李載紅

（中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)廈門宏業(yè)有限公司，福建 廈門 361015）

近年來，隨著國家城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，高層建筑越來越多，高層火宅事故時有發(fā)生，除了給住戶帶來較大人身財產(chǎn)損失，還對火災(zāi)所在樓層和相鄰層的結(jié)構(gòu)造成不同程度的破壞。如何消除相關(guān)方對于建筑結(jié)構(gòu)安全的擔(dān)心，降低社會負(fù)面影響，成為人們普遍關(guān)注的問題。

高層住宅的火災(zāi)發(fā)生具有不可預(yù)測性，也難以回避。基于此，筆者針對采取有效措施降低火災(zāi)造成的危害和損失進(jìn)行研究，提出：除了提高建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，盡可能減少火災(zāi)損失，還可以對災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測鑒定，客觀評估建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，并采取有效的修復(fù)加固措施，恢復(fù)受損建筑的使用功能。

1 火災(zāi)對建筑材料結(jié)構(gòu)的危害分析和評級標(biāo)準(zhǔn)

1.1 危害分析

混凝土在持續(xù)高溫作用下，其內(nèi)部將發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化，其中的脫水變化及化合物分解反應(yīng)將導(dǎo)致混凝土發(fā)生碳化反應(yīng)。具體來說，就是混凝土遭遇高溫作用后，水泥漿體的脫水、疏松及骨料晶型的轉(zhuǎn)變、疏化，將直接導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能發(fā)生退化。另外，在火災(zāi)過程中，構(gòu)件內(nèi)部鋼筋經(jīng)歷了高溫—降溫冷卻的過程，其力學(xué)性能將發(fā)生變化，需要加以關(guān)注。

建筑火災(zāi)的發(fā)生除了會給人們帶來生命財產(chǎn)的巨大損失，還會對建筑結(jié)構(gòu)安全造成影響?；馂?zāi)產(chǎn)生的高溫效應(yīng)會對建筑物結(jié)構(gòu)材料如鋼筋、砌體、混凝土的性能造成弱化和劣化，結(jié)構(gòu)較薄的樓板會出現(xiàn)開裂甚至坍塌。鋼筋和混凝土在高溫作用后可能誘發(fā)結(jié)構(gòu)混凝土的開裂，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。同時，經(jīng)驗表明：通過準(zhǔn)確有效地檢測鑒定，可以合理利用災(zāi)后結(jié)構(gòu)材料的剩余強(qiáng)度，對災(zāi)后建筑物采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施，實現(xiàn)重新投入使用的目的。

1.2 鑒定評級的標(biāo)準(zhǔn)

火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步鑒定評級，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件燒灼損傷、變形、開裂（斷裂）程度按下列標(biāo)準(zhǔn)評定損傷狀態(tài)等級[1]。

I 級：未遭受燒灼作用，未發(fā)現(xiàn)火災(zāi)及高溫造成的損傷，構(gòu)件材料、性能及安全狀況未受到火災(zāi)影響。

IIa級：輕微燒灼，未發(fā)現(xiàn)火災(zāi)及高溫造成的損傷，構(gòu)件材料、性能及其安全狀況受火災(zāi)影響不大。

IIb級：輕度燒灼，構(gòu)件材料及性能受到輕度影響，火災(zāi)尚不明顯影響構(gòu)件安全。

III 級：中度燒灼，構(gòu)件材料及性能受到明顯影響，火災(zāi)不明顯影響構(gòu)件安全。

IV 級：嚴(yán)重?zé)苹蚱茐?，結(jié)構(gòu)倒塌或構(gòu)件倒塌，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力完全喪失或大部分喪失，危及結(jié)構(gòu)安全。

2 工程案例概況

本文所述工程案例所在樓盤位于某市中心。該樓盤為地上49 層的高層住宅建筑，其結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，樓蓋、屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板體系，于2015 年12 月竣工。

2021 年某日，該建筑19 層發(fā)生火災(zāi)，起火部位為某戶次臥，而后火勢快速向其他房間蔓延成災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)時間約4 h，過火面積約113 m2。

3 災(zāi)后檢測鑒定

為了解本次火災(zāi)對該層及相鄰層建筑結(jié)構(gòu)造成的損傷及影響程度，對其進(jìn)行火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)初步鑒定，并根據(jù)該建筑火災(zāi)后的現(xiàn)場調(diào)查及對受損混凝土構(gòu)件的檢測結(jié)果，對該建筑過火區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受損構(gòu)件的初步鑒定評級，為后續(xù)加固維護(hù)提供準(zhǔn)確可靠的設(shè)計依據(jù)。

