商业建筑火灾后结构鉴定与加固措施.pdf

李治等 商业建筑火灾后结构鉴定与加固措施 9 1 D OI 1 0 ． 1 3 9 0 5 ／ j ． c n k i ． d w j , , ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 0 3 4 商业建筑火灾后结构鉴定与加固措施 李治 ， 宫磊 1黑龙江省寒地建筑科学研究 院， 哈尔滨1 5 0 0 8 0 ； 2 ．黑龙江亚中工程造价 咨询有 限责任公司 ． 哈尔滨1 5 0 0 8 0 【 摘要】 某市三层商业建筑遭受火灾后， 建筑结构受损严重。通过初步勘查确定火灾荷载密度、 燃烧环 境、 分析火灾温度作用过程。现场对结构构件的材质性能、 节点连接、 结构变形、 承载能力进行检测分析， 根据实 际检测的数据进行结构分析计算 ， 确定受损建筑的损伤等级， 并依据鉴定结果提出建筑结构加固措施。 【 关键词】 火灾 ； 检测； 鉴定； 加固 【 中图分类号】 T U 3 1 2 ． 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 6 0 3 - 0 0 9 1 一 O 2 商业建筑遭受火灾后， 由于其结构多样性 结构 形式包括砌体、 混凝土、 钢结构 、 装饰的复杂性及摆 放和堆积的货品杂乱， 往往对建筑整体结构和局部构 件产生较大损伤和变形。所以在此类建筑 的灾后鉴 定工作中， 要认真分析建筑内火灾温度作用过程和建 筑内燃烧环境。结合现场检测数据分析， 查找 自身失 效构件， 保证承重结构整体工作性能。防止火灾后建 筑重新投入使用后， 失效构件造成二次安全事故。本 研究火灾后商业建筑结构安全鉴定具有重要意义。 1 工程概况 被鉴定建筑物是一座 3层商厦 ， 3层商厦的建筑 平面呈“ L ” 型， 南侧部分为3层 ， 北侧部分为一 层。沿 南侧 3层部分的轴线长度为 4 2 m， 轴线宽度为 9 m。除 ⑧至⑩轴为医药摊位外 ， 其余均为服装摊位。 沿北侧 一层部分的建筑平面为矩型， 轴线长为 3 3 ． 6 m， 轴线宽为 1 6 m， 由两跨组成 ， 全部为服装摊位。 砖} 昆 结构， 主要竖向承重构造是轻合钢层架、 木檩条、 木板、 珍珠岩保温、 铁皮屋面防水。一层低跨部分屋 盖构造是木屋架 、 木檩条 、 木板、 铁皮屋面防水。 一 层的层高为4 ． 5 m， 二、 三层的层高为4 ． 1 m。梁 下约 1 m处有轻钢龙骨 1 0 m m厚石膏板吊顶 ， 梁面有 2 0 ra m厚水泥砂浆抹灰层。一层柱有 2 0 m m厚水泥砂 浆抹灰层， 抹灰层外镶有 带木质底板 的镜 面玻 璃。 2 0 0 4年 1 1 月投入使用。 2 0 1 3年 1 2月 1 4 E t 1 时 1 7分， 该建筑一层百货区 货品区起火 ， 消防队到达现场时， 该建筑一楼全部被 火势包围， 火势处于猛烈燃烧阶段。2时 4 5分， 火势 得到有效控制 ， 5时3 0分室内残火彻底被扑灭。 2 火灾后建筑结构检测鉴定 1 初步鉴定。建筑物一层的商品全部烧毁。 室内木塑板， 木檩条以及木屋架基本烧尽， 现场仅留 有少量烧焦的残留物。屋面防水铁皮 已坍落下来 ， 保 温珍珠岩散落地面。一层屋面轻钢龙骨严重变形 ， 两 跨的石膏板吊顶全部坍落。 