框架結構辦公樓火災后安全性檢測鑒定研究

徐迎春，劉永成

（中國建筑科學研究院天津分院，天津300000）

1 引言

在實踐過程中，對框架結構辦公樓火災后安全性檢測鑒定工作的開展，應基于建筑結構設計進行具體分析，有效搜集相關資料，準確計量構件強度，根據構件強度分析其安全性。本文以某建筑工程為例，結合國家相關規定，進行火災后安全性鑒定。

2 案例工程概述

2.1 工程介紹

某辦公樓建筑，地下1層，地上6層，屬于鋼筋混凝土框架結構，所處場地為Ⅱ類。柱墻所用材料如下：-1層～3層使用的材料為C40混凝土；3層以上使用的材料為C35混凝土；梁板所用材料皆為C40混凝土。建筑物總體高度為37.05 m，建筑面積為15 000 m2。建筑物于2009年3月開始設計，按照8度地震設防。基礎為預應力管樁，地基較為牢固。

2.2 火災概況

火災發生在辦公樓的天面層冷卻塔處，燃燒時間長達25 min，屬于室外燃燒。通過現場勘查，準確定位了過火區域：屋面冷卻塔下部混凝土基座、飄板、頂部鋼結構架梁、冷卻塔北部混凝土架構。過火面積為55 m2，火場采取自然冷卻模式。

3 檢測資料搜集

框架結構辦公樓火災后安全性檢測鑒定研究工作開展，應注重資料的搜集，資料搜集是否及時、是否全面、是否精準，皆會影響到強度檢測評定工作開展[1]。建議如下：（1）及時性方面。在火災發生后，待完成自然冷卻便進行信息搜集，如果信息搜集時間間隔較久，會導致構件強度受到累積效應和其他相關因素影響，無法準確地反映火災的影響。（2）全面性方面。對于火災現場應詳細勘察，準確定位過火區域，避免產生遺漏，造成測評不全面的問題。（3）精準性方面。對火災現場的資料搜集與處理必須體現精準性的特點，合理選擇相關測評方法和標準，規范操作，得出有效的數據，作為分析依據。

4 框架結構辦公樓火災后構件強度檢測

4.1 火災后構件混凝土強度檢測評定

4.1.1 強度檢測方案

對于火災之后冷卻塔基座混凝土的強度檢測，采取了鉆芯法，主要是因為這一方法便于操作，且檢測結果較為精準。應用時，應合理確定鉆芯位置和數量，便于反映基座，開展檢測工作。本次檢測鉆芯位置為冷卻塔下部混凝土基座梁位置，共計3個測試點；冷卻塔北側架構柱及飄板混凝土強度檢測時，受到檢測部位所處操作環境的影響，選擇回彈法，便于實施。回彈部位的選定必須科學合理，應盡量以靠近火點附近的構架柱和飄板為主，回彈數量選擇不宜過多，各1處即可。

4.1.2 強度評定方法

進行構件混凝土強度評定時，應注重混凝土強度評定值的選擇。根據相關經驗，采取鉆芯法檢測時，由于芯樣數量較多，為了增加安全性，應選擇芯樣中檢測得出的最小數值作為混凝土基座火災后強度評定標準[2]。使用回彈法進行混凝土強度測評時，選擇火災后結構或構件混凝土平均強度的最低值作為依據，即fct1、fct2。

式中，fct1為所選擇的試樣混凝土強度評定第一條件值的最小值，MPa；fct2為所選擇的試樣混凝土強度評定第二條件值的最小值，MPa；fct為混凝土平均強度評定值；K為判定系數，混凝土強度合格的判定系數取值為K=1.7；S為試樣混凝土強度標準差；fcti為不同區域火災之后的抗壓強度。與此同時，還需要考慮混凝土構件受火溫度T的情況，本項目取值為560℃。在火災后，混凝土構件發生炭化，炭化深度為L，取0 mm。基于此計算回彈修正系數，即Kcn=1.272-6.66×10-4T+2.72×10-2L=0.905 4。接下來，還需要計量不同區域火災之后的抗壓強度，即fcti=Kcnifi（N，L）（其中，Kcni為火災后各區域回彈修正系數；fi（N，L）為火災后不同區域抗壓強度與回彈值N及碳化深度L的函數關系），推導得出混凝土構件抗壓強度評定值如下：

