火災後房屋結構的檢測
1
、工程概況
某建築物為六層框架結構 ，建於20世紀90年代 ，建築麵積約2760m2 ，樓板為預製鋼筋混凝土板 。該建築物首層為生產車間 ，二層至五層為庫房 。2017年6月25日晚18時左右 ，該建築物首層由於工人操作不當引發火災 ，火災對該建築物首層主體結構造成不同程度的損傷 ，為了給建築物的後續使用提供可靠依據 ，對火災後建築物的安全性進行檢測鑒定 。
2 、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現場進行初步查勘 ，了解火災原因 ，最初著火點 ，火災現場燃燒物 ，火災持續時間 ，消防救火時間等 ，同時調閱該建築物的設計施工檔案→根據現場初步查勘製定火災檢測鑒定方案 ，確定檢測鑒定方法→檢測鑒定方案和業主單位 ，後續加固設計及施工單位進行溝通 ，這點非常重要 ，創世大發鑒定的目的就是為了後續加固施工服務的 ，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可 ，否則可能會對後續加固設計施工產生不利影響→檢測鑒定前的再次現場查勘 ，主要是了解現場是否進行了相關的卸載 ，有無比較緊急的安全隱患等 ，一般建議要先把相關荷載卸除，同時對安全隱患進行臨時處理，確保在鑒定過程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按製定的方案實施→出具檢測鑒定報告 ，並同時和加固設計單位進行充分溝通交流 。
3 、火宅後房屋檢測鑒定
3.1檢測內容
根據該房結構特點 、火災後構件實際情況以及相關規範的要求 ，製定詳細的檢測方案 ，主要檢測內容如下 ：對火場最高溫度進行推定 ；抽樣檢測混凝土損傷深度及抗壓強度等 ；房屋損傷破壞狀況調查及火災後結構構件的初步鑒定評級 ；根據現場檢測結果和有關資料對結構受損情況進行評估 ；提供包含上述內容的檢測與評估報告 。
3.2火場溫度推定
根據現場調查情況 ，分別從燃燒時間 、結構構件表麵特征 、燃燒殘留物燒損特征三個方麵對火災現場溫度進行推斷 ：火災持續了1.5h左右 ，取旺火燃燒時間為45min～60min 。根據ISO834火災時間-溫度曲線估算火災室內溫度應該在800℃～900℃ ；部分結構構件混凝土表麵顯粉紅色 、淺黃色 ，鋼筋外露 ，殘留混凝土表麵起鼓 、局部疏鬆 ，根據火災後結構表麵特征判斷火災溫度>800℃ ；現場發現鋼支架扭曲變形 ，由材料的變態溫度可以推定火災溫度≥800℃ 。根據以上綜合分析判斷 ，火災室內最高溫度應在800℃～900℃ 。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時混凝土柱 、梁表麵溫度迅速升高 ，在滅火過程中 ，框架柱 、梁表麵溫度驟降 ，造成部分框架柱 、梁表麵混凝土出現酥裂 、脫落 ，因此不適於采用回彈法檢測混凝土柱 、梁混凝土強度 。依據《鑽芯法檢測混凝土強度技術規程》（CECS03 ：2007） ，采用鑽芯法對該建築物首層混凝土構件過火後混凝土強度進行檢測 ，現場隨機抽取芯樣15組 。芯樣切除燒傷區域，通過試驗 ，構件混凝土強度最低值為17.5MPa ，最大值34.9MPa ，混凝土強度檢測結果離散型較大 。
3.4結構構件的截麵尺寸 、鋼筋配置及受損構件鋼筋力學性能檢測
