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某公司厂房轻钢结构火灾后安全检测报告

2018-12-04 17:46:32 结构检测中心 阅读

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  某公司厂房轻钢结构火灾后安全检测报告

 

  【摘要】位于上海市宝山区富联三路28 号的上海杰尔曼尼家具制造有限公司发生火灾,造成上海沪泰实业公司租赁给上海杰尔曼尼家具制造有限公司的一期厂房1 和一期厂房2房屋部分受损。为了解火灾对房屋结构造成的影响,故需对该结构进行一次严格的检测和安全性评定。

 

  1 检测概述

  2012年 10月 10日 23时 11分许,位于上海市宝山区富联三路 28号的上海杰尔曼尼家具制造有限公司发生火灾,造成上海沪泰实业公司租赁给上海杰尔曼尼家具制造有限公司的一期厂房 1和一期厂房 2房屋部分受损。

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  2 现场检测

  2.1 房屋基本情况调查

  一期厂房 1和 2建造于 2005年,由上海汤正规划建筑设计有限公司设计,抗震设防烈度为七度,场地类别为 Ⅳ类,三级框架,原始设计资料基本齐全。其中一期厂房 1平面形式呈矩形,总长 96.24m,总宽 30.24m,建筑面积 8033m2,现为三层框架结构,一至三层层高分别为 4.5m、4.5m和 4m,屋顶高度 13.0m。

  采用柱下条形基础,地基土为粉质粘土,基础埋深 1.8m。采用现浇楼屋盖,三层局部加建轻钢屋盖。屋面采用刚性防水层。一期厂房 2平面形式呈矩形,总长72.48m,总宽 36.48m,建筑面积 5299m2,现为二层框架结构,层高为 4.5m,屋顶高度 9.0m。采用柱下条形基础,地基土为粉质粘土,基础埋深 1.8m。采用现浇楼屋盖,屋面采用刚性防水层。

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  2.2 火灾情况调查

  根据上海市宝山区公安消防支队火灾事故认定书(沪宝公消火认字【2012】第 0024号,出具日期:2012年 10月 23日),火灾的基本情况如下: 2012年 10月 10日 23时 11分许,位于上海市宝山区富联三路 28号的上海杰尔曼尼家具制造有限公司发生火灾,过火面积约 8000平方米,火灾造成厂区内部分建筑烧毁烧损,成品仓库内存放的家具等物品基本烧毁。未造成人员伤亡。起火原因为通电状态的电气线路短路起火,起火部位位于上海杰尔曼尼家具制造有限公司成品仓库三楼七号库(注:为本检测报告中一期厂房 1和 2之间的扩建厂房)内东北侧。经现场调查,扩建厂房系后加建,均为轻钢结构,耐火等级低,建筑之间设置通廊,未设置有效防火隔断,火势从起火点通过通廊蔓延至一期厂房 1各层、和一期厂房 2的二层。根据现场相关人员描述,火灾发生于 2012年 10月 10日 23时 11分许,至次日 2时 30分左右完全熄灭,持续时间 3个半小时左右。根据现场调查情况,一期厂房 1一层~二层均存在过火痕迹,具体情况如下:一层大部分区域燃烧严重,混凝土构件普遍存在表面颜色发黄,混凝土开裂、保护层脱落以及混凝土爆裂、钢筋外露等现象,大部分混凝土柱敲击声音发闷或较闷。轴 9~13×A~E区域内燃烧昀为严重,个别柱(轴 11×A等)约 1/3混凝土已经脱落,钢筋外露,基本评定该区域火场温度约为 700~800℃。轴 20~23×A~ C区域远离燃烧中心区域,热量外散较快,燃火温度较中心区域低,混凝土表面呈浅灰色,并出现细微开裂现象,且锤击混凝土表面声音响亮,基本评定该区域火场温度约为 300~500℃。除上述区域以外,其余混凝土构件表面出现土黄色或灰白色,混凝土表面出现开裂、混凝土脱落等现象,且锤击混凝土表面声音较闷,基本评定该区域火场温度约为 500~700℃。一层外墙为多孔砖墙,墙体出现表面粉刷脱落,斜向贯穿裂缝等现象。二层大部分区域燃烧严重,混凝土构件普遍存在表面颜色发黄,混凝土开裂、保护层脱落以及混凝土爆裂、钢筋外露等现象,部分混凝土柱敲击声音发闷或较闷。其中轴 9~13×A~E区域内燃烧昀为严重,基本评定该区域火场温度约为 700~800℃。轴 19~23×A~E区域由于热量外散的关系,燃火温度较中心区域低,混凝土表面呈浅灰色,混凝土表面呈现细微开裂现象,锤击柱表面声音响亮,基本评定该区域火场温度约为 300~500℃。除上述区域以外,混凝土构件表面颜色呈土黄色,混凝土敲击声音较闷,表面出现开裂等现象,区域火场温度约为 500~700℃。