式中，n為芯樣數量。為了體現檢測的精準性，選擇多個芯樣，取平均值作為混凝土構件抗壓強度的評定值。

4.2 火災后鋼構件強度檢測評定

根據火災的具體情況，選擇建筑的鋼構件作為研究對象，并將其劃分為未過火、輕度過火、重度過火3類，強度檢測依據與混凝土構件不同，具體為洛氏硬度。但具體的檢測結果不可直接使用，需要根據GB/T 1172—2000《黑色金屬硬度及強度換算值》中的相關規定換算得出相應強度數值，并與設計強度進行對比分析，評價其安全性。

5 框架結構辦公樓火災后安全性鑒定

5.1 初步鑒定

發生火災后，可以對相應的構件受損情況進行初步評定，作為后續精準評定的依據，如果初步評定結果為受損輕微，則無須進行復雜的評定，以節約人力、物力消耗。

5.1.1 冷卻塔下部混凝土基座

經過現場勘查，冷卻塔下部混凝土基座未變色、混凝土表面未開裂、表層混凝土未脫落，使用錘子敲擊火損部位，音質響亮。對基座板靠近火場下方位置進行錘擊，存在空鼓聲音，分析這一聲音產生原因，確定是由板面墊層松動引發的。基于此鑒定冷卻塔下部混凝土基座柱、梁、板火災后狀態，結果為Ⅰ級。

5.1.2 冷卻塔北側混凝土構件

通過現場勘查，這一位置混凝土被煙熏黑，但并不明顯。不存在結構性裂縫和露筋的情況，且未發生混凝土脫落問題。但在柱面部分存在抹灰層脫落的情況，使用錘子敲擊抹灰層脫落位置，聲音響亮。基于此進行評價，結果為Ⅰ級。

5.2 再次鑒定

進行再次鑒定工作，以火災后混凝土構件承載能力為依據，并根據GB 50292—1999《民用建筑可靠性鑒定標準》、DBJ 08-219—1996《火災后混凝土構件評定標準》相關規定，具體劃分為4個級別：A——完好；B——輕度損傷；C——受損較嚴重；D——嚴重受損或危險構件，劃分標準見表1。其中，本項目中，所有火損構件劃分如下：冷卻塔下部混凝土基座為重要構件；混凝土構架柱、飄板、鋼構架梁為次要構件。通過實踐研究，火災損傷可以通過結構構件殘余承載力來反映，有關方面的計算可以采用平均強度折減系數法，評定不同火損構件的承載力，結果如表2所示。具體要點如下：（1）以火災后構件初步評定結果為依據，基于火災溫度的大小對截面混凝土平均抗壓強度、構件內鋼筋抗拉強度進行折減；（2）基于相關規范和要求，分析受到火災影響之后，鋼筋與混凝土之間黏結強度減弱情況；（3）鑒定過程中，計算應精準，選定結構構件的有效截面作為依據。

表1 火災后混凝土構件承載力評定標準

表2 飄板的承載力評定結果

通過表1、表2可知，對于火災之后飄板受損情況的初步鑒定，級別為Ⅱ級，再次鑒定結果為B級。

6 結語

綜上所述，框架結構辦公樓火災后安全性檢測鑒定研究工作對于整個建筑火災后維修和使用安全管控意義重大，應不斷提升檢測鑒定的準確性，根據檢測鑒定結果制定針對性的管控策略，保證建筑物的使用安全。具體操作過程中，應正確選擇檢測鑒定方法，合理進行相關信息搜集，規范檢測鑒定行為，提高工作的精準性。