火災后房屋結構的檢測
1、工程概況
某建筑物為六層框架結構，建于20世紀90年代，建筑面積約2760m2，樓板為預制鋼筋混凝土板。該建筑物首層為生產(chǎn)車(chē)間，二層至五層為庫房。2017年6月25日晚18時(shí)左右，該建筑物首層由于工人操作不當引發(fā)火災，火災對該建筑物首層主體結構造成不同程度的損傷，為了給建筑物的后續使用提供可靠依據，對火災后建筑物的安全性進(jìn)行檢測鑒定。
2、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現場(chǎng)進(jìn)行初步查勘，了解火災原因，最初著(zhù)火點(diǎn)，火災現場(chǎng)燃燒物，火災持續時(shí)間，消防救火時(shí)間等，同時(shí)調閱該建筑物的設計施工檔案→根據現場(chǎng)初步查勘制定火災檢測鑒定方案，確定檢測鑒定方法→檢測鑒定方案和業(yè)主單位，后續加固設計及施工單位進(jìn)行溝通，這點(diǎn)非常重要，我們鑒定的目的就是為了后續加固施工服務(wù)的，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可，否則可能會(huì )對后續加固設計施工產(chǎn)生不利影響→檢測鑒定前的再次現場(chǎng)查勘，主要是了解現場(chǎng)是否進(jìn)行了相關(guān)的卸載，有無(wú)比較緊急的安全隱患等，一般建議要先把相關(guān)荷載卸除，同時(shí)對安全隱患進(jìn)行臨時(shí)處理，確保在鑒定過(guò)程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按制定的方案實(shí)施→出具檢測鑒定報告，并同時(shí)和加固設計單位進(jìn)行充分溝通交流。
3、火宅后房屋檢測鑒定
3.1檢測內容
根據該房結構特點(diǎn)、火災后構件實(shí)際情況以及相關(guān)規范的要求，制定詳細的檢測方案，主要檢測內容如下：對火場(chǎng)最高溫度進(jìn)行推定；抽樣檢測混凝土損傷深度及抗壓強度等；房屋損傷破壞狀況調查及火災后結構構件的初步鑒定評級；根據現場(chǎng)檢測結果和有關(guān)資料對結構受損情況進(jìn)行評估；提供包含上述內容的檢測與評估報告。
3.2火場(chǎng)溫度推定
根據現場(chǎng)調查情況，分別從燃燒時(shí)間、結構構件表面特征、燃燒殘留物燒損特征三個(gè)方面對火災現場(chǎng)溫度進(jìn)行推斷：火災持續了1.5h左右，取旺火燃燒時(shí)間為45min～60min。根據ISO834火災時(shí)間-溫度曲線(xiàn)估算火災室內溫度應該在800℃～900℃；部分結構構件混凝土表面顯粉紅色、淺黃色，鋼筋外露，殘留混凝土表面起鼓、局部疏松，根據火災后結構表面特征判斷火災溫度>800℃；現場(chǎng)發(fā)現鋼支架扭曲變形，由材料的變態(tài)溫度可以推定火災溫度≥800℃。根據以上綜合分析判斷，火災室內最高溫度應在800℃～900℃。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時(shí)混凝土柱、梁表面溫度迅速升高，在滅火過(guò)程中，框架柱、梁表面溫度驟降，造成部分框架柱、梁表面混凝土出現酥裂、脫落，因此不適于采用回彈法檢測混凝土柱、梁混凝土強度。依據《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規程》（CECS03：2007），采用鉆芯法對該建筑物首層混凝土構件過(guò)火后混凝土強度進(jìn)行檢測，現場(chǎng)隨機抽取芯樣15組。芯樣切除燒傷區域，通過(guò)試驗，構件混凝土強度最低值為17.5MPa，最大值34.9MPa，混凝土強度檢測結果離散型較大。
3.4結構構件的截面尺寸、鋼筋配置及受損構件鋼筋力學(xué)性能檢測
