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)車間，二層至五層為庫房。2017年6月25日晚18時左右，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(xù)使用提供可靠依據(jù)，對火災后建筑物的安全性進行檢測鑒定。
2、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現(xiàn)場進行初步查勘，了解火災原因，最初著火點，火災現(xiàn)場燃燒物，火災持續(xù)時間，消防救火時間等，同時調(diào)閱該建筑物的設計施工檔案→根據(jù)現(xiàn)場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(xù)加固設計及施工單位進行溝通，這點非常重要，我們鑒定的目的就是為了后續(xù)加固施工服務的，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可，否則可能會對后續(xù)加固設計施工產(chǎn)生不利影響→檢測鑒定前的再次現(xiàn)場查勘，主要是了解現(xiàn)場是否進行了相關的卸載，有無比較緊急的安全隱患等，一般建議要先把相關荷載卸除，同時對安全隱患進行臨時處理，確保在鑒定過程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按制定的方案實施→出具檢測鑒定報告，并同時和加固設計單位進行充分溝通交流。
3、火宅后房屋檢測鑒定
3.1檢測內(nèi)容
根據(jù)該房結構特點、火災后構件實際情況以及相關規(guī)范的要求，制定詳細的檢測方案，主要檢測內(nèi)容如下：對火場最高溫度進行推定；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(diào)查及火災后結構構件的初步鑒定評級；根據(jù)現(xiàn)場檢測結果和有關資料對結構受損情況進行評估；提供包含上述內(nèi)容的檢測與評估報告。
3.2火場溫度推定
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，分別從燃燒時間、結構構件表面特征、燃燒殘留物燒損特征三個方面對火災現(xiàn)場溫度進行推斷：火災持續(xù)了1.5h左右，取旺火燃燒時間為45min～60min。根據(jù)ISO834火災時間-溫度曲線估算火災室內(nèi)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(jù)火災后結構表面特征判斷火災溫度>800℃；現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)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(jù)以上綜合分析判斷，火災室內(nèi)最高溫度應在800℃～900℃。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時混凝土柱、梁表面溫度迅速升高，在滅火過程中，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(xiàn)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(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》（CECS03：2007），采用鉆芯法對該建筑物首層混凝土構件過火后混凝土強度進行檢測，現(xiàn)場隨機抽取芯樣15組。芯樣切除燒傷區(qū)域，通過試驗，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性能檢測
現(xiàn)場隨機抽取12個混凝土構件，經(jīng)過對鋼筋混凝土柱、梁截面尺寸進行復核，原構件尺寸符合設計要求；利用喜利德鋼筋測定儀，通過無損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號、規(guī)格、數(shù)量進行檢測，結果表明其鋼筋配置滿足設計要求?；馂脑斐墒讓涌蚣苤⒒炷亮夯炷羷兟?，鋼筋嚴重外露。為了解火災對構件鋼筋性能的影響，檢測過程中對框架柱、梁部分鋼筋進行了取樣，對鋼筋進行力學性能試驗，試驗結果表明鋼筋的伸長率及冷彎試驗指標滿足規(guī)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，隨著溫度的升高而逐漸減少，產(chǎn)生了應力損失，同時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(xiàn)場部分預制板出現(xiàn)混凝土爆裂、脫落，樓板出現(xiàn)裂縫和變形，已嚴重影響了預制樓板的承載力及耐久性。
檢測過程中，對首層嚴重損傷區(qū)的混凝土框架梁進行了變形測量，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行比較分析，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿足規(guī)范規(guī)定的撓度限值。對受損較嚴重部位的柱、梁的損傷深度進行檢測，一方面通過構件上鉆取的小芯樣中表面與內(nèi)部混凝土的顏色及外觀差異進行判斷，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上部結構的影響程度，根據(jù)本次火災中構件的實際損傷狀況、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(xiàn)行有關規(guī)范，采用中國建筑科學研究院開發(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行復核驗算，以判定結構承載力受損后的下降程度，為后續(xù)的加固處理提供可靠的依據(jù)。
在對受損后的結構驗算中，首層混凝土強度按照C20進行計算，另外根據(jù)受災部位鋼筋檢驗結果，雖然鋼筋的伸長率及冷彎試驗等力學性能仍滿足有關規(guī)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(shù)與原設計和現(xiàn)行規(guī)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足規(guī)范要求，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿足規(guī)范要求。
4、結語
通過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性能降低的同時，還會使混凝土局部開裂，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。通過鑒定，能可靠地對火災后建筑物的整體性能作出評價，這為火災后該建筑物的加固處理提供了可靠的依據(jù)，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，大量工程實踐積累起來的經(jīng)驗，可以進一步促進國家相關火災鑒定標準的制定實施。
