某建筑火灾后检测鉴定与加固设计方案研究

杨永生+孙红+佟舟

1.沈阳建筑大学学报编辑部， 2.沈阳建筑大学科技处3. 沈阳城市建设学院土木工程系

【摘 要】现浇钢筋混凝土框架结构在遭受火灾后， 受到高温的影响， 混凝土、钢筋等材料会发生化学变化， 各种力学性能指标均会发生较大变化， 导致整体结构产生损伤。某四层钢筋混凝土框架结构遭受火灾长达15小时，笔者通过对火灾现场进行应急排查、火灾温度判断、初步划分过火楼层区域，进行构件检测等工作，根据构件的损伤程度及特点进行综合鉴定评级。最后，对不同等级的受损构件提出相应的修复加固措施，以期对类似结构遭受火灾后的检测加固工作提供借鉴。

【关键词】：火灾；检测；现浇钢筋混凝土结构；修复加固

建筑结构的安全性、可靠性是结构的重中之重，火灾后的建筑物是否安全可靠关系重大[1]。因此， 对火灾后结构的安全性检测和鉴定， 并提出经济、适用而又能满足使用要求的加固方法， 是十分必要的[2-4]。笔者通过现场检测火灾后某现浇钢筋混凝土结构，初步勘察与检测工作完成后，对火灾后结构构件初步鉴定评级并划分了烧伤类别，找出结构目前存在的问题，并提出改造措施及建议，为完善混凝土结构加固设计规范和砖混结构房屋改造技术规范提供了借鉴，并可供同类工程的设计与加固施工参考。

1.工程概况

某商贸城建于1996年，总建筑面积为46481.7m2，建筑高度为20.000m。该工程地下一层，地上四层，地下一层为消防水池及配电室，一层、二层、三层、四层为营业厅。该工程为现浇钢筋混凝土框架结构，楼板及屋面板采用钢筋混凝土井字楼盖，柱基础采用现浇钢筋混凝土独立柱基础。基础、构造柱采用C15混凝土，一层框架柱采用C25混凝土，二层、三层、四层框架柱及所有层梁板均采用C20混凝土。钢筋为Ⅰ级钢和Ⅱ级钢及冷轧带肋钢筋（LL550）， 冷轧带肋钢筋主要用于各层楼板、屋面板、楼梯板的受力钢筋及分布钢筋。外围护墙为300mm厚粉煤灰烧结大孔空心砖，电梯井、排烟竖井围护墙为240mm厚粉煤灰烧结空心砖。该商贸城于2008年4月14日发生火灾，导致该工程结构构件受损严重，故委托某工程质量检测中心对该工程结构火灾受损情况进行检测鉴定，并提出加固处理方案。

2.检测结果

2.1现场勘察检测

该商贸城工程火灾延续时间约为15个小时，过火区域为地上四层全部区域。部分柱和樓板混凝土开裂、脱落、露筋，屋面个别板塌落，少数梁混凝土脱落、露筋，个别梁开裂；一层、三层、四层结构构件火灾受损严重，二层受损较轻；内部结构构件火灾受损严重，建筑四周受损相对较轻。内部结构地面堆放物品较多处火灾受损严重，地面堆放物品较少处受损相对较轻。局部楼梯破坏严重，多数梯板断裂、混凝土脱落、露筋，个别梯柱断裂。填充墙开裂破损严重，窗子完全破坏已拆除，部分外饰面破损脱落。部分柱、梁、板、楼梯、填充墙等结构构件的烧灼损伤情况如图1～图3所示。

