某在建高层住宅楼局部火灾后检测鉴定

黄世霖

摘要：火灾猛于虎！大多数火灾后的场景让人触目心惊，火灾直接危及人民生命及财产安全，造成极大的危害，同时，火灾对建筑结构的各类构件也产生不同程度的损伤，影响结构的安全性及耐久性。客观、有效的火灾后检测鉴定，能为灾后建筑结构的维修加固设计、施工提供准确、合理的依据，因此对火灾后建筑结构的检测鉴定工作尤为重要。本文结合工程实例对火灾后的建筑结构检测鉴定过程进行了阐述，为类似工程火灾后检测鉴定提供参考。

关键词：钢筋混凝土结构；火灾；检测；鉴定

一、工程概况

某高层在建住宅楼为地下2层地上31层框架剪力墙结构建筑，建筑面积25333.87m2（不含地下室），建筑高度93.85m。一层发生火灾时，主体结构施工至15层。一层剪力墙（柱）混凝土设计强度等级为C50，二层梁板混凝土设计强度等级为C25。

二、现场初步调查

据现场调查得知，起火原因为施工单位现场作业人员操作时未注意，造成火花飞溅到堆放在一层（1-6~1-7×1-F~1-M轴处）的挤塑聚苯板上，引起挤塑聚苯板燃烧，现场管理人员发现后便立即组织人员采用浇水方式进行灭火，火灾持续时间约10多分钟，火烧区域为1-4~1-10×1-F~1-S轴范围内的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁、板结构构件，灭火后，被火烧过的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁底、二层板底的混凝土表层局部有脱落的现象，火烧后结构现状如下图1所示，着火点及火烧区域如图2所示。由于灭火及时，火灾没有蔓延扩大太到更大的范围，过火面积约40m2。

图2、着火点及火烧区域

三、现场勘查及检测的主要内容

钢筋混凝土剪力墙、柱、梁、板作为钢筋混凝土结构的主要受力、传力构件，在遭受火灾高温影响后，构件会因烧灼产生损伤、变形、开裂、混凝土剥落、露筋等现象，影响材料的力学性能、连接状态，从而最终影响构件的承载能力。因此本次检测鉴定以火烧区域一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁、板构件的外观检查、构件混凝土强度（钻芯法）检测、构件钢筋取样检测、构件混凝土损伤层厚度量测、混凝土炭化检测为主要内容，依据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252：2009）进行火灾后结构构件鉴定评级。现场检测鉴定前应做好检测人员的安全防护措施，确保检测鉴定期间的人员安全。

四、现场勘查及检测结果

1、构件外观检查结果、构件表面过火温度推定及损伤区域测绘

根据起火点位置、现场可燃物数量及分布、火灾蔓延方向、火灾持续时间、构件表面混凝土烧伤后颜色及剥落程度等来判定构件表面过火温度，构件表面温度的判定如下：

一层剪力墙、剪力墙端柱：一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴）、一层混凝土墙（1-6~1-7×1-F轴）迎火面的火烧面积较大，几乎覆盖整幅墙体，表层混凝土有大面积剥落现象，连片剥落的面积分别约达13m2、4m2，混凝土剥落及损伤厚度分别约为5~37mm、10~42mm，最大剥落区面积均大于50×50cm2，火烧后的混凝土呈灰褐色（挤朔聚苯板燃烧产生的浓烟熏所致），一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴）中部有个别水平钢筋因混凝土剥落而导致的裸露现象，露筋长度约0.5m，锤击声音较闷、混凝土表面有较明显痕迹，局部混凝土酥碎，推定构件表面过火温度约为500℃~700℃；一层剪力墙端柱（1-4×1-N轴）顶部迎火面表层混凝土局部有轻微剥落现象，剥落面积约0.5m2，混凝土剥落及损伤厚度约5~9mm。火烧后的混凝土呈浅灰色。锤击声音响亮、混凝土表面不留下痕迹，推定构件表面过火温度约为300℃~500℃。剪力墙及墙端柱均未发现构件有开裂、变形等现象。