現場隨機抽取12個混凝土構件 ，經過對鋼筋混凝土柱 、梁截麵尺寸進行複核 ，原構件尺寸符合設計要求 ；利用喜利德鋼筋測定儀 ，通過無損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號 、規格、數量進行檢測 ，結果表明其鋼筋配置滿足設計要求 。火災造成首層框架柱 、混凝土梁混凝土剝落 ，鋼筋嚴重外露 。為了解火災對構件鋼筋性能的影響 ，檢測過程中對框架柱 、梁部分鋼筋進行了取樣 ，對鋼筋進行力學性能試驗 ，試驗結果表明鋼筋的伸長率及冷彎試驗指標滿足規範要求 ，鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低 ，受損嚴重的構件 ，鋼筋屈服強度損失最大達12%。
3.5預製板及構件變形 、構件表麵損傷深度檢測
該建築物樓板采用預製混凝土樓板 ，火災時預製樓板升溫較快 ，主筋為低碳冷拔鋼絲 ，冷加工中所提高的鋼筋抗拉強度，隨著溫度的升高而逐漸減少 ，產生了應力損失 ，同時燒傷導致混凝土板底碳化深度增大 ，鋼筋和混凝土的粘結力降低 。現場部分預製板出現混凝土爆裂 、脫落 ，樓板出現裂縫和變形 ，已嚴重影響了預製樓板的承載力及耐久性 。
檢測過程中 ，對首層嚴重損傷區的混凝土框架梁進行了變形測量 ，為了消除施工偏差影響 ，對火災最嚴重部位混凝土梁與火災影響較小部位混凝土梁的撓度進行比較分析 ，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿足規範規定的撓度限值 。對受損較嚴重部位的柱 、梁的損傷深度進行檢測 ，一方麵通過構件上鑽取的小芯樣中表麵與內部混凝土的顏色及外觀差異進行判斷 ，另一方麵敲掉構件表麵的疏鬆層至質地堅硬處 ，采用角磨機去掉疏鬆層後的構件表麵進行打磨處理至正常混凝土顏色 ，量取構件的損傷深度 。經檢測 ，混凝土梁表麵最大深度為50mm ，框架柱表麵最大損傷深度為55mm ，均超過鋼筋保護層厚度 。
3.6承載力驗算及鑒定分析
由於火災造成構件混凝土強度降低 ，鋼筋抗拉強度損失 ，部分構件混凝土表麵損傷造成截麵損失 ，因此造成部分構件甚至整體結構的承載能力降低 。為了分析火災對整個上部結構的影響程度 ，根據本次火災中構件的實際損傷狀況 、構件剩餘混凝土強度 、構件鋼筋配置及鋼筋性能檢測結果 ，按照國家現行有關規範 ，采用中國建築科學研究院開發的“PKPM”結構設計軟件對該建築物上部結構承載力按照受火災前和受火災後分別進行複核驗算 ，以判定結構承載力受損後的下降程度 ，為後續的加固處理提供可靠的依據 。
在對受損後的結構驗算中 ，首層混凝土強度按照C20進行計算 ，另外根據受災部位鋼筋檢驗結果 ，雖然鋼筋的伸長率及冷彎試驗等力學性能仍滿足有關規範要求 ，但是鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低 ，受損嚴重的構件 ，鋼筋屈服強度損失最大達12% ，因此驗算時鋼筋強度按12%的損失考慮 。此外 ，首層混凝土構件尺寸按減去損傷厚度後考慮 ，驗算的其它參數與原設計和現行規範的要求相同 。結構承載力驗算結果表明 ，受損後首層部分框架柱承載力不滿足規範要求 ，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿足規範要求 。
4 、結語