  一期厂房 2底层未过火;二层的轻钢屋架全部烧毁变形塌落,其中心区域燃烧较严重,即轴 2-2~2-5×G~M、2-5~2-10×F~K及 2-10~2-12×H~K混凝土柱、梁(屋面)表面颜色呈黄色,存在混凝土保护层开裂,保护层脱落甚至部分柱顶有露筋,爆裂现象,锤击梁、柱表面声音发闷;混凝土楼板面层起拱开裂,该区域火场温度约为 500~700℃。除了以上中心区域外,其他区域因为热量外散的关系,燃火温度较中心部位低,混凝土柱表面呈灰青、浅灰、浅红色,存在少量细微开裂及保护层脱落现象,锤击柱表面声音响亮;填充墙普遍烧至粉刷层脱落,另外,墙面消防栓烧至变形。该区域火场温度约为<500℃。

  3房屋建筑及结构情况

  一期厂房 1为一幢两层厂房,建筑平面为矩形,东西长 96.24m,南北宽 24m;房屋轴线尺寸为 5.725m×7.5m、6.0m×7.5m,房屋一层层高 4.5m,二层层高 4.5m,加建层高 4m~6.5m(注:边跨至屋脊),室内外高差 0.3m。房屋总建筑面积约 8000m2,建筑平面示意图见图 1。房屋主体结构为多层混凝土框架结构,抗震等级为三级。楼面板,屋面板均为现浇板,板厚 120mm。混凝土强度等级为 C25。轴 14~15之间设置结构缝。±0.000以上采用加气混凝土砌块、M7.5混合砂浆砌筑。房屋基础为柱下条形基础,基底宽度 1.8m~2.5m,基础埋深-1.8m,垫层为 100厚素混凝土。

  一期厂房 2为两层厂房,建筑平面为矩形,东西长 72.48m,南北宽 36.48m,房屋一层层高 4.5m,二层层高 4.5m。房屋总建筑面积 5470m2,其建筑平面示意图见图 2。

  2.4房屋的倾斜检测

  根据建筑物周边实际情况,现场采用 TCR1202型全站仪对房屋周边能观测到的外墙角部竖向倾斜进行了测量。测量结果表明,一期厂房 1、2各测点倾斜率均小于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)的限值 4‰。

  2.5 构件变形测量

  采用水准仪对所检测房屋的火宅区域混凝土框架梁进行梁挠度测量,根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)及《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252:2009)对其进行评定,一期厂房 1二层梁 10/B~C、11/B~C、11/D~E、16/D~E、 20/A~B、21/B~C,屋面梁 8/D~E、18/D~E挠度大于《混凝土结构设计规范》(GB50007-2010)规定的允许挠度 [δ],而小于 2[δ]超出限值,评定为 Ⅱb级,即火灾后梁发生变形。

