某建筑物火災(zāi)后結(jié)構(gòu)檢測(cè)及鑒定

許發(fā)俊，張?zhí)?，戴丹?/p>

（甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

建筑物發(fā)生火災(zāi)受損后，應(yīng)根據(jù)受損情況及時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)、鑒定，參照現(xiàn)行 CECS252∶2009《火災(zāi)后建筑物結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［1］，對(duì)建筑物受損情況進(jìn)行調(diào)查、材料檢測(cè)、結(jié)構(gòu)檢測(cè)、火場(chǎng)溫度計(jì)算，判定建筑物發(fā)生火災(zāi)后的安全狀況，為后續(xù)使用提出相應(yīng)的處理意見和建議，為類似的火災(zāi)后檢測(cè)鑒定提供參考。

1 概述

某建筑物地上 27+1 層，地下 1 層，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)［2］，使用功能為住宅，建筑物長 32.6 m，寬 16.7 m，結(jié)構(gòu)高度 87.85 m，總建筑面積 13 080.31 m2。墻、梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：基礎(chǔ)頂～5 層為 C45，6 層～13 層為C 40，14 層～21 層為 C 35，22 層及以上為 C 30。

2 火災(zāi)情況調(diào)查

由于本次檢測(cè)時(shí)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)大部分燃燒物已清理，因此本次檢測(cè)火災(zāi)情況調(diào)查主要根據(jù)委托方提供的資料和敘述。

2.1 火災(zāi)發(fā)生位置

建筑物7～12層17～19×E～G軸（14.620 m～ 32.320 m）處混凝土構(gòu)件，建筑物外防護(hù)架 7～13 層，起火部位為：9 層 19×F～G 軸處外防護(hù)架。

2.2 火災(zāi)發(fā)生和持續(xù)時(shí)間

起火時(shí)間約為 2020 年 5 月 4 日 16∶13，16∶35大火得到控制，16∶38 消防車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)參與救火，16∶53 火災(zāi)全部撲滅，持續(xù)時(shí)間約為 40 min。

2.3 火場(chǎng)燃燒物

外防護(hù)架從 7～13 層共設(shè)置 9 層隔離層，每層隔離層為竹腳手板并排 3 塊，首層隔離層為木膠板一層加竹腳手板一層再加木膠板一層滿鋪，著火范圍內(nèi)外防護(hù)架的竹腳手板部分燒毀。

2.4 滅火方式

起火初采用手提式干粉滅火器滅火，消防車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)救火時(shí)采用高壓水槍噴水滅火。

3 建筑物現(xiàn)場(chǎng)施工情況調(diào)查

根據(jù)建筑物施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)火災(zāi)后實(shí)際施工情況進(jìn)行初步調(diào)查，具體調(diào)查情況如下：

1）根據(jù)施工單位的施工記錄和現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)施工單位 7～12 層 17～19×E～G 軸（14.620～32.320 m）施工情況進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查情況如表 1 所示。

表1 7～12 層 17～19×E～G 軸（14.620～32.320 m）施工情況調(diào)查

2）該樓火災(zāi)起火部位為 9 層 19×F～G 軸處外防護(hù)架，燃燒材料為木質(zhì)材料，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間約為 40 min，依據(jù) CECS252∶2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》附錄 A 常見材料變態(tài)穩(wěn)定、燃點(diǎn)，燃點(diǎn)溫度為 240～270 ℃。

4 混凝土受損情況調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

4.1 混凝土受損構(gòu)件調(diào)查情況

本次火災(zāi)受損［3］主要為剪力墻構(gòu)件，依據(jù) CECS252∶2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)剪力墻構(gòu)件進(jìn)行受損調(diào)查。剪力墻構(gòu)件混凝土表面受損情況如表 2 所示，構(gòu)件受損情況如圖 1～4 所示。

圖1 7 層 19×F～G 軸線剪力墻受損

表2 剪力墻受損情況調(diào)查

圖2 7 層 19～20×F 軸線剪力墻受損

圖3 8 層 19×F～G 軸線剪力墻受損

圖4 9 層 19×F～G 軸線剪力墻受損

4.2 混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)［4］

4.2.1 回彈法檢測(cè)構(gòu)件表面混凝土強(qiáng)度

對(duì) 7 層～12 層過火受損區(qū)域剪力墻構(gòu)件和未過火區(qū)域剪力墻構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行抽樣對(duì)比檢測(cè)，混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用回彈法，檢測(cè)結(jié)果如表 3 所示。

4.2.2 鉆芯法檢測(cè)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度

采用鉆芯法對(duì)對(duì) 7 層、9 層剪力墻直接遭受灼燒的構(gòu)件和未過火的構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)鉆取的混凝土芯樣進(jìn)行加工，加工完成后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示。

5 鋼筋損傷狀況檢測(cè)

