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阅读 3089 次 某厂房火灾后结构安全性检测鉴定

摘要:通过对某厂房火灾后检测鉴定的过程,探讨了火灾后混凝土结构房屋的检测、鉴定以度处理方法,可为类似工程提供参考。...

某厂房火灾后结构安全性检测鉴定

谢建奎 陈满军

昆山市建设工程质量检测中心,江苏昆山  215337

1、工程概况

    某电子厂3层框架厂房,于2004年建成投入使用,l层为办公用房,2层为车间,3层为仓库,柱网尺寸9m×9m,每层均以200mm加气混凝土砌块分为独立的防火分区,2层楼板面及以下框架粱、柱、板混凝土设计等级为C352层楼板面以上为C30。火灾发生前,该厂房使用情况良好,20071029下午4时左右,其2层电镀车间(东西方向5跨,长约48m,南北方向9跨,长约82m,建筑面积约3650m2)因电源线短路引起火灾。

    着火点位于2层电镀车间东北角附近,火势顺生产线向南侧发展引起大火,并顺排风口进入3层及屋顶,火灾持续时间各处不同,2层南端由于可燃物较多,通风状况较好(靠近排风口附近),同时该处存放有高锰酸钾等遇火助燃物质,致使该处附近火势难于扑灭,燃烧时间较长,而车间北部可燃烧较少,且三面密闭,燃烧时间较短。3层仅排风口附近受火,l层未过火。火灾现场灭火方式主要采用消防车喷水。

2、火灾温度场判定

    2.1根据燃烧时间推断火灾温度

    利用国际标准组织IS0建议的建筑构件抗火时间一温度曲线公式:T=To+34519(8t+1)其中T为火灾温度()TO为环境温度(此处取20C)t为燃烧时间(min)

    根据该工程消防鉴定意见,2层烧损最严重的H—E/1—4区旺火燃烧时问近似取为2h,按此公式计算该区域火场最高温度超过l000

    2.2通过火场结构表面特征判断火灾温度

    2H—El_4区内楼面粱(3层楼面梁)普遍出现梁底混凝土大面积脱落、掉角、露筋等,梁底混凝土表面呈灰色或淡黄色,多处楼面板大面积混凝土脱落、露筋,板底混凝土呈淡黄色,如3层楼面粱l/1/F2/E,粱底混凝土崩落严重,箍筋外露.混凝土较疏松,敲击有锤痕,梁底混凝土呈灰白色或淡黄色,梁侧面龟裂缝密布,估计此处温度达8503层楼面节点2/F/2/1处混凝土崩壳脱落、露筋,混凝土颜色呈灰白色略显淡黄色,估计此处温度达l0003层楼面板G21F1112—212板底混凝土大面积脱落,钢筋成网状外露,其中部分钢筋网下挠变形,仅剩板面约5Cm7cm的薄壳,且多处出现贯穿裂缝,板亦略向上鼓出,板底呈淡黄色,估计此处温度达800以上;3层楼面粱3/H—G表面涂层基本脱落,梁底略呈粉红色、灰白色,估计此处温度达700800:以上可大体上推断2H—E1-4区内火灾最高温度基本达到700l000以上。

    2H—El-4区向北及向西各混凝土构件受损渐轻, J—E/4—7区内混凝土构件基本烟熏黑色,少量构件表面涂层起鼓、剥落,混凝土表面有细微裂纹,该区域温度约为200500,而7轴向北混凝土表面均烟熏黑色,部分构件表面纸质标语完好,此区内温度估计小于200屯。

    屋面GEl3区内粱多数角部混凝土局部脱落,梁底混凝土稍呈灰白色,或烟熏黑色带粉红色,估计此区域内温度达750左右,该区域向北及向西各混凝土构件受损渐轻,3轴向北混凝土表面基本烟熏黑色,仅西侧楼梯问处柱表面抹灰层稍起鼓、脱落,此区内温度估计不超过200

    2.3根据燃烧残留物烧损特征判断火灾温度

    2H—E14区内塑料装饰完全熔化成灰,钢架多处变形弯曲,可判断温度应大于750 ac;该区内多处可见到铜线熔化,可判断温度为900l0003K5处塑料排水管完好,此处温度应低于200

    根据以上综合判断,各层火灾温度场划分如图l所示。其中2层温度划分图中I区表示温度约700l000区表示温度700左,区表示温度500以下,区表示温度200以下:3层温度划分图中I区表示温度约700区表示温度500700左右,区表示温度500以下,区表示温度200以下。

 

3、检测情况

    3.1混凝土构件烧损厚度检查

    采用超声波平测法对混凝土构件进行混凝土受高温影响后的表面损伤厚度检测,考虑到构件内钢筋对测试的影响,因此测区主要布置在梁的侧面中部,测试时选用频率较低的换能器,测试时换能器与混凝土表面保持耦合良好,换能器移动步距为20mm30mm40mm60mm不等。结果表明,烧伤严重的H—Ell-4区内3层楼面梁、拄烧损层厚度约20mm80mm,基本达到或超过钢筋保护层厚度,柱顶及梁底损伤层厚度较大,而柱顶损伤层厚度较柱中下部大。