  2.6 房屋损伤状况的检测

  对厂房结构构件的损伤情况进行全面检测调查,一期厂房1 一层梁、柱、板损伤情况评定结果如图所示(二层、三层损伤评定结果略):

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  所有钢结构构件均烧毁、变形、塌落,损伤状态等级评定为: Ⅳ级。一期厂房 1和 2在过火区域内的墙面天棚粉饰层严重过火脱落;门、窗严重过火烧毁;房屋的电气线路、灯具、配电箱等电器设备严重过火烧毁;房屋主要消防设施过火烧毁。

  2.7 结构材料强度测试

  对厂房部分构件混凝土强度进行回弹抽样检测,检测了上部结构受火灾影响的混凝土构件,具体操作过程按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2011相关规定执行。另外,因受高温影响,按相关规定,检测人员对回弹值进行修正。一期厂房 1一二层强度评定分布见图 2-9、2-10。

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  3 结构承载能力鉴定分析

  本次检测的房屋为框架结构及部分钢结构,由于钢结构损坏严重已拆除,仅考虑混凝土构件的承载能力。根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252 : 2009)要求,对火灾后混凝土构件承载能力进行评级,评级时应考虑火灾对材料强度和构件变形的影响。

  3.1模型建立

  根据设计图纸和现场调查,根据房屋功能使用要求、荷载情况进行验算,计算程序采用中国建筑科学研究院 “PMCAD”、“SAT-8”程序对房屋进行分析验算。

  3.2结构材料强度

  (1)混凝土

  根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)“附录 F高温混凝土冷却后抗压强度折减系数”,混凝土抗压强度折减系数为 0.75~0.85。

  (2)钢筋

  根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)“附录 G高温冷却后钢筋强度折减系数”,钢筋强度折减系数为 0.9~0.95。

  (3)混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数

  根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)“附录 H高温自然冷却后混凝土弹性模量与混凝土粘结强度折减系数”,混凝土楼板钢筋粘结强度折减系数为 0~0.7,混凝土柱、梁钢筋粘结强度折减系数为 0.6~0.9。

  3.3计算结果

  通过计算各混凝土构件 Rf/γ0S值,对其进行承载力评定,结果如下:

  (1) 一期厂房 1

        框架柱、梁、板承载力评定结果,详见图 3-1~3-4:

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  4 汇总评定

  4.1 情况汇总

  通过对上述第 6、7节的汇总,本次委托检测的一期厂房 1和 2情况如下:

  (1)2012年 10月 10日火灾中,一期厂房 1和 2均不同程度受到火灾影响。除厂房 2底层未过火外,其余部位结构构件均受到一定损伤。一期厂房 2的钢屋架均已彻底烧毁变形塌落,现场已全部拆除。

  (2)根据火灾后构件外观特征及常见可燃物和不燃物的燃烧特性,按《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252 : 2009)进行评定,各厂房火场温度判别为:

  •一期厂房 1:一层轴 9~13×A~E区域 700~800℃,轴 20~23×A~C区域 300~500℃,其余部位为 500~700℃;二层轴 9~13×A~E区域 700~ 800℃,轴 20~23×A~E区域 300~500℃,其余部位为 500~700℃;三层 500~800℃。

  •一期厂房 2:二层轴 2-2~2-5×K~L、2-2~2-10×G~K、2-4~2-10×F~ G及 2-10~2-12×H~K区域 500~700℃,其余部位<500℃。

  (3)根据《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252 : 2009)要求,按结构构件烧灼损伤、变形、开裂(或断裂)程度,对各厂房结构构件损伤状况进行评定:

