某鋼框架結(jié)構(gòu)廠房火災后結(jié)構(gòu)檢測鑒定

安貴倉，張?zhí)粒瑮顕瑒⒑沔?zhèn)

（甘肅土木工程科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種高樓大廈矗立在城市中央，但與此同時建筑工程事故頻頻發(fā)生，其中包括建筑火災。建筑物一旦發(fā)生火災危害極大，如果不能及時撲滅，將造成嚴重的人員傷亡及財產(chǎn)損失，對于火災后的建筑后續(xù)使用的界定也至關重要，因此需要對火災后的建筑物進行檢測鑒定，確定建筑物的安全性，為后期加固處理做好可靠基礎［1］。本文系統(tǒng)地介紹了混凝土結(jié)構(gòu)檢測鑒定的詳細程序，以及如何對建筑物進行鑒定評級，可供類似的工程參考。

1 工程概況

某鋼框架結(jié)構(gòu)廠房位于青海省西寧市某縣。該廠房設計于 1987 年，建成于 1988 年，為 10 層鋼框架結(jié)構(gòu)，柱為圓形鋼管混凝土柱，鋼管外徑 650 mm，壁厚 10 mm，內(nèi)部混凝土芯柱混凝土強度等級為 C28，梁為工字鋼鋼梁，規(guī)格有 I56a、I50a、I40a、I32a 等，基礎為柱下鋼筋混凝土獨立基礎。該廠房地上 10 層的建筑面積為 8 870 m2。2017 年 12 月 26 日凌晨 5 時左右，由于 8 層導熱油管破裂，導致起火燃燒，造成該廠房 7～10 層部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設施受到損傷，該廠房災后外觀照片如圖 1 所示。

圖1 廠房火災后外觀圖

2 現(xiàn)場調(diào)查檢測情況

2.1 火作用調(diào)查

2017 年 12 月 26 日凌晨 5 時左右，由于 8 層 3-4/E-F 軸線區(qū)域設備導熱油管破裂導致起火燃燒。根據(jù)火災后現(xiàn)狀調(diào)查、結(jié)構(gòu)表觀狀況、火場殘留物狀況判斷火災分布范圍為 7 層 3-5/D-F 軸線區(qū)域，8 層 1-5/C-F 軸線區(qū)域，9、10 層 1-5/D-F 軸線區(qū)域，其中 8 層受損最嚴重。

2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設施受損檢測

通過外觀目測、錘擊回聲、開槽檢測，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損情況如表 1 所示。構(gòu)件及設施受損照片如圖 2～ 5 所示。

圖2 8 層 F/4 柱對接焊縫開裂情況

圖3 8 層 F-E/4 墻下灼燒情況

圖4 8 層 2-4/F-E 鋼梁灼燒情況

圖5 8 層 F/1-4 軸墻體磚表面灼燒情況

2.3 火災溫度推定

2.3.1 根據(jù)標準升溫曲線推定

參考國際標準組織制定的 ISO 834 標準升溫曲線表達式如式（1）所示。

表1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設施受損情況

式中：T 為標準溫度，℃；T0為自然溫度，℃；t 為火災經(jīng)歷的時間，min。

根據(jù)氣象資料，火災發(fā)生時自然溫度為-10 ℃ 左右；根據(jù)現(xiàn)場人員陳述，火災經(jīng)歷時間約1 h，根據(jù) CECS 252：2009《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》［2］附錄 C，當量升溫時間約 50 min，據(jù)此，計算推定火場最高溫度為：

2.3.2 根據(jù)現(xiàn)場情況推定各火災區(qū)域最高溫度

根據(jù)現(xiàn)場殘留物、鋼構(gòu)件變形、混凝土構(gòu)件表面顏色變化，推定火場最高溫度。

經(jīng)檢測，鋼柱焊縫燒斷，鋼梁嚴重下?lián)稀⒆冃危指窳号で稀⑾乱砭壠矫嫱馐Х€(wěn)、扭曲，鋼梁漆皮燒光，混凝土板局部混凝土脫落、鋼筋暴露，板隨鋼梁下?lián)蠂乐兀炷涟孱伾史奂t色、土黃色。砌筑磚墻呈土黃色，表面裂紋密集、磚皮鼓起、開裂，燒酥，輕敲脫落。

綜上所述，根據(jù) CECS 252：2009《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》，火場最高溫度推定為 700～900 ℃。

2.3.3 根據(jù)現(xiàn)場情況推定混凝土板最高溫度

根據(jù) CECS 252：2009《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》附錄 C、E，推斷混凝土板受火表面曾經(jīng)達到的溫度為 700～800 ℃，內(nèi)部鋼筋曾經(jīng)達到的溫度為 400 ℃。

