近年來建筑物火災(zāi)事故頻發(fā)，造成了極大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，其造成的損失約為地震災(zāi)害的5倍?；馂?zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損傷輕則致使混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件起鼓、開裂或脫落，影響建筑物的正常使用性能；重則導(dǎo)致混凝土構(gòu)件變形、承載能力降低，甚至斷裂失效，影響建筑物的安全性。如何科學(xué)地檢測(cè)分析火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)的損傷程度并作出修復(fù)加固方案，有著極大的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的檢測(cè)及其評(píng)估鑒定

由于大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)具有一定的耐火性，在及時(shí)進(jìn)行撲救后一般不會(huì)被燒毀或倒塌，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能會(huì)發(fā)生變化，所以火災(zāi)事故后的首要工作是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢測(cè)并詳細(xì)的了解火災(zāi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、施工質(zhì)量和使用條件等情況，對(duì)結(jié)構(gòu)損傷程度的鑒定和加固處理尤為重要。

對(duì)火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，一般采用以下方法。

1）火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的主要目的是為檢測(cè)準(zhǔn)備第一手資料，調(diào)查的主要內(nèi)容有過火范圍調(diào)查；建筑物的原始情況調(diào)查，建筑物的設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)資料。

2）外觀檢查。對(duì)整個(gè)受災(zāi)空間外觀上的受害狀況進(jìn)行檢查，主要的檢查內(nèi)容有建筑物的燒毀情況；受火區(qū)域的混凝土變色；過火區(qū)域的混凝土爆裂脫落情況；混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫情況；混凝土碳化深度。

3）鉆芯法檢測(cè)。鉆芯法是目前國內(nèi)外結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)的有效方法，它可以直接地判斷取樣區(qū)的混凝土實(shí)際強(qiáng)度，還能提供所取部位的一些內(nèi)部情況。但由于火災(zāi)后構(gòu)件內(nèi)部受到不均勻溫度的影響，損傷嚴(yán)重時(shí)施鉆困難及取芯樣數(shù)量的限制性等，其不能評(píng)定整個(gè)構(gòu)件的混凝強(qiáng)度。

4）綜合評(píng)估。由于房屋的構(gòu)件在火災(zāi)后已受到不同程度的損壞并考慮為今后的修復(fù)加固提供可靠的依據(jù)，對(duì)構(gòu)件的損壞級(jí)別表里結(jié)合，里外結(jié)合的方式進(jìn)行核對(duì)，以做出各種類型構(gòu)件的最終等級(jí)評(píng)定。

2 工程實(shí)例

天津紅星國際廣場(chǎng)1#地塊工程建筑面積119 336 m2，建筑內(nèi)容包括寫字樓、酒店和裙房，其中寫字樓為29層，酒店為24層，裙房為4層，地下室為2層。建筑結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒。

2.1 火災(zāi)情況

此次火災(zāi)發(fā)生的部位是紅星國際廣場(chǎng)1#地塊地下室，其建筑平面近似呈矩形，南北朝向，平面最寬處的軸線尺寸為112.95m，最長處的軸線尺寸為127.80m。地下室分為2層，其中地下2層為人防地下室，層高為4.80m；地下1層的層高為6.00m，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，柱下設(shè)獨(dú)立承臺(tái)。上部承重結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)。施工平面通過兩道寬為1m的伸縮縫分為3個(gè)區(qū)域：北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)。

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，該地下室正處于結(jié)構(gòu)施工階段，地下2層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完畢（模板局部拆除），地下1層處于梁板鋼筋綁扎階段，北段局部混凝土澆筑完成。

墻、柱、梁、板施工模板體系（木制模板）未拆除，大火沿未拆除模板進(jìn)行蔓延式燃燒，整體由北側(cè)向南側(cè)蔓延，火源距混凝土表面較近，但由于地下室屬于密閉空間，氧氣不足，可燃物較少，單構(gòu)件過火時(shí)間較短。

