舒宏博，連云飛

（寧夏建筑科學(xué)研究院股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

0 引言

近年?；返娜急瑫r有發(fā)生，其火災(zāi)危險性高，撲滅難度大，對建筑結(jié)構(gòu)的破壞嚴重。如何對此類型火災(zāi)的危險構(gòu)件、危險點做出及時、準確判斷，對建筑整體損傷情況進行鑒定評估，為后續(xù)的加固、維修、復(fù)產(chǎn)提供技術(shù)數(shù)據(jù)，是此類鑒定的工作要點。本文通過對某制藥廠車間內(nèi)?；啡急蟮膽?yīng)急評估鑒定，做到了快速排險，準確定損，優(yōu)化加固，盡快復(fù)產(chǎn)。

1 工程概況

某制藥企業(yè)車間整體呈“C”型布置，3 層框架結(jié)構(gòu)，建于 2013 年，總長 121.3 m，寬 73.3 m，總高度 23.65 m，1～3 層層高為：7.46、7.50、8.96 m。1 層設(shè)備林立、管道密布，頂板洞口多，2、3 層空曠；1 層柱尺寸 900 mm×900 mm，2、3 層柱尺寸 800 mm×800 mm，混凝土抗壓設(shè)計強度除 1 層柱為 C40 外其余均為 C30；填充墻為混凝土砌塊砌筑：外墻厚 300 mm，內(nèi)墻厚 200 mm；建筑外側(cè)為 120 mm 輕質(zhì)泄爆墻，飾面層為 50 mm 玻鎂空心彩鋼復(fù)合板。2018 年 10 月 30 日 19 時，該廠房 1 層 14-16/J-K 區(qū)域，儲罐內(nèi)甲苯發(fā)生燃爆，因 1 層頂板洞口多，火勢迅速蔓延至 2、3 層，3 層空曠通風條件好，火勢猛烈，至當日 22 時火情得到有效控制，過火時間 4 h，過火面積約 3 000 m2。

2 應(yīng)急處理

不同于一般火災(zāi)鑒定，此次?；坊馂?zāi)現(xiàn)場檢測、鑒定均在應(yīng)急指揮小組的統(tǒng)一指揮下進行。在檢測人員進場前應(yīng)做到以幾點：①過火廠房外側(cè)設(shè)置隔離區(qū)，封閉管理，廠房內(nèi)、外空氣進行實時監(jiān)測；②廠房內(nèi)所有閥門、開關(guān)進行逐一排查、關(guān)閉；③廠房內(nèi)所有?；愤M行轉(zhuǎn)移；④泄漏物、污水、沙土等進行全面妥善處理，防治二次污染；⑤廠房內(nèi)嚴重變形，存在危險的管道、線路、設(shè)備進行拆除、清理；⑥進場前應(yīng)再次確認安全，并做好防護。

3 火災(zāi)鑒定

3.1 現(xiàn)場檢測

確認安全后，方可進入現(xiàn)場踏勘，通過對過火混凝土損傷情況及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及管道的變形情況初步判斷：3 層受損最嚴重，2 層次之，1 層較輕（除罐體周圍構(gòu)件外）。該廠房層高均在 7 m 以上，1 層設(shè)備、管道密集通風條件差，火勢由一層洞口向 2、3 層蔓延，由于上部空曠、空氣流通好，造成 3 層燃燒充分而劇烈，造成破壞最大。根據(jù)從整體到細部，從宏觀判斷至微觀，通過結(jié)構(gòu)材料性能檢測，結(jié)構(gòu)灼傷情況檢查，對損傷構(gòu)件逐一排查，據(jù)此對受損情況進行區(qū)域劃分，現(xiàn)場檢測照片如圖 1、2 所示。