現場(chǎng)隨機抽取12個(gè)混凝土構件，經(jīng)過(guò)對鋼筋混凝土柱、梁截面尺寸進(jìn)行復核，原構件尺寸符合設計要求；利用喜利德鋼筋測定儀，通過(guò)無(wú)損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號、規格、數量進(jìn)行檢測，結果表明其鋼筋配置滿(mǎn)足設計要求?；馂脑斐墒讓涌蚣苤?、混凝土梁混凝土剝落，鋼筋嚴重外露。為了解火災對構件鋼筋性能的影響，檢測過(guò)程中對框架柱、梁部分鋼筋進(jìn)行了取樣，對鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能試驗，試驗結果表明鋼筋的伸長(cháng)率及冷彎試驗指標滿(mǎn)足規范要求，鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低，受損嚴重的構件，鋼筋屈服強度損失最大達12%。
3.5預制板及構件變形、構件表面損傷深度檢測
該建筑物樓板采用預制混凝土樓板，火災時(shí)預制樓板升溫較快，主筋為低碳冷拔鋼絲，冷加工中所提高的鋼筋抗拉強度，隨著(zhù)溫度的升高而逐漸減少，產(chǎn)生了應力損失，同時(shí)燒傷導致混凝土板底碳化深度增大，鋼筋和混凝土的粘結力降低?，F場(chǎng)部分預制板出現混凝土爆裂、脫落，樓板出現裂縫和變形，已嚴重影響了預制樓板的承載力及耐久性。
檢測過(guò)程中，對首層嚴重損傷區的混凝土框架梁進(jìn)行了變形測量，為了消除施工偏差影響，對火災最嚴重部位混凝土梁與火災影響較小部位混凝土梁的撓度進(jìn)行比較分析，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿(mǎn)足規范規定的撓度限值。對受損較嚴重部位的柱、梁的損傷深度進(jìn)行檢測，一方面通過(guò)構件上鉆取的小芯樣中表面與內部混凝土的顏色及外觀(guān)差異進(jìn)行判斷，另一方面敲掉構件表面的疏松層至質(zhì)地堅硬處，采用角磨機去掉疏松層后的構件表面進(jìn)行打磨處理至正?；炷令伾?，量取構件的損傷深度。經(jīng)檢測，混凝土梁表面最大深度為50mm，框架柱表面最大損傷深度為55mm，均超過(guò)鋼筋保護層厚度。
3.6承載力驗算及鑒定分析
由于火災造成構件混凝土強度降低，鋼筋抗拉強度損失，部分構件混凝土表面損傷造成截面損失，因此造成部分構件甚至整體結構的承載能力降低。為了分析火災對整個(gè)上部結構的影響程度，根據本次火災中構件的實(shí)際損傷狀況、構件剩余混凝土強度、構件鋼筋配置及鋼筋性能檢測結果，按照國家現行有關(guān)規范，采用中國建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的“PKPM”結構設計軟件對該建筑物上部結構承載力按照受火災前和受火災后分別進(jìn)行復核驗算，以判定結構承載力受損后的下降程度，為后續的加固處理提供可靠的依據。
在對受損后的結構驗算中，首層混凝土強度按照C20進(jìn)行計算，另外根據受災部位鋼筋檢驗結果，雖然鋼筋的伸長(cháng)率及冷彎試驗等力學(xué)性能仍滿(mǎn)足有關(guān)規范要求，但是鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低，受損嚴重的構件，鋼筋屈服強度損失最大達12%，因此驗算時(shí)鋼筋強度按12%的損失考慮。此外，首層混凝土構件尺寸按減去損傷厚度后考慮，驗算的其它參數與原設計和現行規范的要求相同。結構承載力驗算結果表明，受損后首層部分框架柱承載力不滿(mǎn)足規范要求，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿(mǎn)足規范要求。
4、結語(yǔ)
通過(guò)對該建筑物火災后的檢測鑒定，我們充分認識了火災在導致建筑結構中混凝土強度及鋼筋力學(xué)性能降低的同時(shí)，還會(huì )使混凝土局部開(kāi)裂，使鋼筋防銹能力下降，鋼筋與混凝土間的粘結力減小等等，這些不利因素均給建筑結構的安全性及耐久性產(chǎn)生非常不利的影響。通過(guò)鑒定，能可靠地對火災后建筑物的整體性能作出評價(jià)，這為火災后該建筑物的加固處理提供了可靠的依據，還對決策者果斷處理災后建筑物、盡快恢復其使用功能有重要意義，同時(shí)，大量工程實(shí)踐積累起來(lái)的經(jīng)驗，可以進(jìn)一步促進(jìn)國家相關(guān)火災鑒定標準的制定實(shí)施。