2.2构件混凝土残余强度

现场初步勘察与检测工作完成后，对火灾后结构构件初步鉴定评级并划分了烧伤类别，现场采用钻芯法对火灾后不同类别、不同强度等级的柱、梁、板构件混凝土残余强度及烧伤深度进行了检测，全楼共钻取了359个混凝土芯样，统计检测结果得出：火灾后一层梁试压强度最大值为24.7MPa，最小值为13.9 MPa，平均值为18.6 MPa；一层楼板试压强度最大值为28.4 MPa，最小值为19.7 MPa，平均值为23.5 MPa。二层柱试压强度最大值为29.6MPa，最小值为19.5MPa，平均值为23.9 MPa；二层梁试压强度最大值为27.8MPa，最小值为14.4MPa，平均值为22.1 MPa；二层楼板试压强度最大值为27.5 MPa，最小值为19.3 MPa，平均值为22.7MPa。三层柱试压强度最大值为23.6MPa，最小值为13.3MPa，平均值为17.5MPa；三层梁试压强度最大值为26.2MPa，最小值为13.1MPa，平均值为18.6MPa。四层柱试压强度最大值为23.3MPa，最小值为13.0MPa，平均值为17.2 MPa；四层梁试压强度最大值为28.8MPa，最小值为13.2MPa，平均值为19.7 MPa。

2.3构件钢筋残余强度抽检

现场初步勘察与检测工作完成后，现场对柱、梁、板钢筋残余强度进行了取样检测，统计后发现，除初步鉴定评级Ⅳ类柱钢筋强度不符合GB/T1499.2-2007标准要求外，其他柱、梁、板抽检钢筋分别符合标准GB/T1499.2-2007和GB 13788-2008的要求；Ⅳ类柱钢筋屈服强度和抗拉强度比标准要求分别降低了20.9%和18.7%。

3.火灾后结构构件鉴定评级

3.1初步分类评级标准

根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252：2009）的规定，火灾后结构构件的初步鉴定评级，应根据构件烧灼损伤、变形、开裂（或断裂）程度评为4个损伤类别的状态等级（见表1）。

3.3详细鉴定评级标准

根据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252：2009）的规定，火灾后结构构件的详细鉴定评级，应根检测鉴定分析结果评为b、c、d共3个等级，具体评级标准详见表2。

3.3鉴定评级结果

商贸城火灾烧损构件详细鉴定评级表3。

4.加固处理建议

（1）结构各楼层火灾过火区域评为Ⅱa类的柱、梁、板混凝土构件，可实施混凝土表面防护材料进行耐久性防护。结构各楼层火灾过火区域评为b级的柱、梁、板混凝土构件，可剔除受火灾烧损影响的混凝土层，施抹高强聚合物修补砂浆修复至原设计截面，并采用碳纤维布加固，最后施抹M10水泥砂浆20mm厚进行耐久性防护。结构各楼层火灾过火区域评为c级、d级的柱、梁混凝土构件，应做好支顶防护，剔除受火灾烧损的混凝土层，可采用增大截面法加固，或浇筑高强无收缩灌浆料或细石混凝土加固至原设计截面。结构各楼层火灾过火区域评为c级、d级的混凝土楼屋面板，建议拆除更换。天井内扶梯及挑台、所有楼梯应全部拆除更换。评为d级的填充墙、门窗、外饰面应全部拆除更换。

（2）结构各楼层火灾过火区域柱、梁、板、楼梯等混凝土构件具体加固修复方案详见加固修复施工图纸。经按上述加固处理方案精心施工实施后，该建筑物过火区域受损结构构件的可靠性可完全恢复，按原设计功能正常使用。结构各楼层火灾后加固处理宜由下向上，先柱梁后板进行，严重损坏构件或需更换构件，修复中应加支承，采取安全措施。

参考文献：

[1] 孙永民，陆建勇.某框架结构火灾检测鉴定与处理[J].西安建筑科技大学学报：自然科学版，2005，37（3）：370-374.

[2] 陈大川， 胡海波. 混合结构火灾后的检测与加固[C].第八届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集（下册） . 北京： 中国建材工业出版社， 2006.

[3] 袁庆华.火灾后建筑结构受损程度的鉴定及实例[J].工程质量分析，1997（ 2） ： 42-47.

[4] 李耀庄，唐毓，曾志长.钢筋混凝土结构抗火研究进展与趋势[J].灾害学，2008，23（1） ： 102-107.

基金项目：

国家自然科学基金资助项目（51178275）；沈阳市科技计划基金资助项目（F11-165-9-00）

作者简介：

杨永生（1981—），男，硕士，工程师，主要从事结构工程方面的研究.