圖1 現(xiàn)場檢測梁、板照片

3.2 過火后混凝土構(gòu)件強度檢測

鉆取 40 個直徑 75 mm 混凝土芯樣，進行抗壓強度檢測。從結(jié)果分析（見表 1），火災(zāi)后混凝土表面未發(fā)生大面積剝落，崩裂的混凝土構(gòu)件在混凝土表層下部 3～6 mm（鉆心樣品，修樣時截取外表面 5 mm）的混凝土強度無明顯劣化；出現(xiàn)混凝土表面大面積剝落、崩裂的混凝土構(gòu)件在受損層下部 5 mm 以下混凝土劣化程度有限。

表1 混凝土構(gòu)件強度檢測

3.3 鋼筋力學(xué)性能檢測

分別從 1～3 層受火災(zāi)損傷較為嚴重，已發(fā)生混凝土剝落、崩裂部位截取鋼筋（見圖 2）進行力學(xué)性能實驗，主要測定鋼筋的屈服強度及伸長率?；炷两Y(jié)構(gòu)鋼筋力學(xué)性能檢測結(jié)果如表 2 所示。結(jié)果表明，混凝土構(gòu)件中鋼筋在受火灼燒后其力學(xué)性能（屈服強度和極限抗拉強度）無明顯影響，對鋼筋材質(zhì)劣化程度有限。

圖2 現(xiàn)場檢測框架柱照片

表2 鋼筋力學(xué)性能檢測結(jié)果

4 微觀分析及外觀檢查

根據(jù) CECS 252∶2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》（以下簡稱“CECS 252∶2009”）對混凝土材料 X 衍射分析對火災(zāi)區(qū)域溫度、受損情況進行分析對比。通過實驗室對混凝土材料 X 衍射分析與衍射譜圖庫卡片對比，并依據(jù) CECS 252∶2009 附錄 D 進行對分析判斷其過火溫度［1］，結(jié)果如表 3 所示。

表3 火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)微觀分析結(jié)果

現(xiàn)場宏觀檢測是根據(jù) CECS 252∶2009 對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件過火后表面顏色、敲擊聲音、表面裂縫等性狀進行調(diào)查；對車間內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、管道、線路的變形損毀情況進行調(diào)查；對現(xiàn)場過火殘留物、通風條件等進行分析（見表 4）。

表4 結(jié)構(gòu)火災(zāi)分區(qū)及溫度判斷［2］

5 火場溫度的判定

通過對燃燒條件、通風條件、可燃物的種類、特性、分布等的詳細調(diào)查，并結(jié)合混凝土抗壓強度和鋼筋的力學(xué)檢測等宏觀判定，火場溫度在 900 ℃ 以上，中心溫度高于 1 000 ℃；通過混凝土材料 X 衍射分析證明了宏觀判斷的正確［3］。火災(zāi)在 4 h 得到控制，但經(jīng)對可燃物的燃燒質(zhì)量、燃點和分布情況和混凝土構(gòu)件受熱損傷的程度初步判定，實際火災(zāi)損傷與標準火災(zāi) 90 min 的損傷基本吻合。根據(jù) CECS 252∶2009 計算其對應(yīng)火場溫度。

式中：Tf（t）為t時刻的溫度，℃；18 為初始環(huán)境溫度，℃；t為升溫時間，min。

根據(jù)計算得，Tf（90）=1 004℃。

6 受損區(qū)域劃分與判定

甲苯爆燃，其外焰溫度可達 1 300 ℃，爆炸沖擊波造成外部防爆墻損毀嚴重。通過微觀 X 射線衍射分析（見表 3）、受損情況調(diào)查、強度檢測、火場溫度的計算，三者綜合判斷表明微觀分析結(jié)果、宏觀檢測、理論計算得出的火場溫度的判定基本吻合。據(jù)此每層劃分損傷區(qū)域為：Ⅳ 破壞構(gòu)件、Ⅲ 嚴重損傷、Ⅱb中度損傷、Ⅱa輕度損傷 4 個區(qū)域［4］（見表 5），并繪制損傷區(qū)域分布圖，以 1 層為例如圖 3 所示。

