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某輕鋼廠房火災后安全性鑒定

文檔作者：俞文生文檔來源： 1福建省建筑科學研究院 2福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月23日
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doi:10.3969/issn.1671-91072016.06.054
技術與材料
某輕鋼廠房火災后安全性鑒定
 Safety Appraisal of Light Steel Plant after a Fire
俞文生
(1福建省建筑科學研究院,福建福州300252福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司,福建州30025)
摘要:某輕鋼廠房遭受火災,導致廠房局部坍塌,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的傷,為了消除安全隱患明確結(jié)構(gòu)構(gòu)的損傷程度,通過經(jīng)驗公式
法及現(xiàn)場殘留物勒察兩種方法推定火場區(qū)域溫度分布情況;綜災后結(jié)構(gòu)件防火保護受損、殘余變形與撕裂、局部曲與扭曲、構(gòu)件整體變形
等項目評定構(gòu)件損傷狀態(tài)等級;依據(jù)災后構(gòu)件材料性能檢測結(jié)果,分析驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件過火后的殘余承載能力檢測試驗結(jié)果及安全性鑒定結(jié)論為
后的結(jié)構(gòu)加固處理方案提供科學依據(jù)。
關詞,式
,
關鍵詞:門式剛架;火災事故;損傷等級;全性鑒定殘余承載力
中圖分類號:TU391文獻標識碼:A文章編號:161-9107(2016)06-0054-04
 Abstract: A light steel plant suffered from a fire, resulting in partial structural collapse and varied damages in steel structure. In order to eliminate poten-
 tial safety hazards, the damages are to be confirmed and the temperatures distribution situation on the fire site are to be inferred with the empirical formu.
 la method and field investigation. Aspects are combined to evaluate the
 structure
 e damage levels, such as structural fire protection damage, residual defor.
 partial buckling and distortion and overall component deformation According to the test results of component materials properties
 entific basis for the for the follow-up structure reinforcement scheme.
 Keywords: gantry frame; fire accident; damage level security appraisal; residual bearing c
引發(fā)火災,火災持續(xù)約60min,采用消防高壓水槍滅火?；馂膶?
0引言
致2號機臺部件燒損,2號機臺上及周邊堆放的化纖布料燒損,
(A)-(2-9)軸上窗玻璃爆裂,部分鋁合金窗彎曲變形,(4-6)-(A-
鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制E)軸鋼條及彩色壓型鋼板屋蓋坍塌,H型鋼梁GL-(4、5、6、7)
造而成的,作為一種承重結(jié)構(gòu)體系,和其他材料的結(jié)構(gòu)相比,-(A-E)彎曲變形。廠房建筑平面布置及起火點示意見圖1
具有強度高、自重輕、受荷能力強、塑性韌性好、抗震性能優(yōu)
越、工業(yè)化裝配程度高、施工周期短以及材料勻質(zhì)性和各向同
2火災后的現(xiàn)場調(diào)查及火場溫度判定
性好,和力學計算的假定比較符合等優(yōu)點,故廣泛運用于建造
大跨度和超高、超重型的建筑物,如廠房、庫房、體育館、展覽
現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明,此次火災雖屬局部范圍火災,但該廠
館、機場機庫等工程。但由于鋼材的材料性能受溫度影響較敏房內(nèi)部未設置任何的防火、防煙分隔設施,廠房整個建筑平面
感,耐火性能差,因此當鋼結(jié)構(gòu)遭遇火災時,科學地檢查和分為一個防火、防煙分區(qū),在高溫煙氣作用下,整個廠房均為火