3.1 火作用調(diào)查與分析

3.1.1 火作用調(diào)查

火災(zāi)起火部位為該戶次臥，而后火勢快速向其他房間蔓延，持續(xù)時間約為4 h?；馂?zāi)造成該戶的裝修裝飾、家具家電、建筑構(gòu)件等均有不同程度煙熏和損壞，所有房間部位均有過火燃燒現(xiàn)象，過火面積約113 m2。本次火災(zāi)由消防隊采用冷水噴灑方式滅火。

3.1.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面溫度推斷

火災(zāi)起火點處的次臥樓板、剪力墻構(gòu)件混凝土酥松，大面積剝落，且出現(xiàn)明顯開裂，錘擊聲發(fā)??；主臥、客廳出現(xiàn)混凝土較大范圍剝落、構(gòu)件開裂等現(xiàn)象；廚房家具家電、吊頂及混凝土構(gòu)件被熏黑燒損，部分混凝土構(gòu)件角部剝落。根據(jù)火場殘留物狀況等資料，以及各部位混凝土構(gòu)件火災(zāi)后表面特征，依據(jù)《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》 T/CECS 252-2019 規(guī)定[2]，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件（19 層剪力墻、20層混凝土梁板）的表面溫度推定，結(jié)果為：次臥＞800℃，主臥700～800℃，客廳700～800℃，餐廳500～700℃。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)狀檢測

3.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件燒灼損傷狀況檢查

火災(zāi)期間，火災(zāi)溫度呈一定角度向上分布，因此該戶內(nèi)部各構(gòu)件表面溫度分布規(guī)律為：19 層樓面溫度最低，19 層墻次之，20 層梁底、板底、門窗洞口過梁處溫度最高，因此火災(zāi)區(qū)域內(nèi)頂板通常受損最嚴(yán)重，不同火災(zāi)溫度區(qū)域內(nèi)頂板的損傷程度也不一樣。根據(jù)此特點，結(jié)合殘留物燒損特征，對該戶各區(qū)域的墻、梁、板構(gòu)件進(jìn)行了構(gòu)件燒灼損傷狀況檢查[3]。

3.2.2 結(jié)構(gòu)材料性能檢測、評估

3.2.2.1 混凝土強(qiáng)度鉆芯檢測

根據(jù)火災(zāi)受損的不同程度，在該戶室內(nèi)抽取4 個剪力墻、2 根梁及2 塊樓板，采用鉆芯法對火災(zāi)后構(gòu)件的砼強(qiáng)度進(jìn)行檢測，試驗前剔除芯樣外表面15 mm 以上厚度。

根據(jù)試驗結(jié)果，本次所取8 個混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度換算值在39.6～59.6 MPa，剔除表面損傷層后的抗壓強(qiáng)度仍可滿足對應(yīng)構(gòu)件部位設(shè)計值要求。

3.2.2.2 鋼筋力學(xué)性能檢測

現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示，部分樓板板底混凝土有較大面積脫落、鋼筋外露。在現(xiàn)場抽取1 組4 根鋼筋，進(jìn)行鋼筋力學(xué)性能試驗，檢測結(jié)果為：屈服強(qiáng)度339 MPa、抗拉強(qiáng)度461～468 MPa、斷后伸長率40.5%～41%，彎曲性能合格，試驗檢測結(jié)果符合該建筑設(shè)計時HPB235 鋼筋性能要求。

3.2.3 混凝土性能受影響層厚度檢測

根據(jù)相關(guān)研究資料，結(jié)合規(guī)范規(guī)定，可采用碳化深度測試的方法來進(jìn)行火災(zāi)后混凝土性能受影響層厚度的檢測。現(xiàn)場鉆取部分代表性混凝土芯樣，對中破開后檢測其碳化深度平均值，作為芯樣所在部位混凝土性能受影響層厚度的判定值：20 層梁（F，3～4）構(gòu)件混凝土性能受影響層厚度的判定值取為10.4 mm，20 層梁（D，4～5）構(gòu)件混凝土性能受影響層厚度判定值取為10.2 mm，二者均未超過梁構(gòu)件設(shè)計保護(hù)層厚度。

3.2.4 火災(zāi)后受影響層抗壓強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度的折減系數(shù)