通過對該建築物火災後的檢測鑒定 ，創世大發充分認識了火災在導致建築結構中混凝土強度及鋼筋力學性能降低的同時 ，還會使混凝土局部開裂 ，使鋼筋防鏽能力下降 ，鋼筋與混凝土間的粘結力減小等等 ，這些不利因素均給建築結構的安全性及耐久性產生非常不利的影響 。通過鑒定 ，能可靠地對火災後建築物的整體性能作出評價 ，這為火災後該建築物的加固處理提供了可靠的依據 ，還對決策者果斷處理災後建築物 、盡快恢複其使用功能有重要意義 ，同時 ，大量工程實踐積累起來的經驗 ，可以進一步促進國家相關火災鑒定標準的製定實施 。
某建築物為六層框架結構 ，建於20世紀90年代 ，建築麵積約2760m2 ，樓板為預製鋼筋混凝土板 。該建築物首層為生產車間 ，二層至五層為庫房 。2017年6月25日晚18時左右 ，該建築物首層由於工人操作不當引發火災 ，火災對該建築物首層主體結構造成不同程度的損傷 ，為了給建築物的後續使用提供可靠依據 ，對火災後建築物的安全性進行檢測鑒定 。
2 、檢測鑒定基本流程
接受受災單位委托→到現場進行初步查勘 ，了解火災原因 ，最初著火點 ，火災現場燃燒物 ，火災持續時間 ，消防救火時間等 ，同時調閱該建築物的設計施工檔案→根據現場初步查勘製定火災檢測鑒定方案 ，確定檢測鑒定方法→檢測鑒定方案和業主單位 ，後續加固設計及施工單位進行溝通 ，這點非常重要 ，創世大發鑒定的目的就是為了後續加固施工服務的 ，因此檢測鑒定方案最好得到他們的認可 ，否則可能會對後續加固設計施工產生不利影響→檢測鑒定前的再次現場查勘 ，主要是了解現場是否進行了相關的卸載 ，有無比較緊急的安全隱患等 ，一般建議要先把相關荷載卸除，同時對安全隱患進行臨時處理，確保在鑒定過程中檢測人員的安全→檢測鑒定工作按製定的方案實施→出具檢測鑒定報告 ，並同時和加固設計單位進行充分溝通交流 。
3 、火宅後房屋檢測鑒定
3.1檢測內容
根據該房結構特點 、火災後構件實際情況以及相關規範的要求 ，製定詳細的檢測方案 ，主要檢測內容如下 ：對火場最高溫度進行推定 ；抽樣檢測混凝土損傷深度及抗壓強度等 ；房屋損傷破壞狀況調查及火災後結構構件的初步鑒定評級 ；根據現場檢測結果和有關資料對結構受損情況進行評估 ；提供包含上述內容的檢測與評估報告 。
3.2火場溫度推定
根據現場調查情況 ，分別從燃燒時間 、結構構件表麵特征 、燃燒殘留物燒損特征三個方麵對火災現場溫度進行推斷 ：火災持續了1.5h左右 ，取旺火燃燒時間為45min～60min 。根據ISO834火災時間-溫度曲線估算火災室內溫度應該在800℃～900℃ ；部分結構構件混凝土表麵顯粉紅色 、淺黃色 ，鋼筋外露 ，殘留混凝土表麵起鼓 、局部疏鬆 ，根據火災後結構表麵特征判斷火災溫度>800℃ ；現場發現鋼支架扭曲變形 ，由材料的變態溫度可以推定火災溫度≥800℃ 。根據以上綜合分析判斷 ，火災室內最高溫度應在800℃～900℃ 。
3.3混凝土構件強度檢測
火災時混凝土柱 、梁表麵溫度迅速升高 ，在滅火過程中 ，框架柱 、梁表麵溫度驟降 ，造成部分框架柱 、梁表麵混凝土出現酥裂 、脫落 ，因此不適於采用回彈法檢測混凝土柱 、梁混凝土強度 。依據《鑽芯法檢測混凝土強度技術規程》（CECS03 ：2007） ，采用鑽芯法對該建築物首層混凝土構件過火後混凝土強度進行檢測 ，現場隨機抽取芯樣15組 。芯樣切除燒傷區域，通過試驗 ，構件混凝土強度最低值為17.5MPa ，最大值34.9MPa ，混凝土強度檢測結果離散型較大 。
3.4結構構件的截麵尺寸 、鋼筋配置及受損構件鋼筋力學性能檢測
