某商場火災災后鋼筋混凝土構件損傷鑒定

范然森 （1.安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031；2.安徽建工檢測科技集團有限公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

火災是古今中外最經常、最普遍威脅公眾安全和社會發展的主要災害之一。據聯合國世界火災統計中心提供的資料：“美國不到7 年翻一番，日本平均16年翻一番，中國平均12年翻一番。全世界每天發生火災1 萬多起，造成數百人死亡。[1]”發生火災時著火的可燃物種類、數量各不相同，結構構件受火條件和受力條件也不盡相同，同一建筑物不同位置受損也是不一樣的[2-3]。火災對建筑物的影響是復雜的，因此災后鑒定首先要對現場進行細致的檢查。

歐美國家在十九世紀開始對火災后建筑物進行科學研究，美國科研工作者通過大量試驗，進行了多種建筑材料的耐火性能研究，其成果既是美國火災研究的基礎也是近代火災研究的基礎[4]。我國在建筑火災研究方面起步較晚，上世紀七十年代編制了《冶金工業廠房鋼筋混凝土結構抗熱設計規程》（YS12-79），這是我國第一部有關鋼筋混凝土結構抗火設計規程。在火災下，鋼筋混凝土結構由于高溫作用，鋼筋和混凝土的力學性能隨溫度升高而下降，一般混凝土在400℃以上，鋼筋在300 ℃以上，其力學性能嚴重惡化[5]。混凝土具有熱惰性，鋼筋混凝土構件截面形成不均勻的溫度場，產生不等的溫度應力和截面內力重分布[6]，這些變化造成構件在高溫情況下的損壞，危及結構的安全甚至造成建筑物倒塌。因此火災災后混凝土構件損傷狀態鑒定顯得十分緊迫和必要。

2 工程概況

某商場為地下一層、地上五層框架結構，建筑面積約為10000 m2。依據公安消防大隊提供的火災事故認定書可知該商場自動扶梯切割拆除作業時，產生的高溫熔融物點燃易燃物進而造成火災，并且火災持續時間約1h。結合現場實際情況確認，著火點位于負一層(3-1/4)/(D-E)區域（以下簡稱天井區域），因三層和五層防火卷簾未放下，其柱、梁、板等結構構件受火災影響嚴重；其余樓層在防火卷簾的防護下，只有天井區域的柱、梁受到損傷。

現場檢測時，相關部門對火災后現場進行了清理，對于直接過火的鋼筋混凝土構件，根據構件表面顏色、裂損狀況、錘擊聲音、水泥砂漿粉刷層等外觀特征，初步劃分火災影響區域。本文為鑒定混凝土構件受火災影響程度，劃分為三個區域，一類區域構件主要為負一層至五層天井范圍的混凝土柱、梁，受火災影響嚴重；天井位置通風狀況良好利于火勢蔓延，構件的水泥砂漿粉刷層大面積空鼓脫落，木質支撐結構燒毀殆盡，鐵支架燒灼變形。二類區域構件主要為三層和五層天井范圍外的混凝土柱、梁、板，受火災影響較小；因防火卷簾門未及時放下，火勢從天井位置傳遞過來，吊頂木質龍骨有灼燒痕跡，輕鋼龍骨和空調風管局部有油煙和煙灰，局部混凝土構件水泥砂漿粉刷層空鼓脫落。三類區域構件主要為除一類和二類區域外的其他混凝土構件，基本未受火災波及；該區域的防火卷簾門長期處于關閉狀態，吊頂保存完好，局部位置存在煙灰，構件水泥砂漿粉刷層未發現空鼓脫落現象。火災災后混凝土構件劃分區域示意圖如圖1和圖2所示。

圖1 三層和五層火災影響區域

圖2 其余樓層火災影響區域

3 檢測鑒定結果

3.1 火災后鋼筋混凝土構件外觀檢測

本文為明確三類區域的鋼筋混凝土構件受火災影響程度，首先采用簡單方便的觀察法和敲擊法對構件外觀檢測。觀察法直觀檢測災后構件表面顏色、裂損狀況等特征；敲擊法采用小錘敲擊混凝土表面，內部損傷度不同發出的敲擊音有明顯區別，同時觀察敲擊后混凝土表面的印跡綜合定性判斷構件受火災影響程度。

從表1 可以看出，三類區域構件混凝土表面顏色、錘擊聲音等特征有明顯的區別。過火嚴重部位混凝土構件的水泥砂漿粉刷層大面積脫落，表面顏色熏黑，敲擊時局部聲音發悶、聲啞。

