摘要：火灾在日常生活中是一种常见的灾害,因其受损程度不同,有的建筑并没有发生垮塌,加固处理后仍然能够使用。对此,在火灾发生后,必须对受损建筑物进行结构检测鉴定。本文通过对具体火灾案例,对灾后建筑结构检测与鉴定以及相应的加固措施进行探究。
关键词：建筑物；火灾；结构安全性；检测与鉴定
引言：我国每年发生火灾约20万起，城市建筑物火灾占总火灾的2/3以上。建筑结构发生火灾后，其结构构件承载力必然受影响，不能达到原设计安全使用要求，比较经济的做法是进行加固维修以恢复其使用功能。
一、工程概况
某办公楼为综合性建筑,一层为化学药品堆放及实验室,二层为办公室。设计于1992年,1995年建成并投入使用。该办公楼建筑平面呈近似矩形(图1)。建筑总长度为57.78m,总宽度为18.18m,建筑总面积约2000m2。主楼层数2层,层高:一层为3.30m,二层为3.00m,主楼高度为6.50m。结构形式:现浇钢筋混凝土框架结构,填充墙采用粘土实心砖砌体。基础:采用柱下钢筋混凝土独立基础。
图1底层平面示意图(单位:mm)
二、现场检测
2.1混凝土碳化深度抽样检测
抽样检测结果表明:过火区构件混凝土碳化深度介于0.5mm～24.5mm之间;未过火区、烟熏区构件混凝土碳化深度介于1.0mm～14.0mm之间。
2.2混凝土强度抽样检测
现场分别对过火区及未过火区结构构件混凝土强度进行抽样检测,检测方法:楼板采用取芯法;梁、柱综合采用取芯法、回弹法。检测表明,过火区混凝土烧伤严重,影响深度较大。
(1)过火区多数梁、板、柱芯样未能成型。
(2)过火区多数芯样粗骨料与水泥砂有脱节缝。
(3)过火区多数芯样存在横向或纵向裂缝,个别芯样裂缝贯穿。尚发现,个别构件表面(取芯处)无裂缝或仅细裂缝,但构件内部有较大裂缝。
2.3钢筋力学性能抽样检测
现场分别对过火区构件及未过火区构件随机截取不同直径钢筋做力学性能试验,试验结果表明,过火区中直径为6.5mm钢筋抗拉强度偏低。
2.4建筑物及火灾区结构构件变形测量
（1）建筑物沉降变形。该楼共布设28个沉降观测点,连续二个月沉降观测结果表明:近期各测点沉降速率介于0.001mm/d～0.003mm/d之间。
（2）建筑物倾斜。倾斜测量结果表明,建筑物四角往外倾斜,各测点倾斜率见表1。
表1各测点倾斜率
（3）柱层间变形。根据火灾情况,分别对一、二层柱层间变形进行抽样测量,测量结果表明:二层楼盖大致以厂房平面中心向外膨胀,一层柱相应向外侧移,二层柱向内倾斜。
（4）二层梁、板挠度。测量结果表明,梁最大挠度为26.0mm(l0/231,l0为梁跨度)。板最大挠度为33.1mm(l0/60,l0为梁跨度)。
2.5结构构件截面尺寸抽样复核(实测)及基础(梁)开挖检查
结合现场条件,随机抽取有代表性的结构构件,复核现浇混凝土结构构件截面尺寸以及检查基础(梁)埋深和材料等情况。
2.6混凝土构件配筋抽样复核(实测)
结合现场条件,采用钢筋探测仪(PROFOMETER4,产地瑞典)扫描及现场随机凿开构件表面混凝土方法,对混凝土构件截面配筋情况进行抽样复核(实测)。复核(实测)结果表明:框架节点核芯区内未设或少设箍筋。
三、抗震性能评估
该楼于1995年建成,抗震性能按《抗震规范》评估,存在如下主要问题:
(1)框架节点核芯区内未设或少设箍筋,不符合《抗震规范》规定框架节点核芯区内箍筋的最大间距不宜大于8d和150mm,箍筋的最小直径不宜小于8mm。
(2)火灾后,过火区构件混凝土严重烧伤,钢筋与混凝土之间粘结力退化,构件承载力及延性显著下降;填充墙及非过火区构件间接受损。一层结构承载力及刚度显著下降,形成抗震薄弱环节。
四、结构(构件)验算、分析及评级
4.1材料强度取值
（1）火灾前混凝土结构构件
①混凝土抗压强度等级总体按C20；②钢筋强度等级可按:光圆钢筋:fy=210N/mm2；带肋钢筋:fy=310N/mm2。
（1）过火后混凝土结构构件。①一层过火区二层楼面板已严重烧损,板混凝土总体已无利用价值;一层柱、二层楼面梁在剔除烧损层后,完好区混凝土强度设计值取折减系数0.8；②图1中过火区混凝土结构构件钢筋强度设计值取折减系数0.8。
4.2上部混凝土结构构件验算、分析及评级
（1）火灾前上部结构。依据现场实测情况,按《抗震规范》,采用PKPM等系列电算软件并结合手算,对原结构进行承载力验算。验算结果表明,个别屋面梁承载力验算不满足要求。
（2）火灾后上部结构。过火区结构构件:依据构件烧伤、变形、裂损以及材料强度试验等实测资料,一层柱、二层梁板承载力及刚度已显著降低,结构构件均评定为du级;其余各区已开裂、受损的构件均评定为cu级。
4.3围护结构(填充墙)分析及评级
多数填充墙严重开裂,过火区钢窗玻璃大部分脱落,钢框烧弯变形。该楼围护结构评定为Cu级。
五、地基基础分析及评级
甲方未能提供该楼地质勘察资料,综合建筑沉降倾斜变形观测结果及上部结构反应等情况,该楼地基基础安全性等级评定为Bu级。
六、安全性评级
(1)地基基础安全性等级评定为Bu级。
(2)综上部结构构件验算评级以及抗震性能评估结果,原上部结构安全性等级评定为Cu级。火灾后,过火区构件及刚度承载力显著降低,严重影响整体承载,上部结构安全性等级评定为Du级。
(3)围护结构安全性等级评定为Cu级。该楼现有结构安全性等级评定为Dsu级。
七、结论与建议
(1)该楼现有结构安全性等级评定为Dsu级,必须立即采取措施。
(2)工程加固修复完工,经验收合格后方可投入使用。
(3)火灾后加固修复,对受火灾影响的所有结构构件抹灰层均应剥开检查,对原结构质量缺陷应同步采取措施;有倾斜的柱应纠正。
(4)加固过程及完工后,宜对建筑沉降及其上部结构反应继续跟踪观测。
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论文作者:柳忠杨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
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