圖3 車間一層平面及受損區(qū)域劃分（1 層頂標高：7.46 m）（單位：mm）

表5 混凝土構(gòu)件灼燒層厚度檢測結(jié)果

6.1 混凝土灼傷深度

在區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù) CECS 252∶2009 通過微觀分析、廠房內(nèi)溫度判定結(jié)果、過火的時間（T），根據(jù)廠房內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，繪制混凝土構(gòu)件標準升溫曲線圖（見圖 4、5）。

圖4 混凝土構(gòu)件標準升溫曲線-1

圖5 混凝土構(gòu)件標準升溫曲線-2

6.2 混凝土損傷強度判定

依據(jù) CECS 252∶2009 《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》相關(guān)條文繪制此次火災(zāi)后混凝土構(gòu)件溫度變化曲線，根據(jù)混凝土強度檢測結(jié)果與變化曲線進行對比分析，可判斷混凝土的損傷程度，對單個構(gòu)件的損傷進行判斷。分析損傷區(qū)域混凝土強度的折減如表 6 所示。

表6 混凝土強度折減

6.3 鋼筋損傷程度判定

對于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋，由于構(gòu)件與燃燒點距離、通風條件的差異，鋼筋的劣化程度差異大，表現(xiàn)在：對于破壞構(gòu)件（Ⅳ），混凝土逐層崩裂，造成鋼筋裸露局部液化、變形嚴重；（Ⅲ）嚴重損傷區(qū)域，鋼筋保護層局部脫落，鋼筋與混凝土間握裹力喪失，對鋼筋的強度劣化有限；中度損傷（Ⅱb）、輕度損傷（Ⅱa）區(qū)域，混凝土構(gòu)件中鋼筋基本完好。

未發(fā)現(xiàn)局部液化、變形的鋼筋其力學(xué)性能（屈服強度和極限抗拉強度）無明顯影響，對鋼筋材質(zhì)劣化程度有限，在（Ⅲ）嚴重損傷區(qū)域，溫度在 600～900 ℃，平均溫度在 750 ℃，其鋼筋屈服強度折減系數(shù)為 0.848，加固設(shè)計時可考慮其折減［5］。檢測發(fā)現(xiàn)，在嚴重火災(zāi)區(qū)域，柱角部位混凝土崩裂，鋼筋外露，局部混凝土與鋼筋間握裹力損失嚴重，其折減系數(shù)為 0.45。

6.4 鋼結(jié)構(gòu)損傷程度判定

過火時間約 4 h，過火區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)平臺、管道支架、管道等變形嚴重，局部出現(xiàn)液化。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗火災(zāi)變形能力差，對于其劃分可在規(guī)范的基礎(chǔ)進行明晰，對于變形構(gòu)件均進行拆除，對于未變形構(gòu)件，進行除銹重新涂裝維修。

7 結(jié)語

該制藥車間過火后，2018 年 10 月經(jīng)過火災(zāi)鑒定，準確地判定了火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)的損傷情況，為后續(xù)加固設(shè)計施工提供了準確、詳實的檢測數(shù)據(jù)。對破壞構(gòu)件（Ⅳ）進行拆除新作；對（Ⅲ）嚴重損傷區(qū)域構(gòu)件進行整體加固［6］，對中度損傷（Ⅱb）、輕度損傷（Ⅱa）區(qū)域，構(gòu)件進行必要的加固維修。加固設(shè)計、施工過程與鑒定結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，根據(jù)損傷程度差異，制定與之對應(yīng)的加固方法。此次加固過程中應(yīng)用高延性混凝土技術(shù)對鋼筋保護層脫落及局部受損梁、板等受彎構(gòu)件結(jié)合外包型鋼與高延性混凝土面層加固方法，取得良好的加固效果。該項目于 2019 年 2 月加固完畢，投入生產(chǎn)，經(jīng)過 2 年的觀察，加固效果良好。此次火災(zāi)后的針對性的鑒定做到了：微觀分析，宏觀把握；整體控制，精細處理的原則；達到了鑒定與加固設(shè)計、加固施工的無縫連接，最大限度地減少了企業(yè)的損失，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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