火灾后房屋结构的检测
1、工程概况
某建筑物为六层框架结构，建于20世纪90年代，建筑面积约2760m2，楼板为预制钢筋混凝土板。该建筑物首层为生产车间，二层至五层为库房。2017年6月25日晚18时左右，该建筑物首层由于工人操作不当引发火灾，火灾对该建筑物首层主体结构造成不同程度的损伤，为了给建筑物的后续使用提供可靠依据，对火灾后建筑物的安全性进行检测鉴定。
2、检测鉴定基本流程
接受受灾单位委托→到现场进行初步查勘，了解火灾原因，最初着火点，火灾现场燃烧物，火灾持续时间，消防救火时间等，同时调阅该建筑物的设计施工档案→根据现场初步查勘制定火灾检测鉴定方案，确定检测鉴定方法→检测鉴定方案和业主单位，后续加固设计及施工单位进行沟通，这点非常重要，我们鉴定的目的就是为了后续加固施工服务的，因此检测鉴定方案最好得到他们的认可，否则可能会对后续加固设计施工产生不利影响→检测鉴定前的再次现场查勘，主要是了解现场是否进行了相关的卸载，有无比较紧急的安全隐患等，一般建议要先把相关荷载卸除，同时对安全隐患进行临时处理，确保在鉴定过程中检测人员的安全→检测鉴定工作按制定的方案实施→出具检测鉴定报告，并同时和加固设计单位进行充分沟通交流。
3、火宅后房屋检测鉴定
3.1检测内容
根据该房结构特点、火灾后构件实际情况以及相关规范的要求，制定详细的检测方案，主要检测内容如下：对火场最高温度进行推定；抽样检测混凝土损伤深度及抗压强度等；房屋损伤破坏状况调查及火灾后结构构件的初步鉴定评级；根据现场检测结果和有关资料对结构受损情况进行评估；提供包含上述内容的检测与评估报告。
3.2火场温度推定
根据现场调查情况，分别从燃烧时间、结构构件表面特征、燃烧残留物烧损特征三个方面对火灾现场温度进行推断：火灾持续了1.5h左右，取旺火燃烧时间为45min～60min。根据ISO834火灾时间-温度曲线估算火灾室内温度应该在800℃～900℃；部分结构构件混凝土表面显粉红色、浅黄色，钢筋外露，残留混凝土表面起鼓、局部疏松，根据火灾后结构表面特征判断火灾温度>800℃；现场发现钢支架扭曲变形，由材料的变态温度可以推定火灾温度≥800℃。根据以上综合分析判断，火灾室内最高温度应在800℃～900℃。
3.3混凝土构件强度检测
火灾时混凝土柱、梁表面温度迅速升高，在灭火过程中，框架柱、梁表面温度骤降，造成部分框架柱、梁表面混凝土出现酥裂、脱落，因此不适于采用回弹法检测混凝土柱、梁混凝土强度。依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：2007），采用钻芯法对该建筑物首层混凝土构件过火后混凝土强度进行检测，现场随机抽取芯样15组。芯样切除烧伤区域，通过试验，构件混凝土强度最低值为17.5MPa，最大值34.9MPa，混凝土强度检测结果离散型较大。
3.4结构构件的截面尺寸、钢筋配置及受损构件钢筋力学性能检测
现场随机抽取12个混凝土构件，经过对钢筋混凝土柱、梁截面尺寸进行复核，原构件尺寸符合设计要求；利用喜利德钢筋测定仪，通过无损检测与剔凿检测结合对构件钢筋型号、规格、数量进行检测，结果表明其钢筋配置满足设计要求。火灾造成首层框架柱、混凝土梁混凝土剥落，钢筋严重外露。为了解火灾对构件钢筋性能的影响，检测过程中对框架柱、梁部分钢筋进行了取样，对钢筋进行力学性能试验，试验结果表明钢筋的伸长率及冷弯试验指标满足规范要求，钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低，受损严重的构件，钢筋屈服强度损失最大达12%。
3.5预制板及构件变形、构件表面损伤深度检测
该建筑物楼板采用预制混凝土楼板，火灾时预制楼板升温较快，主筋为低碳冷拔钢丝，冷加工中所提高的钢筋抗拉强度，随着温度的升高而逐渐减少，产生了应力损失，同时烧伤导致混凝土板底碳化深度增大，钢筋和混凝土的粘结力降低。现场部分预制板出现混凝土爆裂、脱落，楼板出现裂缝和变形，已严重影响了预制楼板的承载力及耐久性。
