一級結構師基礎輔導:火災后結構受損與分析

字號:

一、概述
    四川某歌舞廳為磚混結構,平面布置圖如下所示:一、二層為鋼筋混凝土框架結構,作為商業(yè)門面用房。三—八層為住宅。樓板均采用混凝土預制空心樓板,住宅砌體采用Mu15磚和M10砂漿砌筑,底部兩層框架混凝土強度為C30.
    該住宅樓與1989年六月竣工,使用中將二層設為歌舞廳,于2000年8月27日凌晨3:30分發(fā)生火災,火災開始于該樓層前部,然后迅速蔓延至全樓層后半部分,并將部分玻璃和鋁合金窗熔化,但并未引起三樓室內燃燒,大火燃燒時間為100分鐘,直至5:10分火勢得到控制。
    二、結構受損與分析
    因燃燒發(fā)生在第二層,故第三層的樓面梁、板和第二層的柱損傷十分明顯。柱上摸灰層普遍炸裂、脫落,部分柱的混凝土保護層出現(xiàn)龜裂,個別柱燒傷程度達到50mm.第三層梁底保護層普遍燒酥,梁底部位損傷最為嚴重,梁側面燒酥程度較底部輕,但出現(xiàn)大面積龜裂和裂縫,剝開裂縫發(fā)現(xiàn),少數(shù)裂縫深入梁核心混凝土。個別梁燒傷十分嚴重,其剛度明顯降低。第二層樓板普遍完好。第三層樓板的板底混凝土普遍燒酥大面積脫落,大部分空心板孔洞外露,空心板的預應力鋼筋也出現(xiàn)大面積外露、松弛現(xiàn)象,使空心板喪失了承載能力。從火燒作用的范圍來看,第二層樓板幾乎無損傷,第二層柱由下而上,損傷逐步加重,第三層梁比第二層柱嚴重,第三層預制板比該樓層樓面梁嚴重,梁柱的棱角部位比平面部位嚴重,梁柱自表面向里損傷逐漸減輕。其主要原因是不同構件接觸火苗的部位不同、受火面大小不同和構件自身的薄厚不同所至于。第三層樓板的損傷比框架梁柱的損傷嚴重得多,主要原因是火災時鋼筋混凝土空心板直接承受火荷載,而且板的厚度比較小,其鋼筋混凝土保護層也比較小。所以鋼筋混凝土空心板是火災是最薄弱的環(huán)節(jié)。火災時,鋼筋混凝土空心板中鋼筋受高溫作用而強度降低,鋼筋與混凝土之間的粘接力完全失效,從而使板的截面抵抗矩降低,板的剛度下降,饒度增加,裂縫增多,進而導致板的完全破壞。
    對住宅部分各層墻體檢查時發(fā)現(xiàn),第三層和第四層因火災而引起的裂縫較多,尤其時第三層更顯著,大多數(shù)裂縫都貫穿墻體兩面。裂縫達2.0mm,裂縫走勢和分布無規(guī)律可循,但水平向裂縫很少,門窗洞口一般均出現(xiàn)裂縫。由于外墻被直接從第二層竄出的火苗燒烤,其變形較內墻較快且大,其裂縫也比內墻多。第四層墻體裂縫只有個別大于0.5mm.隨著樓層的增加,溫度影響越來越小,墻體裂縫也逐漸減少。
    按照《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》CECS03:88的要求,取與梁柱混凝土澆注方向垂直的方向,鉆取混凝土芯樣,經(jīng)過加工,剔除芯樣燒傷部分后,試壓發(fā)現(xiàn):框架梁的混凝土立方抗壓強度為21MPa至22.8MPa,框架柱的混凝土立方抗壓強度為22.7MPa至34.5MPa,兩者均不能達到原設計的安全度。根據(jù)以上檢測結果,進行房屋安全分析后,確定對該房屋進行加固處理。