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)車間，二層至五層為庫房。2017年6月25日晚18時左右，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(xù)使用提供可靠依據(jù)，對火災后建筑物的安全性進行檢測鑒定。
2、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現(xiàn)場進行初步查勘，了解火災原因，最初著火點，火災現(xiàn)場燃燒物，火災持續(xù)時間，消防救火時間等，同時調(diào)閱該建筑物的設計施工檔案→根據(jù)現(xiàn)場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(xù)加固設計及施工單位進行溝通，這點非常重要，我們鑒定的目的就是為了后續(xù)加固施工服務的，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可，否則可能會對后續(xù)加固設計施工產(chǎn)生不利影響→檢測鑒定前的再次現(xiàn)場查勘，主要是了解現(xiàn)場是否進行了相關的卸載，有無比較緊急的安全隱患等，一般建議要先把相關荷載卸除，同時對安全隱患進行臨時處理，確保在鑒定過程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按制定的方案實施→出具檢測鑒定報告，并同時和加固設計單位進行充分溝通交流。
3、火宅后房屋檢測鑒定
3.1檢測內(nèi)容
根據(jù)該房結構特點、火災后構件實際情況以及相關規(guī)范的要求，制定詳細的檢測方案，主要檢測內(nèi)容如下：對火場最高溫度進行推定；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(diào)查及火災后結構構件的初步鑒定評級；根據(jù)現(xiàn)場檢測結果和有關資料對結構受損情況進行評估；提供包含上述內(nèi)容的檢測與評估報告。
3.2火場溫度推定
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，分別從燃燒時間、結構構件表面特征、燃燒殘留物燒損特征三個方面對火災現(xiàn)場溫度進行推斷：火災持續(xù)了1.5h左右，取旺火燃燒時間為45min～60min。根據(jù)ISO834火災時間-溫度曲線估算火災室內(nèi)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(jù)火災后結構表面特征判斷火災溫度>800℃；現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)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(jù)以上綜合分析判斷，火災室內(nèi)最高溫度應在800℃～900℃。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時混凝土柱、梁表面溫度迅速升高，在滅火過程中，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(xiàn)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(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》（CECS03：2007），采用鉆芯法對該建筑物首層混凝土構件過火后混凝土強度進行檢測，現(xiàn)場隨機抽取芯樣15組。芯樣切除燒傷區(qū)域，通過試驗，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性能檢測
現(xiàn)場隨機抽取12個混凝土構件，經(jīng)過對鋼筋混凝土柱、梁截面尺寸進行復核，原構件尺寸符合設計要求；利用喜利德鋼筋測定儀，通過無損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號、規(guī)格、數(shù)量進行檢測，結果表明其鋼筋配置滿足設計要求?；馂脑斐墒讓涌蚣苤⒒炷亮夯炷羷兟?，鋼筋嚴重外露。為了解火災對構件鋼筋性能的影響，檢測過程中對框架柱、梁部分鋼筋進行了取樣，對鋼筋進行力學性能試驗，試驗結果表明鋼筋的伸長率及冷彎試驗指標滿足規(guī)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，隨著溫度的升高而逐漸減少，產(chǎn)生了應力損失，同時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(xiàn)場部分預制板出現(xiàn)混凝土爆裂、脫落，樓板出現(xiàn)裂縫和變形，已嚴重影響了預制樓板的承載力及耐久性。
檢測過程中，對首層嚴重損傷區(qū)的混凝土框架梁進行了變形測量，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行比較分析，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿足規(guī)范規(guī)定的撓度限值。對受損較嚴重部位的柱、梁的損傷深度進行檢測，一方面通過構件上鉆取的小芯樣中表面與內(nèi)部混凝土的顏色及外觀差異進行判斷，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上部結構的影響程度，根據(jù)本次火災中構件的實際損傷狀況、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(xiàn)行有關規(guī)范，采用中國建筑科學研究院開發(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行復核驗算，以判定結構承載力受損后的下降程度，為后續(xù)的加固處理提供可靠的依據(jù)。
在對受損后的結構驗算中，首層混凝土強度按照C20進行計算，另外根據(jù)受災部位鋼筋檢驗結果，雖然鋼筋的伸長率及冷彎試驗等力學性能仍滿足有關規(guī)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(shù)與原設計和現(xiàn)行規(guī)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足規(guī)范要求，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿足規(guī)范要求。
4、結語
通過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性能降低的同時，還會使混凝土局部開裂，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。通過鑒定，能可靠地對火災后建筑物的整體性能作出評價，這為火災后該建筑物的加固處理提供了可靠的依據(jù)，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，大量工程實踐積累起來的經(jīng)驗，可以進一步促進國家相關火災鑒定標準的制定實施。
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