二层梁：二层梁（1-4~1-7×1-F轴）、二层梁（1-6×1-F~1-G轴）梁底及侧面迎火面表层混凝土局部有较严重剥落现象，连片剥落的面积分别约2.6m2、1.5m2，混凝土剥落及损伤厚度分别约为5~23mm、8~20mm，无露筋现象，火烧后的混凝土呈灰褐色（挤朔聚苯板燃烧产生的浓烟熏所致），锤击声音较闷、混凝土表面有较明显痕迹，局部混凝土酥碎，推定构件表面过火温度约为500℃~700℃；二层梁（1-4~1-7×1-M轴）、二层梁（1-4~1-7×1-N轴）梁底及侧面迎火面表层混凝土局部有剥落现象，连片剥落的面积分别约0.5m2、2.1m2，混凝土剥落及损伤厚度分别约为7~10mm、5~8mm，二层梁（1-4~1-7×1-M轴）梁底个别箍筋有因混凝土剥落而导致的裸露现象，露筋长度约0.15m，火烧后的混凝土呈灰白色，略显浅红色，锤击声音较闷、混凝土表面有较明显痕迹，局部混凝土酥碎，推定构件表面过火温度约为500℃~700℃；二层梁（1-4×1-J~1-N轴）、二层梁（1-5×1-N~1-S轴）梁底及侧面迎火面表层混凝土局部有轻微剥落现象，连片剥落的面积分别约0.35m2，0.8m2，混凝土剥落及损伤厚度分别约3~7mm、2~5mm无露筋现象，火烧后的混凝土呈浅灰色，略显粉红色，锤击声音响亮、混凝土表面不留下痕迹，推定构件表面过火温度约为300℃~500℃。梁构件均未发现构件有开裂、变形等现象。

二层板：二层板（1-4~1-6×1-F~1-M轴）、二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）、二层板（1-6~1-7×1-G~1-M轴）板底迎火面的火烧面积较大，表层混凝土有大面积剥落现象，连片剥落的面积分别约达12.0m2、1.9m2、2.0m2，分别约占整块板底面积的90%、100%、57%，混凝土剥落及损伤厚度分别约8~15mm、5~16mm、5~14mm，板底钢筋有因混凝土剥落而导致的裸露现象，露筋面积分别约4.8m2、0.56m2、0.63m2，火烧后的混凝土呈灰褐色（挤朔聚苯板燃烧产生的浓烟熏所致）锤击声音较闷、混凝土表面有较明显痕迹，局部混凝土酥碎，推定构件表面过火温度约为500℃~700℃；二层板（1-4~1-7×1-M~1-N轴）板底迎火面的火烧面积较大，表层混凝土有大面积剥落现象，连片剥落的面积约达3.5m2，约占整块板底面积的71%，混凝土剥落及损伤厚度约6~11mm，无露筋现象，火烧后的混凝土呈浅灰白色，略显浅红色，锤击声音较闷、混凝土表面有较明显痕迹，局部混凝土酥碎，推定构件表面过火温度约为500℃~700℃；二层板（1-7~1-10×1-J~1-S轴）、二层板（1-4~1-5×1-N~1-S轴）、二层板（1-5~1-7×1-N~1-S轴）板底表层混凝土局部有轻微剥落现象，连片剥落的面积分别约1.3m2、0.9m2、1.6m2，分别约占整块板底面积的19%、14%、7%，剥落混凝土厚度分别约3~6mm、4~8mm、6~9mm，无露筋现象，火烧后的混凝土呈浅灰色，略显粉红色，锤击声音响亮、混凝土表面不留下痕迹，推定构件表面过火温度约为300℃~500℃。板构件均未发现构件有开裂、变形等现象。

根据现场勘查结果，损伤及温度分布区域如下图3所示：

图3、损伤及温度分布区域

2、火烧区域构件混凝土强度检测

一层剪力墙取芯：对该工程火烧区域范围内的一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴），选择有代表性的火烧相对较严重的中、上部位钻取3个芯样，以了解火烧相对较严重部位的混凝土芯样抗压强度值是否满足原混凝土设计强度等级要求；由于该剪力墙为主要承重构件，不宜在该构件中钻取过多的芯样，以免对结构造成过大损伤，在相邻的一层人防混凝土墙（1-6~1-7×1-F轴）下部再钻取3个芯样，以了解火烧较轻部位的混凝土芯样抗压强度值是否满足原混凝土设计强度等级要求。