检测过程中，对首层严重损伤区的混凝土框架梁进行了变形测量，为了消除施工偏差影响，对火灾最严重部位混凝土梁与火灾影响较小部位混凝土梁的挠度进行比较分析，结果表明受灾严重部位的混凝土梁挠度满足规范规定的挠度限值。对受损较严重部位的柱、梁的损伤深度进行检测，一方面通过构件上钻取的小芯样中表面与内部混凝土的颜色及外观差异进行判断，另一方面敲掉构件表面的疏松层至质地坚硬处，采用角磨机去掉疏松层后的构件表面进行打磨处理至正常混凝土颜色，量取构件的损伤深度。经检测，混凝土梁表面最大深度为50mm，框架柱表面最大损伤深度为55mm，均超过钢筋保护层厚度。
3.6承载力验算及鉴定分析
由于火灾造成构件混凝土强度降低，钢筋抗拉强度损失，部分构件混凝土表面损伤造成截面损失，因此造成部分构件甚至整体结构的承载能力降低。为了分析火灾对整个上部结构的影响程度，根据本次火灾中构件的实际损伤状况、构件剩余混凝土强度、构件钢筋配置及钢筋性能检测结果，按照国家现行有关规范，采用中国建筑科学研究院开发的“PKPM”结构设计软件对该建筑物上部结构承载力按照受火灾前和受火灾后分别进行复核验算，以判定结构承载力受损后的下降程度，为后续的加固处理提供可靠的依据。
在对受损后的结构验算中，首层混凝土强度按照C20进行计算，另外根据受灾部位钢筋检验结果，虽然钢筋的伸长率及冷弯试验等力学性能仍满足有关规范要求，但是钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低，受损严重的构件，钢筋屈服强度损失最大达12%，因此验算时钢筋强度按12%的损失考虑。此外，首层混凝土构件尺寸按减去损伤厚度后考虑，验算的其它参数与原设计和现行规范的要求相同。结构承载力验算结果表明，受损后首层部分框架柱承载力不满足规范要求，部分混凝土梁跨中受弯承载力不满足规范要求。
4、结语
通过对该建筑物火灾后的检测鉴定，我们充分认识了火灾在导致建筑结构中混凝土强度及钢筋力学性能降低的同时，还会使混凝土局部开裂，使钢筋防锈能力下降，钢筋与混凝土间的粘结力减小等等，这些不利因素均给建筑结构的安全性及耐久性产生非常不利的影响。通过鉴定，能可靠地对火灾后建筑物的整体性能作出评价，这为火灾后该建筑物的加固处理提供了可靠的依据，还对决策者果断处理灾后建筑物、尽快恢复其使用功能有重要意义，同时，大量工程实践积累起来的经验，可以进一步促进国家相关火灾鉴定标准的制定实施。
某建筑物为六层框架结构，建于20世纪90年代，建筑面积约2760m2，楼板为预制钢筋混凝土板。该建筑物首层为生产车间，二层至五层为库房。2017年6月25日晚18时左右，该建筑物首层由于工人操作不当引发火灾，火灾对该建筑物首层主体结构造成不同程度的损伤，为了给建筑物的后续使用提供可靠依据，对火灾后建筑物的安全性进行检测鉴定。
2、检测鉴定基本流程
接受受灾单位委托→到现场进行初步查勘，了解火灾原因，最初着火点，火灾现场燃烧物，火灾持续时间，消防救火时间等，同时调阅该建筑物的设计施工档案→根据现场初步查勘制定火灾检测鉴定方案，确定检测鉴定方法→检测鉴定方案和业主单位，后续加固设计及施工单位进行沟通，这点非常重要，我们鉴定的目的就是为了后续加固施工服务的，因此检测鉴定方案最好得到他们的认可，否则可能会对后续加固设计施工产生不利影响→检测鉴定前的再次现场查勘，主要是了解现场是否进行了相关的卸载，有无比较紧急的安全隐患等，一般建议要先把相关荷载卸除，同时对安全隐患进行临时处理，确保在鉴定过程中检测人员的安全→检测鉴定工作按制定的方案实施→出具检测鉴定报告，并同时和加固设计单位进行充分沟通交流。
3、火宅后房屋检测鉴定
3.1检测内容
根据该房结构特点、火灾后构件实际情况以及相关规范的要求，制定详细的检测方案，主要检测内容如下：对火场最高温度进行推定；抽样检测混凝土损伤深度及抗压强度等；房屋损伤破坏状况调查及火灾后结构构件的初步鉴定评级；根据现场检测结果和有关资料对结构受损情况进行评估；提供包含上述内容的检测与评估报告。
3.2火场温度推定
根据现场调查情况，分别从燃烧时间、结构构件表面特征、燃烧残留物烧损特征三个方面对火灾现场温度进行推断：火灾持续了1.5h左右，取旺火燃烧时间为45min～60min。根据ISO834火灾时间-温度曲线估算火灾室内温度应该在800℃～900℃；部分结构构件混凝土表面显粉红色、浅黄色，钢筋外露，残留混凝土表面起鼓、局部疏松，根据火灾后结构表面特征判断火灾温度>800℃；现场发现钢支架扭曲变形，由材料的变态温度可以推定火灾温度≥800℃。根据以上综合分析判断，火灾室内最高温度应在800℃～900℃。
