某钢框架结构厂房火灾后结构检测鉴定

安贵仓，张太亮，杨国江，刘恒镇

（甘肃土木工程科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730020）

0 引言

随着建筑行业的快速发展，各种高楼大厦矗立在城市中央，但与此同时建筑工程事故频频发生，其中包括建筑火灾。建筑物一旦发生火灾危害极大，如果不能及时扑灭，将造成严重的人员伤亡及财产损失，对于火灾后的建筑后续使用的界定也至关重要，因此需要对火灾后的建筑物进行检测鉴定，确定建筑物的安全性，为后期加固处理做好可靠基础［1］。本文系统地介绍了混凝土结构检测鉴定的详细程序，以及如何对建筑物进行鉴定评级，可供类似的工程参考。

1 工程概况

某钢框架结构厂房位于青海省西宁市某县。该厂房设计于 1987 年，建成于 1988 年，为 10 层钢框架结构，柱为圆形钢管混凝土柱，钢管外径 650 mm，壁厚 10 mm，内部混凝土芯柱混凝土强度等级为 C28，梁为工字钢钢梁，规格有 I56a、I50a、I40a、I32a 等，基础为柱下钢筋混凝土独立基础。该厂房地上 10 层的建筑面积为 8 870 m2。2017 年 12 月 26 日凌晨 5 时左右，由于 8 层导热油管破裂，导致起火燃烧，造成该厂房 7～10 层部分结构构件和设施受到损伤，该厂房灾后外观照片如图 1 所示。

图1 厂房火灾后外观图

2 现场调查检测情况

2.1 火作用调查

2017 年 12 月 26 日凌晨 5 时左右，由于 8 层 3-4/E-F 轴线区域设备导热油管破裂导致起火燃烧。根据火灾后现状调查、结构表观状况、火场残留物状况判断火灾分布范围为 7 层 3-5/D-F 轴线区域，8 层 1-5/C-F 轴线区域，9、10 层 1-5/D-F 轴线区域，其中 8 层受损最严重。

2.2 结构构件及设施受损检测

通过外观目测、锤击回声、开槽检测，结构构件受损情况如表 1 所示。构件及设施受损照片如图 2～ 5 所示。

图2 8 层 F/4 柱对接焊缝开裂情况

图3 8 层 F-E/4 墙下灼烧情况

图4 8 层 2-4/F-E 钢梁灼烧情况

图5 8 层 F/1-4 轴墙体砖表面灼烧情况

2.3 火灾温度推定

2.3.1 根据标准升温曲线推定

参考国际标准组织制定的 ISO 834 标准升温曲线表达式如式（1）所示。

表1 结构构件及设施受损情况

式中：T 为标准温度，℃；T0为自然温度，℃；t 为火灾经历的时间，min。

根据气象资料，火灾发生时自然温度为-10 ℃ 左右；根据现场人员陈述，火灾经历时间约1 h，根据 CECS 252：2009《火灾后建筑结构鉴定标准》［2］附录 C，当量升温时间约 50 min，据此，计算推定火场最高温度为：

2.3.2 根据现场情况推定各火灾区域最高温度

根据现场残留物、钢构件变形、混凝土构件表面颜色变化，推定火场最高温度。

经检测，钢柱焊缝烧断，钢梁严重下挠、变形，分格梁扭曲，上、下翼缘平面外失稳、扭曲，钢梁漆皮烧光，混凝土板局部混凝土脱落、钢筋暴露，板随钢梁下挠严重，混凝土板颜色呈粉红色、土黄色。砌筑砖墙呈土黄色，表面裂纹密集、砖皮鼓起、开裂，烧酥，轻敲脱落。

综上所述，根据 CECS 252：2009《火灾后建筑结构鉴定标准》，火场最高温度推定为 700～900 ℃。

2.3.3 根据现场情况推定混凝土板最高温度

根据 CECS 252：2009《火灾后建筑结构鉴定标准》附录 C、E，推断混凝土板受火表面曾经达到的温度为 700～800 ℃，内部钢筋曾经达到的温度为 400 ℃。