某建筑物為六層框架結構，建于20世紀90年代，建筑面積約2760m2，樓板為預制鋼筋混凝土板。該建筑物首層為生產(chǎn)車(chē)間，二層至五層為庫房。2017年6月25日晚18時(shí)左右，該建筑物首層由于工人操作不當引發(fā)火災，火災對該建筑物首層主體結構造成不同程度的損傷，為了給建筑物的后續使用提供可靠依據，對火災后建筑物的安全性進(jìn)行檢測鑒定。
2、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現場(chǎng)進(jìn)行初步查勘，了解火災原因，最初著(zhù)火點(diǎn)，火災現場(chǎng)燃燒物，火災持續時(shí)間，消防救火時(shí)間等，同時(shí)調閱該建筑物的設計施工檔案→根據現場(chǎng)初步查勘制定火災檢測鑒定方案，確定檢測鑒定方法→檢測鑒定方案和業(yè)主單位，后續加固設計及施工單位進(jìn)行溝通，這點(diǎn)非常重要，我們鑒定的目的就是為了后續加固施工服務(wù)的，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可，否則可能會(huì )對后續加固設計施工產(chǎn)生不利影響→檢測鑒定前的再次現場(chǎng)查勘，主要是了解現場(chǎng)是否進(jìn)行了相關(guān)的卸載，有無(wú)比較緊急的安全隱患等，一般建議要先把相關(guān)荷載卸除，同時(shí)對安全隱患進(jìn)行臨時(shí)處理，確保在鑒定過(guò)程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按制定的方案實(shí)施→出具檢測鑒定報告，并同時(shí)和加固設計單位進(jìn)行充分溝通交流。
3、火宅后房屋檢測鑒定
3.1檢測內容
根據該房結構特點(diǎn)、火災后構件實(shí)際情況以及相關(guān)規范的要求，制定詳細的檢測方案，主要檢測內容如下：對火場(chǎng)最高溫度進(jìn)行推定；抽樣檢測混凝土損傷深度及抗壓強度等；房屋損傷破壞狀況調查及火災后結構構件的初步鑒定評級；根據現場(chǎng)檢測結果和有關(guān)資料對結構受損情況進(jìn)行評估；提供包含上述內容的檢測與評估報告。
3.2火場(chǎng)溫度推定
根據現場(chǎng)調查情況，分別從燃燒時(shí)間、結構構件表面特征、燃燒殘留物燒損特征三個(gè)方面對火災現場(chǎng)溫度進(jìn)行推斷：火災持續了1.5h左右，取旺火燃燒時(shí)間為45min～60min。根據ISO834火災時(shí)間-溫度曲線(xiàn)估算火災室內溫度應該在800℃～900℃；部分結構構件混凝土表面顯粉紅色、淺黃色，鋼筋外露，殘留混凝土表面起鼓、局部疏松，根據火災后結構表面特征判斷火災溫度>800℃；現場(chǎng)發(fā)現鋼支架扭曲變形，由材料的變態(tài)溫度可以推定火災溫度≥800℃。根據以上綜合分析判斷，火災室內最高溫度應在800℃～900℃。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時(shí)混凝土柱、梁表面溫度迅速升高，在滅火過(guò)程中，框架柱、梁表面溫度驟降，造成部分框架柱、梁表面混凝土出現酥裂、脫落，因此不適于采用回彈法檢測混凝土柱、梁混凝土強度。依據《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規程》（CECS03：2007），采用鉆芯法對該建筑物首層混凝土構件過(guò)火后混凝土強度進(jìn)行檢測，現場(chǎng)隨機抽取芯樣15組。芯樣切除燒傷區域，通過(guò)試驗，構件混凝土強度最低值為17.5MPa，最大值34.9MPa，混凝土強度檢測結果離散型較大。
3.4結構構件的截面尺寸、鋼筋配置及受損構件鋼筋力學(xué)性能檢測