表1 混凝土構件受火災影響后的外觀情況

一類區域（受火災影響嚴重）內的混凝土構件過火溫度高，水泥砂漿粉刷層受熱升溫與鋼筋混凝土表面之間會脫開進而形成空腔層[7]，隨過火時間延續水泥砂漿粉刷層會大面積脫落，粉刷層退出工作后，混凝土材料及性能受到一定程度的影響[8]；二類區域受火災影響較小，構件水泥砂漿粉刷層局部脫落，混凝土表面局部有油煙和煙灰，錘擊聲音較響亮；三類區域多一道防火卷簾門保護屏障，火災波及但未受損，水泥砂漿粉刷層未脫落，混凝土表面顏色基本未變，錘擊聲音響亮。

3.2 火災后鋼筋混凝土構件強度檢測

本工程起火點位于天井區域，火災溫度場在整個商場中分布不均勻，一類區域溫度最高，二類區域次之，三類區域最低。《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23-2011）中明文規定，回彈法不適用于表層與內部質量有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土強度檢測。遭受火災影響的混凝土構件材料內外性能有差異，采用回彈法檢測不合適，為進一步檢測構件的強度，本文采用鉆芯法進行檢測。選取具有代表性的三類區域混凝土構件，每個構件鉆取1 個直徑100 mm 的芯樣，在實驗室經鋸切、端面磨平后加工成高徑比為1:1 的混凝土圓柱體試件，待其在自然干燥狀態下進行抗壓試驗。

本次檢測的混凝土芯樣未發現裂縫等異常現象，抗壓試驗結果也均滿足設計強度等級要求，因此火災未對三類區域的混凝土構件粉刷層造成損壞，強度基本未受到影響。

3.3 火災后鋼筋的力學性能

鋼筋混凝土構件中，鋼筋是最主要的抗拉材料，火災后的鋼筋力學性能檢測也極為重要。火災后構件鋼筋的屈服強度、抗拉強度、延伸率等隨溫度升高而降低。

現場在燒傷嚴重構件位置處截取鋼筋進行力學性能試驗，檢測結果顯示鋼筋構件的屈服強度、抗拉強度、延伸率滿足要求。受火災影響后，鋼筋力學性能指標未見有明顯降低。

3.4 火災后鋼筋混凝土構件變形情況

現場對過火區域的梁、板構件進行觀測，未發現有明顯的下撓和變形情況。

3.5 火災后鋼筋混凝土構件鑒定評級

依據相關標準[9]對火災后混凝土結構構件進行鑒定評級，根據構件燒灼損傷、變形、開裂程度按下列標準評定損傷狀態等級。

①Ι 級：未遭受灼燒作用，未發現火災及高溫造成的損傷，構件材料、性能及安全狀況未受到火災影響，不必采取措施。

②Ⅱa級：輕微燒灼，未發現火災及高溫造成的損傷，構件材料、性能及安全狀況受火災影響不大，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施。

③Ⅱb級：輕度燒灼，構件材料及性能受到輕度影響，火災尚不明顯影響構件安全，應采取提高耐久性或局部處理和外觀修復措施。

④Ⅲ級：中度燒灼，構件材料及性能受到明顯影響，火災明顯影響構件安全，應采取加固或局部更換措施。

⑤Ⅳ級：嚴重燒灼或破壞，結構倒塌或構件塌落，結構構件承載力喪失或大部分喪失，危及結構安全，應立即進行安全防護，并采取徹底加固、更換或拆除的措施。

本商場火災后鋼筋混凝土構件鑒定評級結果詳見表2。

由表2 的匯總結果顯示，本工程檢測一類區域的三層和五層柱梁位于著火點波及范圍，受火災影響嚴重，評級結果為Ⅲ級；二類區域在構件水泥砂漿粉刷層的保護下，混凝土直接受火災影響較小，評級結果為Ⅱb級；三類區域構件有防火卷簾門和水泥砂漿粉刷層的雙層保護，混凝土基本未收到損傷，評級結果為Ⅱa級。

4 結論及建議

本文根據火災后鋼筋混凝土構件的外觀特征，初步劃分三個火災影響區域。根據檢測結果得出，一類區域的鋼筋混凝土構件受火災影響嚴重，評級為Ⅲ級；二類區域混凝土構件有水泥砂漿粉刷層的保護，受損較小，評級為Ⅱb級；三類區域混凝土構件有防火卷簾門和水泥砂漿粉刷層的雙層保護，混凝土基本未受到損傷，評級結果為Ⅱa級。

對比本商場受火災影響的三個區域可知，水泥砂漿粉刷層較好的保護混凝土構件；防火卷簾門能有效阻止火勢蔓延，極大程度上減少財產損失。

建議評級為Ⅲ級和Ⅱb級的混凝土構件，必須采取相應措施加固補強，并且處理后的混凝土構件宜全面水泥砂漿粉刷。