2.3.4 根據(jù)現(xiàn)場情況推定混凝土柱內(nèi)配鋼筋最高溫度

2.3.2 節(jié)推定火場最高溫度為 700～900 ℃，由于鋼材導熱性良好，且管壁較薄，故鋼管柱內(nèi)側(cè)最高溫度也接近相同的溫度。由于混凝土柱未直接受火灼燒，根據(jù) CECS 252：2009《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》附錄 C、E，推斷混凝土柱內(nèi)部鋼筋曾經(jīng)達到的溫度為 200～300 ℃。火災作用調(diào)查表如表 2 所示。

表2 火作用調(diào)查表

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形

對廠房鋼框架梁撓度進行測量，測量結(jié)果如表 3 所示。

表3 鋼框架梁撓度測量匯總表

2.5 混凝土板燒灼深度

采用錘擊的方法對過火構(gòu)件的燒蝕深度進行檢測，其中 8 層 2-4/E-F 區(qū)域樓板混凝土脫落部位燒傷最大深度達 20 mm。

2.6 過火區(qū)域圍護系統(tǒng)

7～10 層 1-4/F 軸線墻體（燒結(jié)磚砌筑）磚呈淡黃色，表面開裂，燒酥，輕敲脫落，窗框燒損、嚴重變形，塑料采光板燒光。7～10 層 5/C-F 軸線墻體窗戶完好。8 層 4/E-F 軸線電梯井砌筑磚墻土黃色，表面裂紋密集、磚皮鼓起、開裂，燒酥，輕敲脫落，上部附有油罐燃燒后的殘留物。

3 鑒定結(jié)論

3.1 初步鑒定評級

通過初步調(diào)查構(gòu)件燒灼損傷、變形、開裂（或斷裂）程度，建筑物火災后損傷程度綜合評定如表 4～7 所示。

依據(jù) CECS252∶2009《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》（以下簡稱“CECS 252∶2009”），表 4 中評級為 Ⅲ、Ⅳ 的鋼管混凝土柱，混凝土強度折減系數(shù)為 0.7，鋼筋強度折減系數(shù)為 0.90，鋼管屈服強度折減系數(shù)為 0.226；評級為 Ⅱa的鋼管混凝土柱，混凝土強度、鋼筋強度、鋼管屈服強度折減系數(shù)為 1.0。

依據(jù) CECS 252∶2009，表 5 中評級為Ⅲ、Ⅳ 的工字鋼梁屈服強度折減系數(shù)為 0.1；評級為 Ⅱa、Ⅱb的工字鋼梁屈服強度折減系數(shù)為 1.0。

依據(jù) CECS 252∶2009，表 6 中評級為Ⅳ 的混凝土樓板，混凝土強度折減系數(shù)為 0.4，鋼筋強度折減系數(shù)為 0.7；評級為 Ⅱa、Ⅱb的混凝土樓板，混凝土強度、鋼筋強度折減系數(shù)為 1.0。

3.2 鑒定結(jié)論

該廠房 7 層③-⑤/ D- F 區(qū)域，8 層①-⑤/ C- F 區(qū)域，9、10 層 ①-⑤/ D- F 區(qū)域，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受火災損傷嚴重，對廠房結(jié)構(gòu)安全及正常使用產(chǎn)生一定影響。

4 處理措施

根據(jù)鑒定結(jié)果，為保證火災后該廠房繼續(xù)安全使用，建議對不同評定等級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行如下處理：①鑒定評級為 Ⅱa級、Ⅱb級的構(gòu)件采取提高耐久性的處理措施。②鑒定評級為 Ⅲ 級、Ⅳ 級的構(gòu)件，立即采取加固補強或拆除更換措施。

表4 火災后鋼管混凝土柱鋼管初步鑒定評級表

表5 鋼梁初步鑒定評級

表6 火災后混凝土樓板初步鑒定評級表

表7 過火區(qū)域圍護磚砌體墻初步鑒定評級表

5 結(jié)語

火災后，該廠房的裝飾層燒毀，導致建筑材料的強度、性能、剛度等發(fā)生變化，直接影響構(gòu)件的承載力和耐久性［3］。如何正確地評估火災后構(gòu)件的受損程度，確定合理的修復處理方案，延長建筑物的使用壽命顯得尤其重要［4］。本次檢測鑒定對每個構(gòu)件進行了詳盡的安全評級，根據(jù)評級不同對受損構(gòu)件采取拆除更換或加固維修等手段，以確保火災后該廠房的安全使用和后期使用壽命，可供同類建筑物火災后處理借鑒［5］。