2.3.4 根据现场情况推定混凝土柱内配钢筋最高温度

2.3.2 节推定火场最高温度为 700～900 ℃，由于钢材导热性良好，且管壁较薄，故钢管柱内侧最高温度也接近相同的温度。由于混凝土柱未直接受火灼烧，根据 CECS 252：2009《火灾后建筑结构鉴定标准》附录 C、E，推断混凝土柱内部钢筋曾经达到的温度为 200～300 ℃。火灾作用调查表如表 2 所示。

表2 火作用调查表

2.4 结构构件变形

对厂房钢框架梁挠度进行测量，测量结果如表 3 所示。

表3 钢框架梁挠度测量汇总表

2.5 混凝土板烧灼深度

采用锤击的方法对过火构件的烧蚀深度进行检测，其中 8 层 2-4/E-F 区域楼板混凝土脱落部位烧伤最大深度达 20 mm。

2.6 过火区域围护系统

7～10 层 1-4/F 轴线墙体（烧结砖砌筑）砖呈淡黄色，表面开裂，烧酥，轻敲脱落，窗框烧损、严重变形，塑料采光板烧光。7～10 层 5/C-F 轴线墙体窗户完好。8 层 4/E-F 轴线电梯井砌筑砖墙土黄色，表面裂纹密集、砖皮鼓起、开裂，烧酥，轻敲脱落，上部附有油罐燃烧后的残留物。

3 鉴定结论

3.1 初步鉴定评级

通过初步调查构件烧灼损伤、变形、开裂（或断裂）程度，建筑物火灾后损伤程度综合评定如表 4～7 所示。

依据 CECS252∶2009《火灾后建筑结构鉴定标准》（以下简称“CECS 252∶2009”），表 4 中评级为 Ⅲ、Ⅳ 的钢管混凝土柱，混凝土强度折减系数为 0.7，钢筋强度折减系数为 0.90，钢管屈服强度折减系数为 0.226；评级为 Ⅱa的钢管混凝土柱，混凝土强度、钢筋强度、钢管屈服强度折减系数为 1.0。

依据 CECS 252∶2009，表 5 中评级为Ⅲ、Ⅳ 的工字钢梁屈服强度折减系数为 0.1；评级为 Ⅱa、Ⅱb的工字钢梁屈服强度折减系数为 1.0。

依据 CECS 252∶2009，表 6 中评级为Ⅳ 的混凝土楼板，混凝土强度折减系数为 0.4，钢筋强度折减系数为 0.7；评级为 Ⅱa、Ⅱb的混凝土楼板，混凝土强度、钢筋强度折减系数为 1.0。

3.2 鉴定结论

该厂房 7 层③-⑤/ D- F 区域，8 层①-⑤/ C- F 区域，9、10 层 ①-⑤/ D- F 区域，结构构件受火灾损伤严重，对厂房结构安全及正常使用产生一定影响。

4 处理措施

根据鉴定结果，为保证火灾后该厂房继续安全使用，建议对不同评定等级的结构构件进行如下处理：①鉴定评级为 Ⅱa级、Ⅱb级的构件采取提高耐久性的处理措施。②鉴定评级为 Ⅲ 级、Ⅳ 级的构件，立即采取加固补强或拆除更换措施。

表4 火灾后钢管混凝土柱钢管初步鉴定评级表

表5 钢梁初步鉴定评级

表6 火灾后混凝土楼板初步鉴定评级表

表7 过火区域围护砖砌体墙初步鉴定评级表

5 结语

火灾后，该厂房的装饰层烧毁，导致建筑材料的强度、性能、刚度等发生变化，直接影响构件的承载力和耐久性［3］。如何正确地评估火灾后构件的受损程度，确定合理的修复处理方案，延长建筑物的使用寿命显得尤其重要［4］。本次检测鉴定对每个构件进行了详尽的安全评级，根据评级不同对受损构件采取拆除更换或加固维修等手段，以确保火灾后该厂房的安全使用和后期使用寿命，可供同类建筑物火灾后处理借鉴［5］。