現場(chǎng)隨機抽取12個(gè)混凝土構件，經(jīng)過(guò)對鋼筋混凝土柱、梁截面尺寸進(jìn)行復核，原構件尺寸符合設計要求；利用喜利德鋼筋測定儀，通過(guò)無(wú)損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號、規格、數量進(jìn)行檢測，結果表明其鋼筋配置滿(mǎn)足設計要求?；馂脑斐墒讓涌蚣苤?、混凝土梁混凝土剝落，鋼筋嚴重外露。為了解火災對構件鋼筋性能的影響，檢測過(guò)程中對框架柱、梁部分鋼筋進(jìn)行了取樣，對鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能試驗，試驗結果表明鋼筋的伸長(cháng)率及冷彎試驗指標滿(mǎn)足規范要求，鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低，受損嚴重的構件，鋼筋屈服強度損失最大達12%。
3.5預制板及構件變形、構件表面損傷深度檢測
該建筑物樓板采用預制混凝土樓板，火災時(shí)預制樓板升溫較快，主筋為低碳冷拔鋼絲，冷加工中所提高的鋼筋抗拉強度，隨著(zhù)溫度的升高而逐漸減少，產(chǎn)生了應力損失，同時(shí)燒傷導致混凝土板底碳化深度增大，鋼筋和混凝土的粘結力降低?，F場(chǎng)部分預制板出現混凝土爆裂、脫落，樓板出現裂縫和變形，已嚴重影響了預制樓板的承載力及耐久性。
檢測過(guò)程中，對首層嚴重損傷區的混凝土框架梁進(jìn)行了變形測量，為了消除施工偏差影響，對火災最嚴重部位混凝土梁與火災影響較小部位混凝土梁的撓度進(jìn)行比較分析，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿(mǎn)足規范規定的撓度限值。對受損較嚴重部位的柱、梁的損傷深度進(jìn)行檢測，一方面通過(guò)構件上鉆取的小芯樣中表面與內部混凝土的顏色及外觀(guān)差異進(jìn)行判斷，另一方面敲掉構件表面的疏松層至質(zhì)地堅硬處，采用角磨機去掉疏松層后的構件表面進(jìn)行打磨處理至正?；炷令伾?，量取構件的損傷深度。經(jīng)檢測，混凝土梁表面最大深度為50mm，框架柱表面最大損傷深度為55mm，均超過(guò)鋼筋保護層厚度。
3.6承載力驗算及鑒定分析
由于火災造成構件混凝土強度降低，鋼筋抗拉強度損失，部分構件混凝土表面損傷造成截面損失，因此造成部分構件甚至整體結構的承載能力降低。為了分析火災對整個(gè)上部結構的影響程度，根據本次火災中構件的實(shí)際損傷狀況、構件剩余混凝土強度、構件鋼筋配置及鋼筋性能檢測結果，按照國家現行有關(guān)規范，采用中國建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的“PKPM”結構設計軟件對該建筑物上部結構承載力按照受火災前和受火災后分別進(jìn)行復核驗算，以判定結構承載力受損后的下降程度，為后續的加固處理提供可靠的依據。
在對受損后的結構驗算中，首層混凝土強度按照C20進(jìn)行計算，另外根據受災部位鋼筋檢驗結果，雖然鋼筋的伸長(cháng)率及冷彎試驗等力學(xué)性能仍滿(mǎn)足有關(guān)規范要求，但是鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低，受損嚴重的構件，鋼筋屈服強度損失最大達12%，因此驗算時(shí)鋼筋強度按12%的損失考慮。此外，首層混凝土構件尺寸按減去損傷厚度后考慮，驗算的其它參數與原設計和現行規范的要求相同。結構承載力驗算結果表明，受損后首層部分框架柱承載力不滿(mǎn)足規范要求，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿(mǎn)足規范要求。
4、結語(yǔ)
通過(guò)對該建筑物火災后的檢測鑒定，我們充分認識了火災在導致建筑結構中混凝土強度及鋼筋力學(xué)性能降低的同時(shí)，還會(huì )使混凝土局部開(kāi)裂，使鋼筋防銹能力下降，鋼筋與混凝土間的粘結力減小等等，這些不利因素均給建筑結構的安全性及耐久性產(chǎn)生非常不利的影響。通過(guò)鑒定，能可靠地對火災后建筑物的整體性能作出評價(jià)，這為火災后該建筑物的加固處理提供了可靠的依據，還對決策者果斷處理災后建筑物、盡快恢復其使用功能有重要意義，同時(shí)，大量工程實(shí)踐積累起來(lái)的經(jīng)驗，可以進(jìn)一步促進(jìn)國家相關(guān)火災鑒定標準的制定實(shí)施。
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