两跨间钢筋混凝土柱 的装饰物全部烧损。三层 部位的吊顶全部坍落， 轻钢龙骨严重变形， 部分已脱 落。临街一侧钢筋混凝土柱的柱面装饰物烧损较轻， 且尚未脱落。背街一侧钢筋混凝土柱的柱面装饰物 烧损较重。一层顶板及梁已熏黑。在火灾现场发现 已烧变形的玻璃 ， 但未见玻璃有流淌现象。 2 构件检测 构件检测方法按照 G E t s 2 5 2 火 灾后建筑结构鉴定标准， 2 0 0 9中规定进行 ， 为便于比 较分析， 检测值记录为受火灾影响构件检测结果与未 受火灾构件检测值进行对比后数值。现场一层部分 构件检测数据如表 1 所示。 3结构安全分析 1 火灾温度作 用过程认 定 。火从 窗外进 入建 筑物后， 首先点燃一层南跨内的货品， 由于货品为易燃 品， 且与空气接触面积很大， 故迅速燃烧。在强对流和 辐射作用下， 室内温度骤然蹿升， 室内可燃物受热分解 后的可燃气体增多， 聚集在天棚之下。当可燃气体达轰 燃点时， 引发室内全部可燃物瞬间全面燃烧。由于轰烧 冲击波的作用， 吊顶石膏板首先毁坏， 火势向上发展。 在整个火灾现场， 火势首先达到最猛烈的是一层南跨部 水文及造型的影响， 形成了小跨径的连续刚构形式。 [ 3 ]J T G D 6 2 2 0 0 4 ， 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范 [ S ] ． 参 考文献 [ 1 ] 姚玲森． 桥梁工程[ M] ． 北京 人民交通出版社， 2 0 1 1 2 3 5 ． [ 2 ] 王利红 ．中等跨度预应力连续刚构桥设计若干问题研究 [ D ] ．武汉 武汉理工大学 ， 2 0 0 3 1 5 ． [ 收稿 B期] 2 0 1 51 2 0 7 [ 作者简介] 罗春鹏 1 9 8 7一 ， 男， 辽宁省岫岩人， 工学硕士 工程师， 从事城市道路与桥梁设计工作。 低温建筑技术 2 0 1 6 年第3期 总第 2 1 3 期 位， 该处离火源近， 木屋架迅速燃烧。 表 1 火灾后混凝土构件检测 结果 在南跨木屋盖被毁， 屋面铁皮坍落后， 在该处形 成了与大气相连的通道 ， 于是火势从由南北蔓延的发 展阶段急速转为从北向南蔓延的猛烈燃烧阶段， 在火 势由北向南转移的过程中， 一层部位北跨屋面在火势 的作用下， 木檩条、 木塑板猛烈燃烧 ， 在上、 下两侧火 势的共 同作用下， 将组合钢梁烧变形后落地， 于是整 个一层两跨的屋面均成为了烟气的通路。 此时火灾 已进入衰减 熄灭 阶段 ， 未燃 烧完 的可 燃 物继续燃烧 ， 烟气从一层屋顶排 出， 直至尚未用水烧 灭的火焰全部燃烧完为止。由上述分析可知 ， 火场温 度在一层部位最高， 受火势最重的构件为一层部位的 梁柱及三层部位的内侧柱。在火场找到了已软化变 形但未流淌的片状玻璃 ， 由此可推断， 火场的温度为 7 0 0～ 7 5 0 ℃ ， 另外从一层高跨组合钢梁变形分析， 其火 场温度也是在 7 5 0 ℃左右。 2 钢筋混凝土构件火损状况分析。混凝土中 水泥石由水化硅酸钙、 水化氢氧化钙及水化铝酸钙组 成 ， 在火烧高温作用下 ， 水 化硅 酸钙 、 水 化氢 氧化钙 脱 水对水泥石晶架有破坏作用 ， 因此强度会 降低， 强度 的降低程度取决于混凝土所受温度 。 