    构件表面混凝土损伤将会使混凝土对受力筋的握裹力下降,一定程度影响受力钢筋的正常工作,同时受损区混凝土碱性减低,会降低混凝土对钢筋锈蚀的抑制作用。

    3.2混凝土匀质性检测

    采用超声波对测法对结构构件混凝土各部位进行测试,以确定该构件混凝土的相对匀质性和密实性。测量粱的匀质性和密实性时,主要在梁的上部和下缘布置测点。检测结果表明,与C30混凝土参考波速(4knds)相比,梁顶部混凝土波速正常,而底部声速值则较低,如3层楼面梁2/G—F上部声速值4.21km]s,下缘部位声速值2.81km/s,三层楼面粱F/2—3上部声速值4.24km/s,下缘部位声速值仅为262km/s。整体上来看,粱上部及下部波速离散性较大,说明被检测框架梁的混凝土匀质性较差,同时梁下部声速值低,说明粱底部密实性也差,主要因为粱底受大火影响,外层混凝土疏松,部分粱底混凝土脱落、掉角,同时梁受火灾高温影响,混凝土膨胀,随后遇灭火消防水后,急剧冷却发生不均匀收缩,导致混凝土表层鼓胀、表面龟裂,也导致粱匀质性及密实度降低。

    而从柱的检测结果可知,抽测各柱的波速值与C30混凝土参考波速相差不大,如2层框架柱G/4,柱顶波速3.99km/s,柱中下部波速4.36 knds,柱顶波速较中下部波速低,因为柱顶在火灾作用下密实性较差,外层混凝土一定程度上受到损伤.而柱顶波速与C30混凝土参考波速相差不大,则主要是因为该柱混凝土施工强度大于设计强度。

3.3混凝土强度检测

    根据本工程实际情况,采用了回弹(回弹时将被检测混凝土构件烟熏表面清理干净,并用砂轮磨平)结合取芯法对该建筑上部结构钢筋混凝土粱、板、柱的混凝土强度进行检验。由于框架柱主筋较密,同时考虑到框架柱受损程度稍轻.基本无保护层脱落及掉角等,实测碳化基本处于3mm-6mm,因此框架柱主要采用回弹法检测,取芯数量较少,而H—El-4区内3层楼面粱及楼面板则主要采用取芯法检测,回弹仅作为定性判断构件不同测区强度分布情况,结果表明.去除表面疏松层(芯样切割时将去除芯样表面疏松层)后,火灾后混凝土构件强度都能达到C30设计强度的要求。

    3.4钢筋强度检测

    火灾对钢筋的力学性能也有一定的影响,本工程分别对粱、柱中不同受损部位的钢筋进行了力学性能测试,结果表明梁、柱钢筋受火后屈服强度、抗拉强度、伸长率及冷弯性能等均符合规范要求,而楼面板底多处因高温爆裂而裸露,受火时问长,温度高,钢筋力学指标已不能满足规范要求。

4、构件损伤评定

    根据对各构件损伤情况的描述、混凝土强度检测结果、火灾后各区域温度、超声检测结果等,按构件的损伤情况将2层、3层分别分为严重损伤区、中度损伤区、轻度损伤区及烟熏区,各层构件损伤情况划分如图2所示。

 

5、处理意见

    2层严重损伤区内的楼面板(3层楼面板)采取加固处理措施或予以重做(板底严重露筋、板面隆起的楼面板加固价值较低,建议重做),对该区内的楼面粱及楼面板(3层楼面梁)采取加固处理措施;2层中度损伤区内粱板采取加固处理措施,该区内框架柱采取凿除表面损伤混凝土.采用混凝土修复的措施:2层轻度损伤区及烟熏区内构件的铲除构件表面涂层,重新粉刷。

    3层严重损伤区内的屋面板、屋面粱采取加固处理措施,对该区内的框架柱采取局部凿除表面损伤层,采用混凝土修复的措施:3层中度损伤区内的屋面板、屋面粱及框架柱采取局部凿除表面损伤层,采用混凝土修复的措施;3层轻度损伤区及烟熏区内的构件,清除表面污物,重新粉刷。

6、结论

    1)由于柱、梁、板所处位置不同,相应的火灾烧伤程度也不同。板所处位置最不利,烧伤最严重,梁次之,柱最轻。钢筋保护层厚度不同,也对烧伤程度的影响不同,板的钢筋保护层最薄,烧伤最严重,粱、柱的钢筋保护层较厚,烧伤程度轻于板。

    2)由于砌体填充墙等非结构构件与混凝土耐火极限和热胀系数不同,易导致火灾时火场区域以外的结构发生破坏,因此在进行火灾后混凝土结构的鉴定时,除直接受火区域外,还应对其它未受火区域进行检查。

    3)厂房发生火灾时,常伴有化学物泄露等现象,可能与混凝土中的水化物进一步反应,导致混凝土的腐蚀与劣化,因此在进行火灾后混凝土结构的鉴定时勿忽视2次灾害对混凝土结构的影响。

    4)火灾对建筑物的影响是多方面的,同时这些影响也具有一定的不确定性,如火场温度的判断、混凝土烧损层厚度等。因此火灾对建筑的影响难于直接、准确的评估.采取多种检测方法比较分析或间接测试非常重要。

参考文献

1】孙永名,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,2005(3)

2】飞渭,陈高瞻,江世久,某厂房火灾后结构安全性鉴定与分析【c】.第7届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集,重庆:重庆出版社,2004

3】刘俊如,火灾后混凝土结构的检测与处理【M】.山西建筑,2003011).

(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:温红娟  刘红娟  尹维维 编辑 文径 审核)

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