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【摘 要】本文主要针对厂房建筑火灾后结构的检测鉴定展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对火作用调查和构件初步鉴定以及火灾后结构构件检测作了说明，并分析了检测鉴定的结论，并给出了相应的建议，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
【关键词】厂房建筑；火灾；检测鉴定
火灾后结构检测鉴定工作是灾后建筑获得经济合理和可靠有效处理措施的前提，特别是对厂房结构来说。因此，及时地对火灾后建筑进行检测鉴定，合理评估建筑结构的受损情况，并提出经济适用且又能满足安全性正常使用性的处理方法将会对火灾后的厂房建筑修复有着极大的帮助。
1 工程概况
某厂房发生火灾后，为了解厂房灾后受损情况，对该厂房主体结构构件的损伤情况进行鉴定。
2 火作用调查和构件初步鉴定
2.1 现场初步调查和火作用初探
检测鉴定人员通过查阅资料并向委托方了解信息得知，火灾发生当日多云有微风，厂房内部起火原因不明，无法确定起火点位置，火灾过程中烟气蔓延整个厂房，火灾发生时消防采用喷水灭火。检测人员到场后，首先针对火灾后已严重扭曲变形、有垮塌危险的钢梁及燃烧残留的压型钢板屋面板等构件，采取了拆除与防护措施。
厂房内部空旷，放置大量易燃烧的造纸碎浆原料，机械设备多含可燃烧部件，火灾发生后大火燃烧速度较快，火势难以控制，整个火灾持续约2d时间，灾后厂房大部区域可燃物几无残留，均烧为灰烬。火灾升温过程复杂，缺乏有效的火场信息，较难确定建筑物内的温度分布，故温度预测采用国际（ISO834）标准时间—温度曲线：
T=T0+345lg（8t+1）（1）
式中：T0为环境温度（℃）；t为升温时间（min）；T为燃烧t时刻的温度（℃）。结合可燃物的品种、数量及燃烧残留物的形态和整个火灾持续时间，考虑到厂房面积较大，推断火灾发生后1h～5h为火灾旺盛期，即为升温时间t；取T0=20℃，计算得出厂房部分区域的火场最高温度在800℃～1200℃之间。
2.2 构件外观检测和初步鉴定
检测鉴定人员对各类结构构件损伤情况进行详细的调查检测，总结出厂房结构在不同轴线区域内构件的受损情况。
（1）混凝土结构构件初步鉴定评级结果，见表1；现场过火构件受损情况如图3、图4所示。
（2）厂房结构轴线A～S×5～32范围内，屋面钢梁、吊车梁等钢结构构件严重烧灼损坏，整体变形较大，且有随时垮塌、掉落的趋势，已在现场初步调查前予以拆除。轴线A～S×33～34区域内屋面未拆除钢梁，经检查表面涂装均已碳化、脱落，有明显的局部残余变形及屈曲、扭曲情况，钢结构连接节点处螺栓有松动迹象。采用全站仪检测钢梁的挠度，挠度实测值为167mm，钢梁计算跨度l0=30m，挠度限值l0/200=150mm＜167mm。综合以上检测结果，评定该区域钢梁受损等级为Ⅳ级。
2.3 火作用分析和火场温度推断
综合厂房内构件受损情况的检测结果，轴线区域E×19～34、A×24～32、J×12～35、N×26～31、N×13～18、N×6～9、1～18×A～E、35～36×A～S范围内混凝土构件表面多呈灰白色、土黄色及粉红色，构件表面混凝土多破损、脱落，大部分有露筋现象，多数构件表面存在裂缝网或裂纹；区域内屋面钢梁灾后严重烧灼损坏、整体变形较大，丧失承载能力。综合对以上区域内构件的检测与损伤鉴定结果，判断该厂房建筑轴线7～33×A～S范围为主要受火区域，推断直接过火面积达18700m2。