关于混凝土受热温度的判断方法 ， 在各种受热温 度下混凝土强度和钢筋强度的折减系数等问题 国内 外均做了大量 的实验研究， 由于受火灾后， 混凝土均 未发 生 颜 色 改 变 ， 因 而 判 断 混 凝 土 所 受 温 度 低 于 3 0 0 o C， 在 2 0 0 ％左右， 按 火灾后建筑结构鉴定标准 规范 中附录 F中评定， 混凝土强度折减系数取 0 ． 7 5 ， 钢筋强度的折减系数取 0 ． 8 5 。对于三层部位一层 的 内侧柱和一层梁凡是未产生空鼓开裂的均按上述受 损程度进行结构计算 ， 依据计算结果确定处理方法。 参照现场检测值可知 ， 采用上述方法对本工程是 偏于安全的。火灾除了降低混凝土强度外， 混凝土内 部水分在高温高压下逸出时会 出现爆裂脱落现象， 同 时在用冷水灭火的过程， 混凝土在高温下的急骤收缩 也会使混凝土表面开裂。 3 结 构计 算 。以构 件实 配钢 筋数 量 ， 混凝 土 设计强度值按 4 ． 2条 的方法折 减后 为 已知 条件 ， 依据 现行 混凝土结构设计规范 进行结构验算表明， 三层 部位未空鼓开裂梁 、 柱的安全性均满足现行规范要求。 一 层部位 已空鼓 、 开 裂 的梁 、 柱 ， 由于 截 面较 大 ， 配筋较多， 若去掉梁上的砌体 ， 采用彩钢夹芯板屋面， 经计算可不需加 固。但对破损空鼓部位应修补。修 补的方法是凿除空鼓开裂的部位， 清净附着杂物， 浇 水湿润 2 4 h ， 涂界 面剂 。对于深度小于 2 5 m m 的破损面 分层抹 1 2水泥砂浆， 对于深度大于 2 5 m m的破损面 浇注 C 3 0细石混凝土或水泥基灌浆料。 对 于三层 部 位 的柱建 议采 用 预应 力撑 杆 法进 行 加固 ， 对 于三层部位 的梁建议 采用增 大截 面法加 固。 4 综合安全性评价。①三层部位南侧的钢筋 混凝土柱的承载力在火灾中未遭受损失 ， 不加固可继 续使用 ； ②三层部位北侧的柱经现场检测及计算分析 其安全性满足现行国家规范要求 ， 因此亦不需进行加 固处理 ； ③一层部位的梁柱虽遭受火灾较重， 但采取 减荷措施后采取不加固仅修补的处理办法； ④在修复 时必须对一层所有钢筋混凝土构件的抹灰层和墙面 抹灰层全面检查 ， 凡有空鼓 、 开裂及与其层粘结不牢 的必须凿掉， 以免投入使用后坠落伤人。在检查抹灰 层时， 若发现混凝土空鼓、 开裂， 应按 3 的方法加固。 4结语 建筑物遭受火灾后， 结构材料性能遭到劣化， 导 致结构工作性能下降， 耐久性降低， 火灾后对建筑物 受损程度正确评定， 是对受灾建筑物维修及后期服役 的重要前提。在本工程实践中， 通过现场详细初勘 ， 以及现场全面检测数据 ， 充分分析了现场火灾的温度 作用过程。参照规范标准， 结合以往火灾鉴定和相关 科技成果， 对火灾后建筑结构的结构构件温度 、 结构 整体性进行分析评定。对今后火灾后商业建筑 的安 全鉴定具有重要意义 。 参考文献 [ 1 ] C E C S 2 5 2 2 0 0 9， 火灾后建筑结 构鉴定标 准[ S ] ． [ 2 ] 王安坤 ， 陶里 ．混凝土建 筑物火 灾温度判别 方法概述 [ J ] ． 工 程质量 ， 2 0 0 5， 3 3 83 9 ． [ 收稿日期] 2 0 1 5 1 0 1 4 [ 作者简介] 李治 1 9 7 7一 ， 男， 哈尔滨人， 高级工程师， 研 究方向 建筑工程。