為了解剪力墻鋼筋過火損傷狀況，對(duì)過火剪力墻面層混凝土脫落、鋼筋裸露嚴(yán)重位置處，現(xiàn)場(chǎng)截取 2 根 C8 鋼筋（設(shè)計(jì)牌號(hào)為 HRB400E）進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)［5］，根據(jù)鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，所檢 C8 鋼筋力學(xué)性能符合國家規(guī)范對(duì) HRB400E 的指標(biāo)要求，過火后鋼筋力學(xué)性能未見明顯退化。

表3 7 層～12 層剪力墻混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)表

表4 7層、9層剪力墻混凝土式樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)表

6 火災(zāi)溫度推定

6.1 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線推定

依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定的 IS0834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線表達(dá)式為：

式中：T 為標(biāo)準(zhǔn)溫度，℃；T0為自然溫度，℃；t 為火災(zāi)經(jīng)歷的時(shí)間，min。

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，火災(zāi)發(fā)生時(shí)自然溫度為 20 ℃；火災(zāi)經(jīng)歷時(shí)間總約 40 min。根據(jù)以上內(nèi)容，計(jì)算推定火場(chǎng)最高溫度約為：

T=T0+345 lg（8t+1）=20+345 lg（8×40+1）=885 ℃

6.2 現(xiàn)場(chǎng)燃燒情況推定

由檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)殘留物、混凝土結(jié)構(gòu)表面受損狀況推定火場(chǎng)最高溫度，混凝土顏色呈淺灰～淺灰白，表面局部存在裂縫；局部位置混凝土存在脫落現(xiàn)象，鋼筋外露；錘擊時(shí)聲音較悶，留有痕跡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，結(jié)合 CECS252∶2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，本次火場(chǎng)最高溫度推定不大于 500 ℃。

7 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件材料微觀分析

根據(jù)混凝土構(gòu)件燒損程度，在過火部位鉆取的混凝土芯樣上采集小樣（深度為 0～10 mm 范圍），并進(jìn)行電子顯微鏡分析，觀察混凝土樣品顯微結(jié)構(gòu)特征。

7 層剪力墻混凝土構(gòu)件受損深度在 0～10 mm范圍內(nèi)顯微結(jié)構(gòu)特征如圖 5 所示。由圖 5（a）～（f）可知，過火后的混凝土試驗(yàn)受損深度為 0～5 mm，混凝土樣品石英晶體完整，水泥漿體中水化產(chǎn)物氫氧化鈣脫水，漿體開始酥松，但仍較緊密，連續(xù)性好，氫氧化鈣晶型缺損、有裂紋。由圖 5（g）～（i）可知，在 10 mm 范圍內(nèi)方解石集料表面光滑、平整，水泥漿體密集，連續(xù)性好。

圖5 7 層剪力墻混凝土構(gòu)件受損深度為 0～10 mm 顯微結(jié)構(gòu)特征

圖6 9 層剪力墻混凝土構(gòu)件受損深度為 0 ～10 mm 顯微結(jié)構(gòu)特征

9 層剪力墻混凝土構(gòu)件受損深度在 0～10 mm 范圍內(nèi)為顯微結(jié)構(gòu)特征如圖 6 所示。由圖 6（a）～（f）可知，過火后的混凝土試驗(yàn)受損深度在 0～5 mm 范圍內(nèi)混凝土樣品石英晶體完整，水泥漿體中水化產(chǎn)物氫氧化鈣脫水，漿體開始酥松，但仍較緊密，連續(xù)性好，氫氧化鈣晶型缺損、有裂紋。由圖 6（g）～（i）可知，在 10 mm 范圍內(nèi)方解石集料表面光滑、平整，水泥漿體密集，連續(xù)性好。

8 火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步鑒定評(píng)級(jí)

根據(jù) CECS252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，并結(jié)合混凝土構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)該樓過火構(gòu)件進(jìn)行初步鑒定評(píng)級(jí)，具體評(píng)級(jí)結(jié)果如表 5 所示。

表5 構(gòu)件初步鑒定評(píng)級(jí)

9 檢測(cè)結(jié)論與建議

綜合以上檢測(cè)與分析，該建筑物發(fā)生火災(zāi)后 7 層、9 層在 10 mm 范圍內(nèi)剪力墻局部受損，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)安全及正常使用產(chǎn)生一定影響，為確保建筑物火災(zāi)后能繼續(xù)安全使用，建議對(duì)受損部位剪力墻采用高延性混凝土加固處理。

10 結(jié)語

通過實(shí)際火災(zāi)檢測(cè)鑒定工程項(xiàng)目，結(jié)合火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的一系列檢測(cè)內(nèi)容，確定火災(zāi)后構(gòu)件的鑒定評(píng)級(jí)結(jié)果，并對(duì)需加固處理的構(gòu)件提出安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的處理措施，為建筑物后續(xù)安全使用提供重要保證。同時(shí)，對(duì)類似火災(zāi)鑒定工程項(xiàng)目有一定的借鑒作用。