  •一期厂房 1:一层框架柱、二层梁、板评定为 Ⅱb级、Ⅲ级、Ⅳ级,其中轴 9~14区域较严重;二层框架柱、屋面梁、板评定为Ⅱb级、Ⅲ级、

  Ⅳ级,其中轴 9~14区域较严重。三层钢结构评为Ⅳ级。

  •一期厂房 2:一层未过火,二层板评定为 Ⅱa级、Ⅱb级。二层柱评定为 Ⅱa级、Ⅱb级、Ⅲ级,屋面梁评定为Ⅱa级、Ⅱb级,钢屋架Ⅳ级,其中轴 2-2~2-5×K~L、2-2~2-10×G~K、2-4~2-10×F~G及 2-10~ 2-12×H~K区域较严重。二层楼板评定为 Ⅱa级、Ⅱb级,其中,轴 2-2~ 2-5×H~M较严重。

  •一期厂房 1和 2在过火区域内的墙面天棚粉饰层严重过火脱落;门、窗严重过火烧毁;房屋的电气线路、灯具、配电箱等电器设备严重过火烧毁;房屋主要消防设施过火烧毁。

  (4)对主要结构构件的混凝土强度采用回弹法进行检测,结果显示,各厂房火灾区混凝土强度均有不同程度的降低,火灾越严重的区域降低越大;未过火区域混凝土强度基本满足设计要求。对结构钢筋采用里氏硬度法及取样检测法进行检测,结果显示:所检测钢筋的极限抗拉强度等级达到设计要求。

  (5)对房屋进行变形测量,其中各房屋倾斜率均在规范允许范围内,而在梁挠度测量中,一期厂房 1的部分二层和屋面梁的挠度现已超出限值,即火灾后梁发生变形。

  (6)对结构承载力计算,一期厂房 1、2均有部分构件承载力不满足要求。

  4.2 综合评定综合汇总一期厂房 1和 2的损伤调查的承载分析,综合评定如下:

  (1)一期厂房 1的各层结构综合评定详见图 4-1~4-3。

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  5 建议方案

  5.1 结构处理方案

  对一期厂房 1和 2的安全综合评定等级为 b级、c级、d级的各类构件,建议按如下方法进行加固处理:

  (1)框架柱加固

  框架柱加固基本原则是:将严重损伤的混凝土铲除掉,修补孔洞和缺损,采用等强原则对构件进行加同,保证构件原有承载力。加固前,将构件卸荷,使加固后新旧结构共同作用,获得更好的加固效果。损伤严重的混凝土柱,由于柱截面尺寸减小,加固时应设支撑,确保结构安全。混凝土柱加固类型分为三类:

  •对轻度损伤构件(评定为 b级柱):采用环氧树脂灌缝、修补处理。对于构件表面裂缝宽度>0.2mm时,必须采用环氧树脂压力灌缝;当裂缝宽度≤0.2mm时,可采用毛刷反复涂抹环氧树脂直至抹平。对于部分保护层剥落或疏松的柱表面,应凿除受损疏松的混凝土,然后采用 C30细石砼修补,并对新旧混凝土之间的界面进行处理。另外,可视计算结果,对部分构件采用碳纤维进行适当补强。

  对中度损伤构件(评定为 c级柱):可采用增大截面法或者外包钢结构加固。

  a)增大截面法:首先凿除原柱受损疏松的混凝土,然后在柱周边用同等级的细石混凝土作外包层。新旧混凝土结合面上应清洗干净,涂刷环氧砂浆或水泥浆,并设置锚筋,以增加结合力。截面尺寸加大应适当,不仅应满足计算要求,还应有足够尺寸放置附加钢筋,并顺利浇筑混凝土。外包层厚度不小于 80mm。在配置纵筋的同时应配置箍筋,其直径和间距应不小于原柱子的设计要求。以加配钢筋为主的柱子加固设计时,为了保证钢筋的正常工作,应根据不同的情况采用可靠的锚固措施。对于框架柱新增加的受力钢筋应通长布置,中间不得断开,即下端应伸至基础顶面并锚入基础,中间穿过各楼层,上端伸至楼板或屋面板表面,并与梁的主筋相互搭焊。