二层板取芯：对该工程火烧区域为1-4~1-10×1-F~1-S轴范围内的二层板构件，选择有代表性的火烧相对较严重的二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）钻取2个芯样，在二层板（1-6~1-7×1-G~1-M轴）钻取1个芯样，以了解火烧相对较严重部位的混凝土芯样抗压强度值是否满足原混凝土设计强度等级要求；选择有代表性的火烧相对较轻的二层板（1-4~1-7×1-M~1-N轴）钻取3个芯样，以了解火烧相对较轻部位的混凝土芯样抗压强度值是否满足原混凝土设计强度等级要求。

芯样加工及试验：本次现场共钻取6个剪力墙混凝土原始芯样，6个楼板混凝土原始芯样。芯样加工时切除表面损伤层约10~30mm。其中在一层剪力墙（1-6~1-7×1-F轴）的下部位钻取的3个原始芯样，加工后每个原始芯样分别得到2个芯样（近火端、远火端）；在一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴）的中、中上、上部位钻取的3个原始芯样，加工后分别得到1个芯样（近火端）、2个芯样（近火端、远火端）、2个芯样（近火端、远火端）；在二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）钻取2个原始芯样、在二层板（1-6~1-7×1-G~1-M轴）钻取1个原始芯样、二层板（1-4~1-7×1-M~1-N轴）钻取3个原始芯样，加工后均分别得到1个芯样。各个芯样抗压强度值如下表所示：

因芯样抗压试验时须进行加工切平端面，从而切除了表面损伤层，因此，以上芯样抗压强度值仅代表未损伤的结构内部混凝土抗压强度，从检测结果看，所抽检的一层剪力墙构件芯样混凝土抗压强度值，均满足设计混凝土强度等级C50的要求，所抽检的二层板构件芯样混凝土抗压强度值，均满足设计混凝土强度等级C25的要求。这表面，火灾后构件内部混凝土强度仍满足设计混凝土强度等级的要求。

3、火烧区域构件钢筋取样试验

一层剪力墙取筋试验：根据现场实际情况，为了避免对主要承重构件造成过大二次损伤，本次针对该工程火烧区域为1-4~1-10×1-F~1-S轴范围内的一层剪力墙构件（1-7×1-F~1-J轴）不进行钢筋取样检测，仅在相邻的一层受力相对较小的人防入口的混凝土边墙（1-6~1-7×1-F轴下部近火端）上的迎火面抽取1组竖向受力钢筋（牌号为HRB400E直径为14mm，2根长度约500mm拉伸试件，2根长度约300mm弯曲试件），取出的钢筋表面完好，无锈蚀现象。经拉伸和弯曲试验，2根拉伸试件的屈服强度分别为476.1MPa、521.1MPa，抗拉强度分别为622.9MPa、665.9MPa，抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值分别为1.31、1.28，屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值分别为1.19、1.30，最大力下总伸长率分别为9.4%、11.1%，断裂特征均为延性断裂，2根弯曲试件的弯曲性能试验均为受弯曲部位表面无裂纹。

二层板取筋试验：针对该工程火烧区域为1-4~1-10×1-F~1-S轴范围内的选取受火烧相对较严重的二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）、二层板（1-6~1-7×1-G~1-M轴），从其板底部混凝土剥落、露筋部位，各抽取1组受力钢筋（每组2根长度约500mm拉伸试件，2根长度约300mm弯曲试件），取出的钢筋表面尚完好，无明显变形及锈蚀现象。经拉伸和弯曲试验，结果如下：

二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）板底受力钢筋：2根牌号为HRB400直径为8mm钢筋的屈服强度分别为586.8MPa、577.8MPa，抗拉强度分别为762.4MPa、770.9MPa，断后伸长率分别为27.5%、32.5%，断裂特征均为延性断裂，2根弯曲试件的弯曲性能试验均为受弯曲部位表面无裂纹。

二层板（1-6~1-7×1-G~1-M轴）板底受力钢筋：2根牌号为HRB400直径为6mm钢筋屈服强度分别为653.2MPa、653.2MPa，抗拉强度分别为805.3MPa、778.1MPa，断后伸长率分别为30.0%、26.7%，断裂特征均为延性断裂，2根弯曲试件的弯曲性能试验均为受弯曲部位表面无裂纹。

