某廠房火災后結構安全性檢測鑒定

謝建奎 陳滿軍

昆山市建設工程質量檢測中心，江蘇昆山  215337

1、工程概況

    某電子廠3層框架廠房，于2004年建成投入使用，l層為辦公用房，2層為車間，3層為倉庫，柱網尺寸9m×9m，每層均以200mm加氣混凝土砌塊分為獨立的防火分區，2層樓板面及以下框架粱、柱、板混凝土設計等級為C35，2層樓板面以上為C30。火災發生前，該廠房使用情況良好，2007年10月29日下午4時左右，其2層電鍍車間(東西方向5跨，長約48m，南北方向9跨，長約82m，建筑面積約3650m2)因電源線短路引起火災。

    著火點位于2層電鍍車間東北角附近，火勢順生產線向南側發展引起大火，并順排風口進入3層及屋頂，火災持續時間各處不同，2層南端由于可燃物較多，通風狀況較好(靠近排風口附近)，同時該處存放有高錳酸鉀等遇火助燃物質，致使該處附近火勢難于撲滅，燃燒時間較長，而車間北部可燃燒較少，且三面密閉，燃燒時間較短。3層僅排風口附近受火，l層未過火。火災現場滅火方式主要采用消防車噴水。

2、火災溫度場判定

    2.1根據燃燒時間推斷火災溫度

    利用國際標準組織IS0建議的建筑構件抗火時間一溫度曲線公式：T=To+34519(8t+1)其中T為火災溫度(℃)，TO為環境溫度(此處取20C)，t為燃燒時間(min)。

    根據該工程消防鑒定意見，2層燒損最嚴重的H—E/1—4區旺火燃燒時問近似取為2h，按此公式計算該區域火場最高溫度超過l000℃。

    2.2通過火場結構表面特征判斷火災溫度

    2層H—E，l_4區內樓面粱(3層樓面梁)普遍出現梁底混凝土大面積脫落、掉角、露筋等，梁底混凝土表面呈灰色或淡黃色，多處樓面板大面積混凝土脫落、露筋，板底混凝土呈淡黃色，如3層樓面粱l/1/F一2/E，粱底混凝土崩落嚴重，箍筋外露．混凝土較疏松，敲擊有錘痕，梁底混凝土呈灰白色或淡黃色，梁側面龜裂縫密布，估計此處溫度達850℃；3層樓面節點2/F/2/1處混凝土崩殼脫落、露筋，混凝土顏色呈灰白色略顯淡黃色，估計此處溫度達l000℃；3層樓面板G一21F1112—212板底混凝土大面積脫落，鋼筋成網狀外露，其中部分鋼筋網下撓變形，僅剩板面約5Cm～7cm的薄殼，且多處出現貫穿裂縫，板亦略向上鼓出，板底呈淡黃色，估計此處溫度達800℃以上；3層樓面粱3/H—G表面涂層基本脫落，梁底略呈粉紅色、灰白色，估計此處溫度達700℃～800℃：以上可大體上推斷2層H—E，1-4區內火災最高溫度基本達到700℃～l000℃以上。

    2層H—E，l-4區向北及向西各混凝土構件受損漸輕， J—E/4—7區內混凝土構件基本煙熏黑色，少量構件表面涂層起鼓、剝落，混凝土表面有細微裂紋，該區域溫度約為200℃一500℃，而7軸向北混凝土表面均煙熏黑色，部分構件表面紙質標語完好，此區內溫度估計小于200屯。

    屋面GE，l一3區內粱多數角部混凝土局部脫落，梁底混凝土稍呈灰白色，或煙熏黑色帶粉紅色，估計此區域內溫度達750℃左右，該區域向北及向西各混凝土構件受損漸輕，3軸向北混凝土表面基本煙熏黑色，僅西側樓梯問處柱表面抹灰層稍起鼓、脫落，此區內溫度估計不超過200℃。

    2.3根據燃燒殘留物燒損特征判斷火災溫度

    2層H—E，14區內塑料裝飾完全熔化成灰，鋼架多處變形彎曲，可判斷溫度應大于750 ac；該區內多處可見到銅線熔化，可判斷溫度為900℃～l000℃。3層K，5處塑料排水管完好，此處溫度應低于200℃。

    根據以上綜合判斷，各層火災溫度場劃分如圖l所示。其中2層溫度劃分圖中I區表示溫度約700℃～l000℃，Ⅱ區表示溫度700℃左，Ⅲ區表示溫度500℃以下，Ⅳ區表示溫度200℃以下：3層溫度劃分圖中I區表示溫度約700℃，Ⅱ區表示溫度500℃～700℃左右，Ⅲ區表示溫度500℃以下，Ⅳ區表示溫度200℃以下。

3、檢測情況

    3.1混凝土構件燒損厚度檢查

    采用超聲波平測法對混凝土構件進行混凝土受高溫影響后的表面損傷厚度檢測，考慮到構件內鋼筋對測試的影響，因此測區主要布置在梁的側面中部，測試時選用頻率較低的換能器，測試時換能器與混凝土表面保持耦合良好，換能器移動步距為20mm、30mm、40mm、60mm不等。結果表明，燒傷嚴重的H—Ell-4區內3層樓面梁、拄燒損層厚度約20mm～80mm，基本達到或超過鋼筋保護層厚度，柱頂及梁底損傷層厚度較大，而柱頂損傷層厚度較柱中下部大。

