选煤厂主洗车间火灾后钢结构鉴定与修复方案

李洪义

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012； 2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

火灾高温对结构钢的机械性能有着显著影响。近年来，随着钢结构应用的增多，火灾造成钢结构破坏的事故也逐渐增多。在选煤工程中，大的火灾事故并不常见，因而选煤界的工程师对此类修复工程处理的经验较少。文章结合实际工程案例，详细介绍了近期一选煤厂主洗车间火灾后钢结构的鉴定与修复处置过程，以期为选煤工程中的火灾事故修复提供一定借鉴。

1 工程概况

发生火灾的工程为一选煤厂新建的煤泥水车间，该车间采用钢结构。在土建施工结束，设备安装收尾阶段，带水调试的前夜突发火灾，钢结构厂房及着火点附近楼层设备受损严重，但无人员伤亡。该车间长度为33 m，宽度为29.5 m，檐高度为26 m，下部三层为钢结构框架，顶层为大空间结构，采用条形基础，钢筋混凝土组合楼板。各层设备布置情况如下：一层主要布置变压器室、配电室、介质桶、产品皮带等；二层主要布置离心机、刮板机等；三层布置压滤机溜槽、浮选机支架；四层主要布置浮选机、压滤机等设备。在标高+24 m位置设置10 t天车。该厂房(新建煤泥水车间)的平面及立面布置如图1、图2所示。

图1 新建煤泥水车间平面布置图

图2 新建煤泥水车间立面布置图

依据相关规范[1-3]，该厂房的生产类别为戊类，防火等级为二级，柱的耐火极限为2.5 h，梁的耐火极限为1.5 h，屋顶承重构件、钢梯的耐火极限为1.0 h。为此，建筑设计时，钢结构梁柱表面喷涂超薄型水性防火涂料，维护外墙及屋顶均为彩色钢板岩棉夹心板，与原有建筑物相邻的墙面上设置有甲级防火门窗。

2 火灾后钢结构厂房的受损鉴定

火灾后，在消防、公安等部门将事故经过、受损情况、划清责任、事实无异、事故鉴定完毕后，业主方立即启动了厂房的鉴定、修复等工作。

2.1 火灾后钢结构厂房受损情况

火灾是由于夜间施工时，管道安装工人操作不当，焊接时引燃压滤机滤布及液压油，随后又引燃了压滤机溜槽内的高分子内衬而发生的。黎明时分，大火被消防队用冷水扑灭，燃烧时间超过3 h。

经过勘察，大火造成两品屋面梁坍塌，四层楼面以下框架受损较轻，基本完好；四层楼面以上的钢柱、钢梁严重变形，天车掉落，压滤机附近钢梁有明显变形；四层以上墙面、屋面损坏严重。

2.2 钢结构过火前后的性能变化

随着温度的升高，结构钢的屈服强度降低[4-5]，经过自然冷却或泼水冷却后，其屈服强度不一定会回到原来的数值，其折减系数与温度有关，二者的对应关系见表1。

表1 结构钢高温下与高温过火冷却后的屈服强度折减系数Table 1 Coefficients of reduction of yield strengths of steel structure under high temperature and after cooling down

2.3 车间内钢结构梁柱的检测结果

经过初步勘察，着火点附近防火涂料脱落，钢构件变形严重，距着火点较远位置的构件表层涂装完好。一、二楼没有影响，三楼影响轻微，四楼楼板局部受损，四楼屋面梁变形严重，没有修复价值，直接替换；四层钢柱明显变形，以检测结果为依据判断是否替换[6-9]。以着火点为中心，对图2所示的1—5号四周的梁柱等构件进行取样检测，检测结果见表2。

表2 过火后取样结构钢的机械性能

3 火灾后钢结构厂房的修复方案

根据抽检结果，并考虑防火涂料的影响，推测出抽检钢柱的经历高温为500 ℃，抽检钢梁的经历温度为600℃。经进一步论证计算[10-11]，火灾造成建筑物局部损坏，决定采用以下方案修复：

(1)因变形太大，屋顶钢梁、吊车梁、系杆、支撑全部拆除换新；

(2)因修复难度较大，四层以上的着火点一侧钢柱拆除换新，另一侧钢柱返厂调直、修整后重复利用；

(3)四层着火点周围防火涂料脱落的钢梁全部拆除换新；

(4)防火涂料脱落的梁-柱(梁-梁)节点，连接板、高强螺栓拆除换新，梁的摩擦面重新处理[12]；

(5)过火、变形的墙(屋)面檩条、拉条、夹芯板、门窗等维护结构拆除重做。

4 火灾后钢结构厂房的施工与验收

依据上述修复方案，施工队对厂房进行修复，其它专业也制定了相应的修复方案，并依照方案进行了施工。经过3个月的紧张施工及6个月的试运转，建设单位组织了由设计、施工、监理单位及工程质量监督部门参加的土建工程竣工验收。五方一致认为，该修复工程符合规定要求，具备验收条件，予以合格验收。

5 结语

在选煤工程中，因工艺需求，厂房内有大量的水，这种级别的火灾并不常见，因而选煤工程建设者对该类事故处置经验较少。此次火灾后钢结构的鉴定与处置的方法，可为今后类似问题的处理提供参照和借鉴。另外，由于该厂房内设备的振动频率不高，振幅不大，故此次事故处置过程忽略了过火结构钢的疲劳问题，关于该问题有待今后进行进一步的研究。

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[4] 中国工程建设标准化协会. 火灾后建筑结构鉴定标准：CECS 252—2009[S]. 北京：中国计划出版社，2009.

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