以上检测结果说明，虽然楼板的钢筋保护层厚度比较小，但是火灾持续时间约10多分钟，持续时间相对比较短，板底的混凝土保护层对钢筋还是有一定的保护作用。火灾后构件内部钢筋的力学性能退化不明显，钢筋力学性能及弯曲性能仍然符合规范要求。

4、火烧区域构件混凝土损伤层厚度量测

根据现场实际情况，在现场对火烧区域内受损的剪力墙、一层剪力墙端柱、梁、板选择有代表性的部位采用开凿、钻芯后孔洞观察混凝土颜色等方法进行损伤层厚度量测，以了解构件的受损程度。本次选择较有代表性的受损相对较严重的构件为一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴）、二层梁（1-4~1-7×1-F轴）、二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴），其损伤层厚度如下：

一层剪力墙（1-7×1-F~1-J轴）损伤层厚度：5mm~37mm之间；

二层梁（1-4~1-7×1-F轴）损伤层厚度：5mm~23mm之间；

二层板（1-6~1-7×1-F~1-G轴）损伤层厚度：5mm~16mm之间。

5、火烧区域混凝土炭化情况检测

本次对该工程火烧区域范围内的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层板结构构件迎火面的碳化深度进行抽检，以此了解火烧后钢筋的混凝土保护层的碳化情况，以判断火灾对表面混凝土耐久性的影响程度。现场检测依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）进行。由于构件经火烧灼后导致其表层混凝土大面积或局部剥落，本次所测的混凝土碳化深度为构件表层混凝土剥落后的构件碳化深度，检测结果如下表所示，从检测结果来看，混凝土剥落后的构件表面碳化深度较小，说明火灾未造成混凝土的严重碳化，对结构耐久性影响不大。

五、火灾后结构构件的鉴定评级

1、初步鉴定评级

根据构件烧灼损伤、变形、开裂（或断裂）程度及上述勘查检测结果，初步评定该工程火烧区域范围内的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层板结构构件的损伤状态等级，结果详见下表。

2、结构构件承载力验算及详细鉴定评级

根据一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁、板构件混凝土强度检测结果、钢筋原材力学与工艺性能检测结果、损伤层厚度及碳化深度的检测结果，按以下条件进行计算复核：火灾对截面的影响基本在混凝土保护层范围以内，构件内部混凝土强度及钢筋力学性能满足设计及相关标准规范要求，经验算，火烧区域范围内的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁、板结构构件经修复损伤层混凝土后承载力仍达到原设计要求。细鉴定评级详见下表。

六、建议

1、根据对该工程火烧区域范围内的一层剪力墙、一层剪力墙端柱及二层梁板结构构件火灾后的检测鉴定结果，委托有资质的设计单位对火烧区域的结构构件进行加固设计，再委托有资质的施工单位对火烧区域的结构构件按照加固设计进行加固施工。

2、对该工程在钻芯过程中所形成的孔洞，先将孔洞内壁凿毛，用掺微膨胀剂的细石混凝土（混凝土设计强度高一个等级）填灌密实。

3、对该工程在检测过程中切取的剪力墙竖向受力、板底受力钢筋，在对剪力墙、板构件进行加固处理前，应用相同牌号的钢筋采用搭接焊接牢固。

七、结语

本文通过对某在建高层住宅楼火灾后进行检测鉴定的过程进行了阐述、分析及评级，为加固设计、施工提供了可靠依据，对建筑结构火灾后尽快恢复其使用功能具有重要意义。同时，本文的实例希望能为同类工程火灾后检测鉴定提供有用的思路和借鉴。

参考文献：

[1]火灾后建筑结构鉴定标准CECS252：2009

[2]王文明.新编建设工程无损检测技术发展与应用.北京：中国环境出版社，2013.9.

[3]袁海军、朱跃武.建设工程检测鉴定技术要点与典型案例.北京：中国水利水电出版社，2012.7.

[4]秦晓玲.某宾馆火灾后房屋结构检测鉴定.建筑与发展