    構件表面混凝土損傷將會使混凝土對受力筋的握裹力下降，一定程度影響受力鋼筋的正常工作，同時受損區混凝土堿性減低，會降低混凝土對鋼筋銹蝕的抑制作用。

    3.2混凝土勻質性檢測

    采用超聲波對測法對結構構件混凝土各部位進行測試，以確定該構件混凝土的相對勻質性和密實性。測量粱的勻質性和密實性時，主要在梁的上部和下緣布置測點。檢測結果表明，與C30混凝土參考波速(約4knds)相比，梁頂部混凝土波速正常，而底部聲速值則較低，如3層樓面梁2/G—F上部聲速值4.21km]s，下緣部位聲速值2.81km/s，三層樓面粱F/2—3上部聲速值4.24km/s，下緣部位聲速值僅為262km/s。整體上來看，粱上部及下部波速離散性較大，說明被檢測框架梁的混凝土勻質性較差，同時梁下部聲速值低，說明粱底部密實性也差，主要因為粱底受大火影響，外層混凝土疏松，部分粱底混凝土脫落、掉角，同時梁受火災高溫影響，混凝土膨脹，隨后遇滅火消防水后，急劇冷卻發生不均勻收縮，導致混凝土表層鼓脹、表面龜裂，也導致粱勻質性及密實度降低。

    而從柱的檢測結果可知，抽測各柱的波速值與C30混凝土參考波速相差不大，如2層框架柱G/4，柱頂波速3.99km/s，柱中下部波速4.36 knds，柱頂波速較中下部波速低，因為柱頂在火災作用下密實性較差，外層混凝土一定程度上受到損傷．而柱頂波速與C30混凝土參考波速相差不大，則主要是因為該柱混凝土施工強度大于設計強度。

3.3混凝土強度檢測

    根據本工程實際情況，采用了回彈(回彈時將被檢測混凝土構件煙熏表面清理干凈，并用砂輪磨平)結合取芯法對該建筑上部結構鋼筋混凝土粱、板、柱的混凝土強度進行檢驗。由于框架柱主筋較密，同時考慮到框架柱受損程度稍輕．基本無保護層脫落及掉角等，實測碳化基本處于3mm-6mm，因此框架柱主要采用回彈法檢測，取芯數量較少，而H—E，l-4區內3層樓面粱及樓面板則主要采用取芯法檢測，回彈僅作為定性判斷構件不同測區強度分布情況，結果表明．去除表面疏松層(芯樣切割時將去除芯樣表面疏松層)后，火災后混凝土構件強度都能達到C30設計強度的要求。

    3.4鋼筋強度檢測

    火災對鋼筋的力學性能也有一定的影響，本工程分別對粱、柱中不同受損部位的鋼筋進行了力學性能測試，結果表明梁、柱鋼筋受火后屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性能等均符合規范要求，而樓面板底多處因高溫爆裂而裸露，受火時問長，溫度高，鋼筋力學指標已不能滿足規范要求。

4、構件損傷評定

    根據對各構件損傷情況的描述、混凝土強度檢測結果、火災后各區域溫度、超聲檢測結果等，按構件的損傷情況將2層、3層分別分為嚴重損傷區、中度損傷區、輕度損傷區及煙熏區，各層構件損傷情況劃分如圖2所示。

5、處理意見

    對2層嚴重損傷區內的樓面板(3層樓面板)采取加固處理措施或予以重做(板底嚴重露筋、板面隆起的樓面板加固價值較低，建議重做)，對該區內的樓面粱及樓面板(3層樓面梁)采取加固處理措施；2層中度損傷區內粱板采取加固處理措施，該區內框架柱采取鑿除表面損傷混凝土．采用混凝土修復的措施：2層輕度損傷區及煙熏區內構件的鏟除構件表面涂層，重新粉刷。

    對3層嚴重損傷區內的屋面板、屋面粱采取加固處理措施，對該區內的框架柱采取局部鑿除表面損傷層，采用混凝土修復的措施：3層中度損傷區內的屋面板、屋面粱及框架柱采取局部鑿除表面損傷層，采用混凝土修復的措施；3層輕度損傷區及煙熏區內的構件，清除表面污物，重新粉刷。

6、結論

    1)由于柱、梁、板所處位置不同，相應的火災燒傷程度也不同。板所處位置最不利，燒傷最嚴重，梁次之，柱最輕。鋼筋保護層厚度不同，也對燒傷程度的影響不同，板的鋼筋保護層最薄，燒傷最嚴重，粱、柱的鋼筋保護層較厚，燒傷程度輕于板。

    2）由于砌體填充墻等非結構構件與混凝土耐火極限和熱脹系數不同，易導致火災時火場區域以外的結構發生破壞，因此在進行火災后混凝土結構的鑒定時，除直接受火區域外，還應對其它未受火區域進行檢查。

    3)廠房發生火災時，常伴有化學物泄露等現象，可能與混凝土中的水化物進一步反應，導致混凝土的腐蝕與劣化，因此在進行火災后混凝土結構的鑒定時勿忽視2次災害對混凝土結構的影響。

    4)火災對建筑物的影響是多方面的，同時這些影響也具有一定的不確定性，如火場溫度的判斷、混凝土燒損層厚度等。因此火災對建筑的影響難于直接、準確的評估．采取多種檢測方法比較分析或間接測試非常重要。

參考文獻

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【2】飛渭，陳高瞻，江世久，某廠房火災后結構安全性鑒定與分析【c】．第7屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議論文集，重慶：重慶出版社，2004．

【3】劉俊如，火災后混凝土結構的檢測與處理【M】．山西建筑，20030（11）．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)