗與墻體的錨固連接不到位、窗框周邊未填實，安裝質量不佳，導致門窗沒有可靠約束，外部爆炸作用后，使得窗框產生內傾移位、門窗框松動等現象，致使部分窗框、窗玻璃損壞，已影響使用。

（3）外部爆炸作用對地基基礎未產生影響，目前存在的地基基礎開裂屬結構自身在使用過程中局部產生不均勻沉降造成。

（4）水池結構位于室外地坪以下，砌體開裂以及側壁防水層損壞，導致水池不能正常儲水，不屬外力影響造成。

6.2 建議

目前存在的損傷已影響局部結構構件的安全承載，建議進行處理。

（2） 對該房屋進行整體抗震加固。

（3）修復該房屋存在移位、松動、玻璃破損的門窗。

（4）修復局部損壞和滲水的石棉瓦。

（5）對水池內部進行防水層處理。

7 結語

磚砌體房屋數量多、分部廣，現今仍是多數農村民用建筑的主要結構形式[6]。此類建筑不考慮地基勘察，無正規設計，結構布局不合理，房屋抗震構造措施不足，施工質量不佳，安全性能差。在遭遇如地震、爆炸等外力作用后，房屋結構損傷較大，給居民造成經濟損失，居民的人生安全也會受到影響。近年來，隨著我國脫貧攻堅政策大力執行，農村既有建筑的鑒定、加固維修已經成為精準扶貧工作的重要部分。因此，對農村砌體結構進行檢測和鑒定，評定其抗震性能和安全性是一項非常有價值的工作。