火灾后建筑物的检测鉴定

火灾后建筑物的检测鉴定

以某建筑物火灾后检测鉴定为例,介绍了框架结构建筑物火灾后结构检测鉴定的实用方法。通过对结构混凝土的强度、钢筋的力学性能、预应力空心板的结构性能检测鉴定,为建筑物火灾后加固处理提供了可靠的依据。

标签：火灾混凝土构件检测鉴定

1 工程概况

某建筑物为六层框架结构,建于20世纪90年代,建筑面积约2760m2,楼板为预制钢筋混凝土板。该建筑物首层为生产车间,二层至五层为库房。2007年6月25日晚18:00左右,该建筑物首层由于工人操作不当引发火灾,火灾对该建筑物首层主体结构造成不同程度的损伤,为了给建筑物的后续使用提供可靠依据,对火灾后建筑物的安全性进行检测鉴定。

2 现场情况调查

经过现场调查,该楼首层原为展销大厅,失火前为加工车间。火灾发生于2007年6月25日晚18:00左右,火灾发生后,出动消防车到现场以喷水方式灭火,火灾持续约4小时左右。首层内部所放棉织品及装修材料、吊顶等全部被烧毁,首层墙面不同程度被高温烟气熏烤熏黑,建筑物部分外墙瓷砖被灼烧脱落、熏黑,水暖管道弯曲变形,内装修烧毁,电线管路破坏,电梯损坏。

3 建筑物检测鉴定

3.1 混凝土构件过火情况调查根据现场调查,首层混凝土构件按照火灾后构件损伤程度不同,大致将受灾部分构件分成严重损伤区、中度损伤区、轻度损伤区三个区域。

严重损伤区:该区域内混凝土构件颜色为浅黄色,部分梁、柱角部混凝土酥裂、脱落,钢筋裸露。首层预制板底部分混凝土严重酥裂、脱落,钢筋裸露。根据《火灾后混凝土构件评定标准》DBJ08-219-96判断,该区域内燃烧温度约为450℃-800℃。

中度损伤区:该区域混凝土构件均存在不同程度的裂缝,少数混凝土梁底有通长裂缝存在,部分构件混凝土保护层脱落,根据《火灾后混凝土构件评定标准》DBJ08-219-96判断,该区域内燃烧温度300℃～450℃。

轻度损伤区:该区域混凝土构件颜色为黑色,表面存在细微裂缝,混凝土保护层无脱落,根据《火灾后混凝土构件评定标准》DBJ08-219-96判断,该区域内燃烧温度<300℃。

3.2 混凝土构件强度检测火灾时混凝土柱、梁表面温度迅速升高,在灭火过程中,框架柱、梁表面温度骤降,造成部分框架柱、梁表面混凝土出现酥裂、脱落,因此不适于采用回弹法检测混凝土柱、梁混凝土强度。依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03:2007,采用钻芯法对该建筑物首层混凝土构件过火后混凝土强度进行检测,现场随机抽取芯样15组。芯样切除烧伤区域,通过试验,构件混凝土强度最低值为17.5MPa,最大值3

4.9MPa,混凝土强度检测结果离散型较大。

3.3 结构构件的截面尺寸及钢筋配置检测现场随机抽取12个混凝土构件,经过对钢筋混凝土柱、梁截面尺寸进行复核,原构件尺寸符合设计要求;利用喜利德钢筋测定仪,通过无损检测与剔凿检测结合对构件钢筋型号、规格、数量进行检测,结果表明其钢筋配置满足设计要求。

3.4 受损构件钢筋力学性能检测火灾造成首层框架柱、混凝土梁混凝土剥落,钢筋严重外露.为了解火灾对构件钢筋性能的影响,检测过程中对框架柱、梁部分钢筋进行了取样,对钢筋进行力学性能试验,试验结果表明钢筋的伸长率及冷弯试验指标满足规范要求,钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低,受损严重的构件,钢筋屈服强度损失最大达12%。

3.5 预制板检测该建筑物楼板采用预制混凝土楼板,火灾时预制楼板升温较快,主筋为低碳冷拔钢丝,冷加工中所提高的钢筋抗拉强度,随着温度的升高而逐渐减少,产生了应力损失,同时烧伤导致混凝土板底碳化深度增大,钢筋和混凝土的粘结力降低。现场部分预制板出现混凝土爆裂、脱落,楼板出现裂缝和变形,已严重影响了预制楼板的承载力及耐久性。