依據(jù)《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》 T/CECS 252-2019 規(guī)定[2]，結(jié)合前述構(gòu)件表面最高溫度推斷結(jié)果，對該戶各部位混凝土受影響層抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)進(jìn)行推定，并對該戶各部位混凝土構(gòu)件鋼筋高溫冷卻后屈服強(qiáng)度進(jìn)行評估，給出相應(yīng)強(qiáng)度折減系數(shù)，供后續(xù)加固設(shè)計參考，見表1。

表1 混凝土受影響層抗壓強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度的折減系數(shù)

3.3 檢測鑒定結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場檢查及統(tǒng)計分析結(jié)果，該戶過火區(qū)域范圍內(nèi)共計包含18 根梁、9 塊板、7 段剪力墻，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損初步鑒定結(jié)果如下。

初步鑒定評為IIa級的構(gòu)件為：20 層梁（1/D，1～1/1）（4，1/C～D）；20 層板（1～1/1，D～1/D），對該類構(gòu)件，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施。

初步鑒定評為IIb級的構(gòu)件為：20 層梁（0/1，C～D）（C，1～2），對該類構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)受損程度采取提高耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施。

其余混凝土構(gòu)件的初步鑒定評級均為III 級、IV級，對該類構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)受損程度采取相應(yīng)加固措施。對于20 層板(4～5，E～F），其初步鑒定評級為IV級，建議拆除該塊樓板后重新澆筑。

4 火災(zāi)鑒定后的修復(fù)加固

4.1 優(yōu)選修復(fù)加固方法

高層建筑火災(zāi)后的補(bǔ)強(qiáng)加固方法主要有加大截面加固法、外部粘貼鋼板加固法、粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法等[4]，見表2。不管運(yùn)用哪種方法，都應(yīng)結(jié)合火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的實際受損情況，注重現(xiàn)場使用的有效性，必要時可以組合使用不同的加固設(shè)計方案。

表2 高層建筑火災(zāi)后的補(bǔ)強(qiáng)加固方法及其優(yōu)缺點

4.2 合理確定修復(fù)加固方案

為確保補(bǔ)強(qiáng)加固的效果，應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位與施工單位對該戶過火區(qū)域范圍內(nèi)的受損構(gòu)件進(jìn)行處理，根據(jù)構(gòu)件初步鑒定評級結(jié)果，分別實施相應(yīng)的修復(fù)加固措施。

4.2.1 梁結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固

本項目梁結(jié)構(gòu)鑒定評級結(jié)果、對應(yīng)的構(gòu)件部位及修復(fù)加固方案見表3。

表3 梁結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固方案

4.2.2 板、墻結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方案

本項目板、墻結(jié)構(gòu)鑒定評級結(jié)果、對應(yīng)的構(gòu)件部位及修復(fù)方案見表4。

表4 板、墻結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固方案

4.3 火災(zāi)后修復(fù)加固效果評價

該高層住宅建筑遭受火災(zāi)后，相應(yīng)的受損構(gòu)件綜合采用上述修復(fù)加固方案進(jìn)行處理。

完成現(xiàn)場施工作業(yè)后，各項指標(biāo)經(jīng)檢測均能滿足設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期的處理效果。受災(zāi)建筑樓層按期恢復(fù)使用，降低了社會負(fù)面影響，各相關(guān)方評價良好。

5 結(jié)束語

房屋建筑在遭受火災(zāi)后，應(yīng)及時開展相應(yīng)的調(diào)查和檢測鑒定工作，以了解火災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)造成的損傷及影響程度，給出明確的鑒定結(jié)論和處理建議，為后續(xù)修復(fù)加固提供可靠的設(shè)計依據(jù)。準(zhǔn)確有效地檢測鑒定有利于編制因地制宜、科學(xué)合理的修復(fù)加固方案；同時，嚴(yán)格執(zhí)行和落實修復(fù)加固方案，可讓遭受火災(zāi)導(dǎo)致?lián)p壞的建筑有效恢復(fù)正常使用功能，盡快重新投入使用。

提高結(jié)構(gòu)防火設(shè)計的等級標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)材料耐火性能檢測，對降低住宅建筑特別是高層建筑的火災(zāi)受損風(fēng)險而言至關(guān)重要。選用耐火等級高的施工和裝修材料，有助于延緩火災(zāi)的發(fā)展速度，減輕對建筑結(jié)構(gòu)的破壞程度，將事故影響降到最低。