現場隨機抽取12個混凝土構件 ，經過對鋼筋混凝土柱 、梁截麵尺寸進行複核 ，原構件尺寸符合設計要求 ；利用喜利德鋼筋測定儀 ，通過無損檢測與剔鑿檢測結合對構件鋼筋型號 、規格、數量進行檢測 ，結果表明其鋼筋配置滿足設計要求 。火災造成首層框架柱 、混凝土梁混凝土剝落 ，鋼筋嚴重外露 。為了解火災對構件鋼筋性能的影響 ，檢測過程中對框架柱 、梁部分鋼筋進行了取樣 ，對鋼筋進行力學性能試驗 ，試驗結果表明鋼筋的伸長率及冷彎試驗指標滿足規範要求 ，鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低 ，受損嚴重的構件 ，鋼筋屈服強度損失最大達12%。
3.5預製板及構件變形 、構件表麵損傷深度檢測
該建築物樓板采用預製混凝土樓板 ，火災時預製樓板升溫較快 ，主筋為低碳冷拔鋼絲 ，冷加工中所提高的鋼筋抗拉強度，隨著溫度的升高而逐漸減少 ，產生了應力損失 ，同時燒傷導致混凝土板底碳化深度增大 ，鋼筋和混凝土的粘結力降低 。現場部分預製板出現混凝土爆裂 、脫落 ，樓板出現裂縫和變形 ，已嚴重影響了預製樓板的承載力及耐久性 。
檢測過程中 ，對首層嚴重損傷區的混凝土框架梁進行了變形測量 ，為了消除施工偏差影響 ，對火災最嚴重部位混凝土梁與火災影響較小部位混凝土梁的撓度進行比較分析 ，結果表明受災嚴重部位的混凝土梁撓度滿足規範規定的撓度限值 。對受損較嚴重部位的柱 、梁的損傷深度進行檢測 ，一方麵通過構件上鑽取的小芯樣中表麵與內部混凝土的顏色及外觀差異進行判斷 ，另一方麵敲掉構件表麵的疏鬆層至質地堅硬處 ，采用角磨機去掉疏鬆層後的構件表麵進行打磨處理至正常混凝土顏色 ，量取構件的損傷深度 。經檢測 ，混凝土梁表麵最大深度為50mm ，框架柱表麵最大損傷深度為55mm ，均超過鋼筋保護層厚度 。
3.6承載力驗算及鑒定分析
由於火災造成構件混凝土強度降低 ，鋼筋抗拉強度損失 ，部分構件混凝土表麵損傷造成截麵損失 ，因此造成部分構件甚至整體結構的承載能力降低 。為了分析火災對整個上部結構的影響程度 ，根據本次火災中構件的實際損傷狀況 、構件剩餘混凝土強度 、構件鋼筋配置及鋼筋性能檢測結果 ，按照國家現行有關規範 ，采用中國建築科學研究院開發的“PKPM”結構設計軟件對該建築物上部結構承載力按照受火災前和受火災後分別進行複核驗算 ，以判定結構承載力受損後的下降程度 ，為後續的加固處理提供可靠的依據 。
在對受損後的結構驗算中 ，首層混凝土強度按照C20進行計算 ，另外根據受災部位鋼筋檢驗結果 ，雖然鋼筋的伸長率及冷彎試驗等力學性能仍滿足有關規範要求 ，但是鋼筋屈服強度相比鋼筋設計值有所降低 ，受損嚴重的構件 ，鋼筋屈服強度損失最大達12% ，因此驗算時鋼筋強度按12%的損失考慮 。此外 ，首層混凝土構件尺寸按減去損傷厚度後考慮 ，驗算的其它參數與原設計和現行規範的要求相同 。結構承載力驗算結果表明 ，受損後首層部分框架柱承載力不滿足規範要求 ，部分混凝土梁跨中受彎承載力不滿足規範要求 。
4 、結語
通過對該建築物火災後的檢測鑒定 ，創世大發充分認識了火災在導致建築結構中混凝土強度及鋼筋力學性能降低的同時 ，還會使混凝土局部開裂 ，使鋼筋防鏽能力下降 ，鋼筋與混凝土間的粘結力減小等等 ，這些不利因素均給建築結構的安全性及耐久性產生非常不利的影響 。通過鑒定 ，能可靠地對火災後建築物的整體性能作出評價 ，這為火災後該建築物的加固處理提供了可靠的依據 ，還對決策者果斷處理災後建築物 、盡快恢複其使用功能有重要意義 ，同時 ，大量工程實踐積累起來的經驗 ，可以進一步促進國家相關火災鑒定標準的製定實施 。
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