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《江西建材雜志》2014年第十九期

1局部損傷規(guī)律的判定方法

火災(zāi)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件因高溫產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)，由于構(gòu)件局部受火情況的不同，導(dǎo)致一般地面或樓板面損傷程度較低，而板底或梁底損傷程度較高，災(zāi)后呈現(xiàn)出不同的損傷特征。綜合相關(guān)實(shí)驗(yàn)及試點(diǎn)工程的數(shù)據(jù)并以常見的鋼筋砼結(jié)構(gòu)為例，局部損傷特征規(guī)律有以下幾種判定方法。

1．1通過砼表面顏色及損傷深度判定混凝土材料因火損程度表現(xiàn)出不同的表面顏色、開裂變形及敲擊聲音等特征，當(dāng)火災(zāi)溫度達(dá)到一定范圍后，過火構(gòu)件表面還會因細(xì)微裂紋的延伸和發(fā)展，出現(xiàn)面層剝落等現(xiàn)象。因此，可以根據(jù)砼表面顏色、開裂變形情況、小錘敲擊的聲音以及過火損傷深度進(jìn)行損傷判定。

1．2通過鋼筋強(qiáng)度變化判定火災(zāi)中鋼筋的強(qiáng)度也會產(chǎn)生一定程度的削弱，可以選擇合適的構(gòu)件通過原位取樣及定量試驗(yàn)，確定鋼筋強(qiáng)度的變化范圍，進(jìn)行有效溫度場分布規(guī)律的對照判定。

1．3通過超聲波測缺法判定建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到火災(zāi)影響會產(chǎn)生裂縫、疏松等缺陷，在火災(zāi)現(xiàn)場的超聲波測缺檢測中，受火構(gòu)件均會呈現(xiàn)出明顯的波形紊亂現(xiàn)象，綜合以上表現(xiàn)可能判定出結(jié)構(gòu)的受損程度和規(guī)律。雖然該方法僅得到近似的受損程度，但對于過火區(qū)域的判定卻能夠起到重要作用。

1．4通過混凝土的力學(xué)性能判定高溫下，混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度、彈性模量會隨有效溫度的升高而不斷降低，其峰值應(yīng)變則會逐漸增大。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，混凝土火損降低系數(shù)可按表1所示取用。

1．5通過殘留物輔助判定在火災(zāi)發(fā)生后，還可以通過現(xiàn)場殘留物的燃燒特征來輔助判定結(jié)構(gòu)損傷。例如，在建筑物內(nèi)空氣不流通的死角處，火災(zāi)溫度通常較低，在此附近的殘留物燃點(diǎn)可以判斷區(qū)域內(nèi)的最低溫度;火場中金屬制品、玻璃、絲織品、木制品、油漆、塑料等殘留物的變形和燒損特征，均能用以輔助判定其所在的一定范圍內(nèi)構(gòu)件損傷情況。

2工程實(shí)例

某建筑主樓為三層混合結(jié)構(gòu)房屋，約于上世紀(jì)八十年代末建成并投入使用，建筑面積約1800m2。火災(zāi)發(fā)生之前，一層為商業(yè)用房，二層為倉儲庫房，三層為辦公區(qū)域。某日凌晨位于一樓的絲織品店鋪因電氣線路短路引發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p傷。

2．1火災(zāi)殘留物燒損特征檢查通過對現(xiàn)場詳細(xì)勘察和記錄，一層西側(cè)殘留物燒損程度較東側(cè)輕微，外墻卷簾門均燒損，殘留的鋼質(zhì)門架普遍彎曲變形;二層外墻窗戶玻璃普遍爆裂，部分鋁質(zhì)窗框變形，室內(nèi)角落殘留電線外皮熔化;三層大部分未直接過火，柱粉刷尚完整。

2．2圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷外觀檢查現(xiàn)場檢查各層圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀況并做詳細(xì)記錄，總體損傷趨勢為一、二層火損程度較三樓層嚴(yán)重，中庭處火損較場地邊角處嚴(yán)重，火損分布與現(xiàn)場殘留物基本吻合。

2．3結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷程度檢測

2．3．1外觀檢查一層:柱、梁角部砼普遍酥松、空鼓或脫落，部分角部縱筋裸露，個別柱鋼筋彎曲變形;梯間天井區(qū)域的框架柱普遍呈灰白色、錘擊聲音發(fā)啞，其余裸露的柱呈土黃色，錘擊聲音發(fā)悶;西側(cè)梁、板普遍熏黑，錘擊聲音由較響亮～發(fā)悶，東側(cè)梁、板砼普遍酥松、空鼓或脫落，部分縱筋裸露，砼嚴(yán)重缺損，截面削弱大于1/3以上，砼普遍呈土黃色，錘擊聲音發(fā)悶。二層:柱、梁角部砼普遍酥松、空鼓或脫落，部分角部縱筋裸露，個別柱鋼筋彎曲變形;部分柱砼熔化酥脆、錘擊聲音發(fā)啞，其余裸露的柱呈灰白色，錘擊聲音發(fā)悶，部分梁、板砼酥松或脫落，縱筋裸露，砼普遍呈灰白色，錘擊聲音發(fā)悶。三層:大部分區(qū)域未直接過火，僅砼表面熏黑，個別梁角縱筋裸露，敲擊聲音由響亮～發(fā)悶。