根据表1中构件初步检测鉴定结果，轴线20～32×A～N、12～20×J～N范围内构件损伤等级以Ⅳ级为主，推断该区域内结构主要受明火及高温影响，大部分构件直接长时间受火烧灼，为火灾影响严重（重度）区域；结合对火灾温度的初步判定结果，根据火灾鉴定标准中混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系，推断该区域直接受火烧灼的结构构件表面最高温度达1100℃以上。轴线B×4～19、4～11×J～N范围内构件损伤等级以Ⅲ级为主，进一步推断该区域直接受火烧灼、间接受火作用影响的结构构件表面最高温度在900℃左右。轴线35～38×A～S范围内构件损伤等级为Ⅱa、Ⅱb级，该区域多数构件外观未见明显损伤，表面覆盖油烟，未直接受火烧灼，仅受火灾烟气间接影响，部分构件有烧灼迹象，推断结构构件表面的最高温度在200℃左右。
3 火灾后结构构件检测
由初步鉴定结果，轴线A～S×33～34区域内未拆除钢梁的损伤等级为Ⅳ级，鉴于数量较少，后期不考虑对其进行加固修复，不进行详细检测鉴定；根据火灾鉴定标准，宜对损伤等级为Ⅱ、Ⅲ级的混凝土构件进行详细检测，确定构件材料的实际性能。
3.1 混凝土结构构件损伤检测
根据表1中构件初步鉴定评级情况，整个厂房区域范围内，多数混凝土构件的损伤可识别为构件损伤和构件破坏状态，仅37～38×A～S范围内构件可识别为表面或表层性能劣化损伤状态，所以构件均需进行损伤层厚度的检测。
混凝土性能受影响层厚度可选择碳化深度测试方法进行原位检测，并采用湿润深度法进行取样验证检测。根据表1中初步鉴定评级情况，对损伤等级为Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱb级、Ⅱa级的构件，检测其混凝土碳化深度值，并在相应构件上各钻取2个芯样，检测混凝土的损伤层厚度值范围。排架柱主要截面尺寸为500mm×800mm，框架梁主要截面尺寸为250mm×600mm，在排架柱底部和顶部各钻取1个芯样，框架梁钻取2个芯样，部分检测结果如表2所示。
火灾影响重度区域内，构件损伤等级以Ⅳ级为主，取芯过程中多数芯样破碎、难以成形，表明其损伤层厚度过大，不再对其进行相应的检测。
由表2数据可看出，在Ⅱ类构件中，混凝土碳化深度值和受影响层厚度取样检测值差别不大，可见其损伤层厚度按2种不同方法的检测结果趋于一致；受火影响程度小的一般性构件，以原位碳化深度的检测结果作为受损伤影响层厚度值，是可行的。在主要受火区域内，Ⅲ类排架柱上部区域混凝土的受影响层厚度普遍大于底部区域，可见排架柱上部受火影响程度比底部严重，柱上部混凝土表面曾达到的温度高于底部区域；此类构件原位碳化深度检测值与取样检测值相比偏小，进行取样验证检测是必要的，且宜按取样检测值作为受损伤影响层厚度值。
3.2 构件混凝土强度检测
按取芯法评定构件的混凝土强度，依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03：2007中的要求进行检测。柱38×E上部和底部的芯样强度分别为21.9MPa、22.7MPa，柱37×J、11×A、16×E、35×J、36×N上部和底部的芯样强度值相差较小，均值可达到C20强度等级；框架梁J×37～38、E×37～38的芯样强度均值分别为23.5MPa、21.0MPa。柱9×N上部和底部的芯样强度分别为9.7MPa、13.6MPa，柱28×S上部和底部的芯样强度分别为8.1MPa、15.4MPa，柱10×J上部和底部芯样的强度分别为10.6MPa、13.8MPa。