2.2 綜合評(píng)估

根據(jù)1#地塊地下室所用的建筑材料、火災(zāi)分布等情況，制定相關(guān)檢測(cè)方案。首先進(jìn)行外觀檢查：各區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件燒毀情況；構(gòu)件受火后的顏色變化、碳化深度；外觀上有無空鼓、脫落、露筋和爆裂等情況并定出初步級(jí)別。然后根據(jù)外觀檢查結(jié)構(gòu)，分區(qū)抽查部分構(gòu)件，進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)，以了解不同類型的構(gòu)件的損傷情況，為火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固和應(yīng)用提供依據(jù)。

2.2.1 各區(qū)混凝土表面損傷情況

此次火災(zāi)發(fā)生時(shí)是由北區(qū)向南區(qū)進(jìn)行蔓延，所以北區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件過火面積較大。局部框架柱、墻等構(gòu)件混凝土保護(hù)層脫落較多，樓板混凝土保護(hù)層大面積脫落，鋼筋外露，見圖1。核心筒部位的墻體內(nèi)側(cè)混凝土自基礎(chǔ)底面至地下2層頂板范圍內(nèi)混凝土保護(hù)層全部脫落，鋼筋外露，見圖2。

圖1 北區(qū)墻體混凝土表層脫落

圖2 火災(zāi)后的北區(qū)核心筒部位

中區(qū)的受損情況與北區(qū)相近，在該區(qū)域內(nèi)僅于鄰近出料口部位處樓板及梁未出現(xiàn)受損，但該處混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面已熏黑，見圖3。其余過火區(qū)域部位構(gòu)件表層混凝土保護(hù)層脫落，鋼筋外露。

圖3 中區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件

南區(qū)的受損情況是3區(qū)中相對(duì)較輕的，受損區(qū)域內(nèi)樓板及梁混凝土保護(hù)層局部脫落，鋼筋外露處占受損區(qū)域的50%左右。其中南區(qū)的C-10～A-1軸與C-A～C-E軸之間的閉合區(qū)域未受到火災(zāi)的影響。

本次火災(zāi)在進(jìn)行滅火時(shí)采用的是上部噴水降溫的方式，使得頂板混凝土的底部和頂部之間溫差過大，上下面溫差的不均勻?qū)е禄炷帘Ｗo(hù)層開裂較多，致使其混凝土保護(hù)層脫落。

北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)過火區(qū)域中未脫落的柱、墻表面混凝土存在輕微裂縫，梁、板等構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)可見的撓曲變形。這是因?yàn)樵诨馂?zāi)發(fā)生時(shí)，地下室正處于結(jié)構(gòu)施工階段，此時(shí)上部荷載較小，所以結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生可見的撓曲變形。但在進(jìn)行后期的加固設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)考慮后期荷載增加后對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

2.2.2 各區(qū)混凝土表面溫度

北區(qū)過火區(qū)域的樓板及梁普遍存在混凝土保護(hù)層表層脫落、顏色淺灰白、顯淺紅色，經(jīng)錘擊反應(yīng)，聲音發(fā)悶，混凝土表層粉碎。根據(jù)CECS 252—2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》附錄B，表明直接受火災(zāi)燒灼的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面曾經(jīng)達(dá)到溫度介于500～600℃之間。

中區(qū)過火區(qū)域的樓板及梁雖也普遍存在混凝土保護(hù)層表層脫落的現(xiàn)象，但其顏色灰白、顯淺黃色，經(jīng)錘擊反應(yīng)，聲音發(fā)悶，混凝土表層粉碎。依據(jù)CECS 252—2009附錄B可知直接受火災(zāi)燒灼的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面曾經(jīng)達(dá)到溫度介于400～600℃之間。

南區(qū)的柱、墻混凝土多處脫落、表面顏色灰青，近視正常，混凝土未脫落的豎向構(gòu)件存在輕微裂縫，經(jīng)過錘擊反應(yīng)，聲音洪亮、表面未留痕跡。依照CECS 252—2009附錄B，表明直接受火燒灼的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面曾達(dá)到的最高溫度為200℃。

2.2.3 混凝土強(qiáng)度及碳化深度

對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)較為嚴(yán)重的部位采用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)所取芯樣強(qiáng)度