3.6 构件变形、构件表面损伤深度检测检测过程中,对首层严重损伤区的混凝土框架梁进行了变形测量,为了消除施工偏差影响,对火灾最严重部位混凝土梁与火灾影响较小部位混凝土梁的挠度进行比较分析,结果表明受灾严重部位的混凝土梁挠度满足规范规定的挠度限值。对受损较严重部位的柱、梁的损伤深度进行检测,一方面通过构件上钻取的小芯样中表面与内部混凝土的颜色及外观差异进行判断,另一方面敲掉构件表面的疏松层至质地坚硬处,采用角磨机去掉疏松层后的构件表面进行打磨处理至正常混凝土颜色,量取构件的损伤深度。经检测,混凝土梁表面最大深度为50mm,框架柱表面最大损伤深度为55mm,均超过钢筋保护层厚度。

3.7 承载力验算及鉴定分析由于火灾造成构件混凝土强度降低,钢筋抗拉强度损失,部分构件混凝土表面损伤造成截面损失,因此造成部分构件甚至整体结构的承载能力降低。为了分析火灾对整个上部结构的影响程度,根据本次火灾中构件的实际损伤状况、构件剩余混凝土强度、构件钢筋配置及钢筋性能检测结果,按照国家现行有关规范,采用中国建筑科学研究院开发的“PKPM”结构设计软件对该建筑物上部结构承载力按照受火灾前和受火灾后分别进行复核验算,以判定结构承载力受损后的下降程度,为后续的加固处理提供可靠的依据。在对受损后的结构验算中,首层混凝土强度按照C20进行计算,另外根据受灾部位钢筋检验结果,虽然钢筋的伸长率及冷弯试验等力学性能仍满足有关规范要求,但是钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低,受损严重的构件,钢筋屈服强度损失最大达12%,

因此验算时钢筋强度按12%的损失考虑。此外,首层混凝土构件尺寸按减去损伤厚度后考虑,验算的其它参数与原设计和现行规范的要求相同。结构承载力验算结果表明,受损后首层部分框架柱承载力不满足规范要求,部分混凝土梁跨中受弯承载力不满足规范要求。

4 检测鉴定结论

通过对该建筑物首层构件的各项指标的检测,并对受损后结构进行承载力验算,该建筑物受损后部分构件承载力已不能满足现行规范的要求。由于目前还没有相应的国家标准规范,在对结构构件的火灾损伤等级进行区分和界定时,参照国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292—1999)及地方标准《火灾后混凝土构件评定标准》(DBJO8—219—96)中对混凝土结构构件的有关规定,将框架柱、混凝土梁按照受损后构件的承载力判定系数z值大小、裂缝、不适于继续承载变形等情况将其分为a、b、c、d四个等级。a级为完好,b级为轻度损伤,c级为受损较严重,d级为严重受损或危险构件。按照以上标准,检测及结构承载力验算结果:该框架结构首层框架柱承载能力评定为c级,首层混凝土梁承载能力评定为c级,预制板按照不适于继续承载的变形评为d级。因此按照《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292—1999)的有关规定,该工程上部整体结构安全性评定为Csu级,已不符合现行规范要求,显著影响整体承载力,应采取措施,且可能有少数构件必须立即采取措施。

5 结语

通过对该建筑物火灾后的检测鉴定,我们充分认识了火灾在导致建筑结构中混凝土强度及钢筋力学性能降低的同时,还会使混凝土局部开裂,使钢筋防锈能力下降,钢筋与混凝土间的粘结力减小等等,这些不利因素均给建筑结构的安全性及耐久性产生非常不利的影响。通过鉴定,能可靠地对火灾后建筑物的整体性能作出评价,这为火灾后该建筑物的加固处理提供了可靠的依据,还对决策者果断处理灾后建筑物、尽快恢复其使用功能有重要意义,同时,大量工程实践积累起来的经验,可以进一步促进国家相关火灾鉴定标准的制定实施。

参考文献:

[1]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002.

[2]《火灾后混凝土构件评定标准》DBJ08-219-96.

[3]《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999.

[4]吴波.火灾后钢筋混凝土结构的力学性能[M].北京:科学出版社,2003.