检测结果表明，未直接受火烧灼的Ⅱa类构件与Ⅱb类构件的混凝土强度普遍达到C20强度等级；受火烧灼较严重的区域，Ⅲ类构件的混凝土强度离散性较高，且仅少数构件能达到C15强度等级，表明火作用的影响明显降低了混凝土的材料性能。而损伤等级为Ⅳ级的混凝土构件，芯样在钻取和加工过程中普遍破碎，无法进行抗压强度检测，火作用影响严重破坏了混凝土的强度。
4 检测鉴定分析与结论
4.1 结构分析与构件承载力校核
受火作用影响，构件的材料力学性能会受到不同程度的影响，混凝土和钢筋的强度都有一定的损失。混凝土的抗压强度根据钻芯法的检测结果确定，钢筋的力学性能及钢筋与混凝土粘结强度折减系数，根据构件截面温度场按火灾鉴定标准判定。
依据火场的温度分布情况，火灾过程中，轴线B×4～19、4～11×J～N范围内，排架柱混凝土表面最高温度在900℃左右，混凝土强度根据实际检测值按C10和C15取用，钢筋强度折减系数取0.80；轴线35～38×A～S范围内的排架柱和框架梁，表面最高温度在200℃左右，混凝土强度统一按C20取用，钢筋强度折减系数取0.95。
结合构件的实际损伤状况，按照火灾鉴定标准和《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的具体要求，对厂房主要构件受火后的承载力进行验算。按照Rf/（γ0S）进行承载力校核，其中：Rf为结构构件的抗力，S为结构构件的作用效应，γ0为结构构件的重要性系数，取γ0=1.0；当Rf/（γ0S）≥1.0时，表明构件承载力满足现行规范要求。验算结果表明，构件受火后的抗力与作用效应比值Rf/（γ0S）均小于1，构件承载力不满足现行规范的要求。
4.2 鉴定结论
根据结构构件计算校核和结果，并考虑构件变形的影响，依据火灾鉴定标准对构件进行详细鉴定评级。轴线B×4～19、4～11×J～N范围内的排架柱，构件抗力与作用效应之比Rf/（γ0S）＜0.85，构件承载能力评定为d级。轴线35～38×A～S范围内的排架柱和框架柱、框架梁，其构件抗力与作用效益之比Rf/（γ0S）≥0.90，构件承载能力评定为b级。
5 处理建议
（1）初步鉴定中损伤等级为Ⅳ级的构件，烧灼损伤、开裂及变形严重，结构承重能力丧失，已失去加固后继续使用的价值，应直接予以拆除。
（2）初步鉴定评级为Ⅲ级并经详细鉴定后评为d级的构件，对其中外观损毁情况较严重、损伤层厚度较大的排架柱，可予以拆除；对损伤层厚度和变形较小的排架柱，根据实际情况，剔除损伤层混凝土后，可对其进行外包钢加固法、增大截面加固法等可显著提高承载力的加固措施，但应及时或立即处理。
（3）初步鉴定为Ⅱa级、Ⅱb级的构件，主要为局部的混凝土框架结构构件，详细鉴定评级为b级；应对其中Ⅱa级的构件做耐久性防护处理，对Ⅱb级的构件可进一步进行粘贴碳纤维布等外部加固补强修复措施。
6 结语
综上所述，针对厂房结构来说，火灾后钢筋混凝土构件的损伤破坏具有一定的复杂性，需采用合适的手段和方法对混凝土结构火灾损伤程度作科学、准确的评价。本文就厂房建筑火灾后结构的检测鉴定进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助作用。
参考文献：
[1]王丽敏、宋雄彬.某厂房局部区域火灾后结构检测鉴定[J].广州建筑.2012（03）.
[2]张艳梅、王锋.混凝土框架火灾后的损伤鉴定及处理[J].工程建设与设计.2009（10）.
论文作者:尤洪斌
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/10
标签：构件论文; 火灾论文; 鉴定论文; 损伤论文; 混凝土论文; 强度论文; 厂房论文; 《低碳地产》2016年13期论文;