由表1的數(shù)據(jù)，可知：

1）南區(qū)梁的芯樣數(shù)據(jù)偏高，這是因?yàn)椴捎玫幕炷翞楸盟蜕唐坊炷?，由于其坍落度的影響，使得本是澆筑柱的C60混凝土流向C40的梁，所以其強(qiáng)度出現(xiàn)異常；

2）與設(shè)計(jì)強(qiáng)度相比，火災(zāi)后選取部位的混凝土強(qiáng)度基本還可進(jìn)行使用，不需進(jìn)行拆除，但應(yīng)考慮過火后混凝土截面減小對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的影響以及其內(nèi)部性能的變化對(duì)耐久性的影響。

經(jīng)過對(duì)采集的芯樣現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土碳化深度檢測(cè)顯示，構(gòu)件碳化深度較淺，均低于5mm。

2.2.4 鋼筋強(qiáng)度和配置分析

由于高溫冷卻后鋼筋的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度與常溫下基本相同，降低有限，而且高溫冷卻后鋼筋的延伸率基本能夠恢復(fù)到原來的塑性狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土脫落部位現(xiàn)場(chǎng)切割鋼筋進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明檢測(cè)點(diǎn)鋼筋的力學(xué)性能未發(fā)生明顯的變化。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采用鋼筋掃描儀檢測(cè)，柱構(gòu)件縱向鋼筋配置、箍筋配置均滿足設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范要求。

3 結(jié)論及建議

綜合以上對(duì)受災(zāi)后1#地塊地下室的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和關(guān)于受災(zāi)后的混凝土及鋼筋的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)：北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)的梁、板等混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件火災(zāi)后發(fā)生截面削弱，構(gòu)件的碳化深度較淺，梁、柱、板、墻未發(fā)生明顯的變形并得出以下結(jié)論：

1）經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算并考慮火災(zāi)對(duì)材料強(qiáng)度和構(gòu)件變形的影響及高溫混凝土自然冷卻后鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的折減等因素，得到火災(zāi)后截面削弱的混凝土構(gòu)件抗力與作用效應(yīng)比 (R/S)＞0.95、＜1.0，參考CECS 252—2009第6.2.5條第3款可知對(duì)于過火后的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)加固措施處理后可正常使用；

2）現(xiàn)場(chǎng)可以進(jìn)行地下二層的土方回填工作；

3）地下室加固和地上結(jié)構(gòu)可以同時(shí)進(jìn)行施工，但建議由相關(guān)設(shè)計(jì)部門給出上部施工限定條件。

經(jīng)過對(duì)紅星國際廣場(chǎng)1#地塊地下室房屋結(jié)構(gòu)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的檢測(cè)分析，對(duì)其后續(xù)檢測(cè)工作提出以下幾點(diǎn)建議：

1）建議增加對(duì)墻、柱等重點(diǎn)部位的相關(guān)檢測(cè)內(nèi)容，以更加了解災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能；

2）建議增加對(duì)過火后混凝土的內(nèi)部缺陷檢測(cè)；

3）建議考慮火災(zāi)對(duì)人防結(jié)構(gòu)的影響，其相應(yīng)的加固方案得到人防質(zhì)監(jiān)站的認(rèn)可。

[1]吳文法，王洪勇.混凝土結(jié)構(gòu)抗火發(fā)展現(xiàn)狀及研究的主要內(nèi)容[J].山西建筑，2007，（20）：53-54.

[2]蘆政陽.某廠房火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)鑒定[J].建筑監(jiān)督檢測(cè)與造價(jià)，2014，（4）：34-40.

[3]丁志強(qiáng)，劉其華，劉定強(qiáng).火災(zāi)后房屋結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)與鑒定[J].山西建筑，2011，（5）：40-41.

[4]馬建瓊，尹加德.建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷檢測(cè)[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000，（S1）：114-117.

[5]CECS03:2007，鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 [S].

[6]CECS 252:2009，火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn) [S].

[7]GB 50204—2002(2011版)，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[8]GB 50292—1999，民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].