2．3．2超聲檢測選取各層外觀較明顯過火損傷痕跡區(qū)域與外觀無明顯過火損傷痕跡區(qū)域交界處共計(jì)24根構(gòu)件，進(jìn)行超聲波檢測。其中所檢無明顯損傷痕跡的構(gòu)件超聲測點(diǎn)的波形良好無畸變、聲速正常;較明顯損傷痕跡的構(gòu)件均發(fā)現(xiàn)異常測點(diǎn)，其聲速最小值均小于聲速異常值判定值，部分測點(diǎn)超聲波形畸變。

2．3．3損傷深度檢測單面過火柱側(cè)面損傷深度略低于四面過火柱，單側(cè)過火梁側(cè)面損傷深度與三面過火梁損傷深度無明顯差異。一層損傷深度約為15～35mm，二層損傷深度約為26～63mm，三層損傷深度約為10～25mm。

2．3．4鉆芯法檢測殘余強(qiáng)度取各層板底、梁底作為的主要的砼芯和鋼筋的取樣部位，選取共30根構(gòu)件采用鉆芯法檢測其抗壓強(qiáng)度，所檢構(gòu)件砼強(qiáng)度推定值為14．6MPa～29．3MPa，其中一層柱和二層梁、板各有2根構(gòu)件強(qiáng)度推定值未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級。

2．3．5鋼筋損傷狀況檢測多數(shù)一層柱、二層梁、二層柱、三層梁角部砼過火后爆裂、脫落，造成角部縱向鋼筋裸露，多數(shù)二層板及部分三層板底砼過火后爆裂、脫落，造成局部板筋外露。從鋼筋裸露相對嚴(yán)重的柱、梁、板截取共計(jì)6根鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)表明，所檢鋼筋力學(xué)性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2．4有效溫度場的標(biāo)定及圖形化表達(dá)綜合上述損傷結(jié)果，以各層板底的標(biāo)高平面作為有效溫度場的判定標(biāo)高，通過分析可以得到場地內(nèi)的損傷狀況分布規(guī)律。然后再依據(jù)實(shí)驗(yàn)及試點(diǎn)工程數(shù)據(jù)，對每個局部損傷觀察點(diǎn)進(jìn)行盡可能細(xì)致的溫度判定，可以得到標(biāo)定平面內(nèi)離散分布的有效溫度值，最后利用插值原理就可以得到連續(xù)的有效溫度場T(x，y，z=zi，t)及其圖形化表達(dá)，如示意圖1～3所示。根據(jù)有效溫度場所示，火勢從一層(1)－(B)軸起火點(diǎn)通過中庭天井向上蔓延，在中庭處達(dá)到最高有效溫度。一層(3－7)－(B)軸的附近區(qū)域有效溫度普遍高于900℃，(1－8)－(E-F)軸區(qū)域有效溫度達(dá)到500～700℃;二層天井區(qū)域內(nèi)有效溫度約800～900℃，邊角區(qū)域略低，(1－2)－(A-B)軸附近開間內(nèi)損傷溫度達(dá)到600～700℃左右;三層天井區(qū)域溫度達(dá)到400～600℃左右，其余區(qū)域未直接過火，僅受煙熏影響。

3結(jié)論

該方法基于對構(gòu)件損傷程度產(chǎn)生實(shí)際影響的“有效溫度場”概念，以構(gòu)件的局部損傷規(guī)律直接作為有效溫度場的判定依據(jù)，利用離散損傷特征判定出連續(xù)溫度場，解決了在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮過火時(shí)間、燃燒過程、材料屬性等相互影響的問題。現(xiàn)場可以將梁、板構(gòu)件作為主要取樣檢測對象，既確保了場地內(nèi)數(shù)據(jù)獲取的連續(xù)性，還可以減少檢測對柱、墻等承重構(gòu)件取樣過度造成再次損傷。對于已處于承載力臨界狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，避免了安全事故的發(fā)生。最后通過圖形法得到的有效溫度云圖結(jié)果表明，本文提出的方法簡單靈活，能為下一階段的鑒定評級和加固處理提供了較為準(zhǔn)確直觀的依據(jù)。

作者：傅崇單位：福建省建筑科學(xué)研究院