  b)外包钢结构加固法:外包型钢与柱之间应尽量结合紧密,常采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结,以使角钢与原构件能整体工作共同受力。施工过程中,应凿去结合面酥松层,直至完全露出坚实致密基层。在此基础上将结合面打磨平整,四角磨出小圆角,并用钢丝刷刷毛,用压缩空气吹净,角钢及箍筋结合面应除锈,并打磨出金属光泽,然后用丙酮、二甲苯等洗涤剂擦净。焊接缀板时,应用临时夹具紧固,以取得较好效果。型钢加固后还应涂刷防锈漆和防火涂料。

  •对严重损伤构件(评定为 d级柱):除采用增大截面法、外包钢结构加固法之外,或可根据实际情况采用局部构件拆除重做(即:构件受到实质性的破坏,已失去修复的可能性,应予以拆除,并替换新构件)。在施工中,拆换构件是项较为困难而复杂的工作,必须对施工方案进行周密考虑,防止发生新的破坏。

  (2)框架梁的加固

  框架梁加固方法同柱一样,分为三类:

  •对轻度损伤构件(评定为 b级梁):采用环氧树脂灌缝、修补处理,同时凿除疏松混凝土,用 C30细石砼修补。另外,可视计算结果,对部分构件采用碳纤维进行适当补强。

  •对中度损伤构件(评定为 c级梁):采用结构补强。首先凿掉烧疏和空鼓的砼,露出未损坏的坚硬砼,视验算结果,如剩余承载力足够,可仅包裹强度等级为 C30的细石砼恢复原截面尺寸而不加钢筋。若剩余承载力不足,需增设钢筋进行补强,即:在受损梁受拉区附加纵向受力筋以提高梁的抗弯承载力,但仅适用于跨中截面,一般将梁高增加 50~100mm,并增设钢筋,且附加钢筋应锚入柱或主梁内。

  •对严重损伤构件(评定为 d级梁):将烧损严重的混凝土凿除后,在梁两侧用混凝土对称加厚截面,并在梁底面增设钢筋,施工时应注意新旧混凝土结合面的处理。

  (3)楼板的加固

  楼板的维修加固处理分为三类,即:修补、加固和重做,具体如下: •修补(针对评定为 b级的楼板):凿掉原装修面层和疏松混凝土,然后处理界面,用 C30细石砼修补,部分裂缝可采用化学灌浆法进行处理。另外,可视计算结果,对部分楼板采用碳纤维进行适当补强。

  •加固(针对评定为 c级的楼板):楼板采用粘帖碳纤维布或钢板的方法进行加固。加固方法:凿掉原楼板装修面层及烧疏的砼,直至原楼板未烧损的混凝土处,刷素水泥浆,设锚筋,然后用 C30细石砼填实平整,粘帖碳纤维布或钢板进行结构补强,昀后重新做面层。

  •重做(针对评定为 d级的楼板)。加固方法:凿掉原损伤楼板,然后根据原设计要求布设钢筋,并浇筑混凝土,施工过程中,需将钢筋植入保留的原结构中。

  5.2 围护和附属处理方案

  对本次检测的两厂房砖墙损坏及脱开部位,建议采用钢丝网片进行加固处理;门、窗严重过火烧毁,建议按原设计重新安装;房屋的电气线路、灯具、配电箱等电器设备严重过火,无法使用,建议重新布设、安装;消防设施、卫生设施损坏严重,建议按原设计重新布设。

  5.3 其他建议事项

  (1)建议委托具有相应专业资质的设计单位、施工单位,对火灾后受损房屋进行加固和维修的设计及施工。

  (2)施工中应注意安全支护和防护措施,可根据结构受损程度,按设计要求在梁和楼板底部设置安全支撑,以免在修复加固的施工过程中构件损伤继续发展甚至断裂、倒塌;按照柱—主梁—次梁—楼板的加固施工顺序进行加固施工。

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