3.3混凝土构件强度检测
火灾时混凝土柱、梁表面温度迅速升高，在灭火过程中，框架柱、梁表面温度骤降，造成部分框架柱、梁表面混凝土出现酥裂、脱落，因此不适于采用回弹法检测混凝土柱、梁混凝土强度。依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：2007），采用钻芯法对该建筑物首层混凝土构件过火后混凝土强度进行检测，现场随机抽取芯样15组。芯样切除烧伤区域，通过试验，构件混凝土强度最低值为17.5MPa，最大值34.9MPa，混凝土强度检测结果离散型较大。
3.4结构构件的截面尺寸、钢筋配置及受损构件钢筋力学性能检测
现场随机抽取12个混凝土构件，经过对钢筋混凝土柱、梁截面尺寸进行复核，原构件尺寸符合设计要求；利用喜利德钢筋测定仪，通过无损检测与剔凿检测结合对构件钢筋型号、规格、数量进行检测，结果表明其钢筋配置满足设计要求。火灾造成首层框架柱、混凝土梁混凝土剥落，钢筋严重外露。为了解火灾对构件钢筋性能的影响，检测过程中对框架柱、梁部分钢筋进行了取样，对钢筋进行力学性能试验，试验结果表明钢筋的伸长率及冷弯试验指标满足规范要求，钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低，受损严重的构件，钢筋屈服强度损失最大达12%。
3.5预制板及构件变形、构件表面损伤深度检测
该建筑物楼板采用预制混凝土楼板，火灾时预制楼板升温较快，主筋为低碳冷拔钢丝，冷加工中所提高的钢筋抗拉强度，随着温度的升高而逐渐减少，产生了应力损失，同时烧伤导致混凝土板底碳化深度增大，钢筋和混凝土的粘结力降低。现场部分预制板出现混凝土爆裂、脱落，楼板出现裂缝和变形，已严重影响了预制楼板的承载力及耐久性。
检测过程中，对首层严重损伤区的混凝土框架梁进行了变形测量，为了消除施工偏差影响，对火灾最严重部位混凝土梁与火灾影响较小部位混凝土梁的挠度进行比较分析，结果表明受灾严重部位的混凝土梁挠度满足规范规定的挠度限值。对受损较严重部位的柱、梁的损伤深度进行检测，一方面通过构件上钻取的小芯样中表面与内部混凝土的颜色及外观差异进行判断，另一方面敲掉构件表面的疏松层至质地坚硬处，采用角磨机去掉疏松层后的构件表面进行打磨处理至正常混凝土颜色，量取构件的损伤深度。经检测，混凝土梁表面最大深度为50mm，框架柱表面最大损伤深度为55mm，均超过钢筋保护层厚度。
3.6承载力验算及鉴定分析
由于火灾造成构件混凝土强度降低，钢筋抗拉强度损失，部分构件混凝土表面损伤造成截面损失，因此造成部分构件甚至整体结构的承载能力降低。为了分析火灾对整个上部结构的影响程度，根据本次火灾中构件的实际损伤状况、构件剩余混凝土强度、构件钢筋配置及钢筋性能检测结果，按照国家现行有关规范，采用中国建筑科学研究院开发的“PKPM”结构设计软件对该建筑物上部结构承载力按照受火灾前和受火灾后分别进行复核验算，以判定结构承载力受损后的下降程度，为后续的加固处理提供可靠的依据。
在对受损后的结构验算中，首层混凝土强度按照C20进行计算，另外根据受灾部位钢筋检验结果，虽然钢筋的伸长率及冷弯试验等力学性能仍满足有关规范要求，但是钢筋屈服强度相比钢筋设计值有所降低，受损严重的构件，钢筋屈服强度损失最大达12%，因此验算时钢筋强度按12%的损失考虑。此外，首层混凝土构件尺寸按减去损伤厚度后考虑，验算的其它参数与原设计和现行规范的要求相同。结构承载力验算结果表明，受损后首层部分框架柱承载力不满足规范要求，部分混凝土梁跨中受弯承载力不满足规范要求。
4、结语
通过对该建筑物火灾后的检测鉴定，我们充分认识了火灾在导致建筑结构中混凝土强度及钢筋力学性能降低的同时，还会使混凝土局部开裂，使钢筋防锈能力下降，钢筋与混凝土间的粘结力减小等等，这些不利因素均给建筑结构的安全性及耐久性产生非常不利的影响。通过鉴定，能可靠地对火灾后建筑物的整体性能作出评价，这为火灾后该建筑物的加固处理提供了可靠的依据，还对决策者果断处理灾后建筑物、尽快恢复其使用功能有重要意义，同时，大量工程实践积累起来的经验，可以进一步促进国家相关火灾鉴定标准的制定实施。
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