混凝土框架厂房火灾后结构安全鉴定

张亚明，李端洲 （安徽建工检测科技集团有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概况

某肉类食品有限责任公司待宰圈厂房系一层混凝土框架结构，混凝土设计强度 C30，框架柱主要柱间距7200mm×7500mm，柱主要截面尺寸为450mm×450mm，框架梁主要截面尺寸为250mm×500mm，内、外墙材料为采用黏土砖，总建筑面积3069m2。

图1 厂房一层平面及过火区域划分图

图2 过火后厂房外观现状

2 火灾温度场判定

2.1 原因分析

建设单位提供的资料及现场初步调查表明，2020 年7 月3 日上午10 时该工程发生火灾，火灾于7 月3 日下午13 时扑灭，火灾持续时间为3h，起火直接原因为电器短路。火灾前现场堆积较多可燃物，有塑料、木材及钢材等，造成火势蔓延及火灾持续时间较长。初步调查显示钢筋混凝土构件受损严重，现浇板板底大面积混凝土脱落及板底钢筋露筋；部分框架柱、梁混凝土脱落，构件主筋、箍筋外露；结构层表面颜色变成土黄、灰白；现场部分钢管已烧熔化。灭火方式主要采用泡沫和冷水浇灭。

2.2 理论火灾温度推定

根据《建筑构件耐火试验方法》标准时间-温度曲线如下所示：

式中：T为火灾燃烧t时间后的火场最高温度；T0为环境温度，根据当时环境环境温度取32℃；t 为燃烧时间，资料显示，燃烧时间t 取180min。根据式（1），计算得到火场的最高温度T=1329℃。

2.3 现场情况火灾温度推定

为便于统计火灾后各构件受损情况，对现场进行普查，根据受火灾（高温）影响程度不同划分为一类区域和二类区域两个区域。分别从敲击情况、构件颜色、构件表面破损情况、构件裂缝情况、露筋情况等判断火场现场的最高温度，具体如表1所示。

根据火场燃烧残留物、火灾持续时间、通风条件以及混凝土构件受损程度等因素，综合判定本次火灾火场现场中心点温度及构件表面最高温度在1000℃以上。

3 构件损伤情况鉴定

3.1 火灾对混凝土强度的影响

分别从一类过火区域和二类过火区域中抽取具有代表性的框架梁、柱钻取混凝土芯样，现场构件过火情况及钻取芯样强度见表2。

图3 现场梁、板构件

图4 现场梁、柱露筋构件

表1 现场情况及火场现场最高温度判断表

表2 过火区域部分框架梁、柱过火情况及芯样强度表

根据表2 可知，选取的部分混凝土构件由于过火后冷水刺激导致混凝土开裂甚至脱落，除取出的混凝土芯样不成型且有裂缝外，其余钻取混凝土芯样试件抗压强度值在27．5～37．2MPa，部分一类区域构件芯样试件抗压强度值有损失，未达到设计强度等级C30要求，二类区域构件均达到设计强度。

3.2 火灾对钢筋力学性能影响

火灾作用后钢筋混凝土构件内钢筋的屈服强度、极限强度、延伸率、弹性模量等都随火灾（高温）作用时钢筋温度的升高而降低。本次检测在外观受损较重的地方截取部分钢筋进行试验，结果见表3。

表3 热轧光圆钢筋力学性能试验汇总表

经检验，抽检钢筋伸长率和弯曲性能满足该规格标准要求，但火灾后板底钢筋屈服强度、抗拉强度均有一定程度的降低。

3.3 火灾后混凝土构件表面烧伤情况

火灾后结构构件的初步鉴定评级，应根据构件烧灼损伤、变形、开裂（或断裂）程度按表4所示评定损伤状态等级。

根据以上标准现场部分构件评定结果如表5。

3.4 填充墙砌体损伤情况

填充墙及外墙装饰构件可根据外部损伤、构件变形及裂缝等因素评定。

根据现场普查结果，1～3/A 轴、(1/3)/A～B 轴墙体外粉刷局部脱落，砌筑砂浆强度有所降低，表面熏黑，有较多斜向裂缝，此类构件评定为IV 级；1/H～J 轴墙体外粉刷大面积脱落，砌筑砂浆强度有所降低，有斜向裂缝，此类构件评定为IV级；8～9/(1/B)Z 轴构件外粉刷未脱落，表面熏黑，无或仅有个别斜向裂缝，此类构件评定为III 级；其余构件未受到火灾影响，此类构件评定为Ⅰ级。

3.5 灾后鉴定

火灾后混凝土结构构件的鉴定评级，应根据混凝土表面颜色、混凝土脱落露筋情况、锤击反应、裂缝开展情况、受力钢筋粘结性能、变形等几个子项进行综合评定。构件损伤分类评定标准如下：

a 级，未受到火灾影响且符合国家现行标准安全性要求，安全，可正常使用，不必采取措施；

b 级，基本符合国家现行标准下限水平要求，尚不影响安全，尚可正常使用，宜采取适当措施；

c 级，不符合国家现行标准要求，在目标使用年限内影响安全和正常使用，应采取措施；

d 级，严重不符合国家现行标准要求，严重影响安全，必须及时或立即加固或拆除。

表4 火灾后混凝土构件损伤情况分类表

表5 火灾后现场部分混凝土构件损伤情况统计表

依据上述评价标准结合现场查勘，对该厂房过火区域内构件进行综合鉴定评级。初步鉴定等级为IV 级的结构构件，详细鉴定直接评为d 类，初步鉴定等级为其他的结构构件，详细鉴定直接评为b类或c类。

4 小结

部分构件由于过火后冷水刺激，导致取出的混凝土芯样不成型且有裂缝。其余钻取混凝土芯样试件抗压强度值在27．5～40．7MPa，部分构件芯样试件抗压强度值未达到设计强度等级C30 要求。抽检钢筋伸长率和弯曲性能满足HPB235 标准要求，但火灾后板底钢筋屈服强度、抗拉强度均有一定程度降低。

一类区域（严重烧伤区域），区域内混凝土构件烧伤严重，火场温度及构件表面温度约在1000℃以上，混凝土大面积脱落并露筋严重，部分构件有斜向裂缝或主筋弯折。在该区域内构件上取芯，芯样有因过火导致不成型或无规则裂缝，构件烧伤深度在15～55mm，有效截面损失较多。其中部分框架柱弯折断裂，构件承载力丧失，严重不符合国家现行标准要求，故区域内梁、板和柱构件均评定为d 类。严重影响安全，必须立即加固或拆除。

二类区域（中度烧伤区域），该区域混凝土构件，表面混凝土熏黑，浅层混凝土呈浅黄色，敲击声较闷，局部混凝土脱落，部分构件有斜向裂缝。烧伤深度在20～40mm，超过保护层厚度，受损类别为c 类，存在安全隐患，需要加固。部分框架柱、板敲击声较响亮，未见混凝土脱落和构件变形。构件受损类别为b 类。少数现浇梁板未过火，构件材料、性能未受到火灾影响不必采取措施。

填充墙体有粉刷脱落，砌块表面酥裂及开裂等，损伤评定为d 类，其余均为熏黑，表面粉刷少量或未脱落，损伤评定为b类或c类。