析結(jié)構(gòu)構(gòu)件的技術狀態(tài),鑒定結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性對火災后結(jié)構(gòu)災影響區(qū)域。一個建筑物的發(fā)生火災一般都經(jīng)歷點燃起火蔓
構(gòu)件加固處理、后續(xù)的正常使用提供可靠的依據(jù)。本文將結(jié)合延燃燒和衰減熄滅等3個階段,建筑物火災溫度變化較大,對
工程實例就如何做好鋼結(jié)構(gòu)廠房的火災鑒定作些探討和總火災延續(xù)時間和最高溫度的主要影響因素有室內(nèi)可燃物的性
結(jié)。
質(zhì)、數(shù)量和分布、房間的面積和形狀以及門窗洞口的面積和位
置等?；馂臏囟鹊呐卸ǜ鶕?jù)以下兩種方法。
1工程及火災概況
(1)根據(jù)國內(nèi)部分學者的相關研究,大空間結(jié)構(gòu)在火災
下的溫度場分布可近似簡化為:
某化纖無紡布烘干廠房為單層輕型門式剛架結(jié)構(gòu),生產(chǎn)
Tto=t-0.8-0.2en+(1-n)e
類別為丙類,耐火等級為二級,采用實腹式H型鋼柱、H型鋼屋
其中,T(O)為火災發(fā)生前的環(huán)境溫度(℃);t為時間()x為
面梁、薄壁卷邊C型鋼檁條上鋪彩色壓型鋼板屋面,屋脊處設
距離火源中心水平距離(m)T、B、n、b、μ是與火災發(fā)展類型、
置氣窗。2014年9月15日凌晨2點左右,廠房2號機臺油泵漏油,距火源距離等有關的參數(shù),其值可通過查表獲得
引起電線短路,引燃加熱油及機臺周邊可燃的化纖布料繼而
(2)根據(jù)起火點位置、可燃物的種類和數(shù)量、現(xiàn)場殘留物
收稿日期:2016-03-18
的燒損情況,按《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準)CECS252:2009
作者簡介:俞文生(1982-),男,本科,工程師,主要從事建筑物可靠錄A中不同材料的變態(tài)溫度、點為依據(jù),可以估計火災在該
性鑒定與抗震研究。
廠房的溫度分布情況。
 54 Chongqing Architecture 2016.N0.6
某輕鋼廠房火災后安全性鑒定
根據(jù)方法1的推算,結(jié)合方法2中現(xiàn)場殘留物不同材料的
火場區(qū)域(中心受損區(qū)):現(xiàn)場檢查著火點機臺管道表面
變態(tài)溫度為依據(jù),將廠房火災影響區(qū)域初步劃分為火場區(qū)域燃燒變黑,機臺鋼梁彎曲變形,機臺上方約2.8m高輸送管道外
(中心受損區(qū))、高溫煙氣彌漫區(qū)域(嚴重受損區(qū))和不可忽略包白鐵皮變黑,小錘敲擊脫落,局部段表面有滴狀物,機臺上
的溫度應力作用區(qū)域(一般受損區(qū))三個區(qū)域,起火的2號機及周邊的洗綸纖維、尼龍基本燒毀,火場上端H型鋼梁彎曲變
臺及周邊現(xiàn)場殘留物見圖2、圖3,火災影響區(qū)域調(diào)查結(jié)果見圖形,局部鋼條及彩色壓型鋼板屋蓋坍塌,部分H型鋼梁表面
1,主要現(xiàn)場調(diào)查分析如下。
防火涂層燒光。為平面圖中(3-8)-(C-E)軸,初步判定區(qū)域溫度
②③④⑦8①③⑤
約500~700℃。
000600
高溫煙氣彌漫區(qū)域(嚴重
受損區(qū)):現(xiàn)場檢查(A)-(2-9)軸
上窗玻璃爆裂,部分鋁合金窗
彎曲變形,屋面條、墻檁條及
彩色壓型鋼板嚴重變形,局部
塌落,部分H型鋼梁表面防火
1涂層變黑、脫皮、局部脫落,防
銹油漆變色為平面圖中(1
10-(A-G)軸扣除(3-8)-(C-E)
軸火場區(qū)域的部分,初步判定
區(qū)域溫度約300-500℃
不可忽略的溫度應力作用
區(qū)域(一般受損區(qū)):現(xiàn)場檢查
該廠房整體區(qū)域屋面H型鋼
梁、條、壓型鋼板未明顯過
火,表面為黑色油煙覆蓋,鋼梁
表面防火涂層完好,未見明顯
裂縫和脫皮。為廠房平面中扣
除火場區(qū)域和高溫煙氣彌漫區(qū)
域以外的其余區(qū)域,初步判定
圖1廠房建筑平面布置及起火點示意
區(qū)域溫度普遍低于300℃。
3火災后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步鑒定評級
根據(jù)現(xiàn)行《火災后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準CECS252:2009,火
災后鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初步鑒定評級,應根據(jù)構(gòu)件防火保護受損
殘余變形與撕裂、局部屈曲與扭曲、構(gòu)件整體變形四個子項進
圖2起火的2號機臺
行評定,并取各子項所評定的損傷等級中最嚴重級別作為構(gòu)
件損傷等級。
3.1H型鋼柱
GZ-(4、5、6、7)-(E)底部高度約2.4m范圍腹板防火、防銹涂
層已燒光,鋼材表面燃燒變黑色,局部產(chǎn)生屈曲變形,為中度
燒灼尚未破壞,對結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響,評為Ⅲ
級構(gòu)件;GZ-(3、8)-(E)柱下端約1.2m防火涂層脫落,防銹涂層變
色,上端表面附著黑色油煙,未見明顯的傾斜變形,為輕度燒
圖3周邊現(xiàn)場殘留物
重慶建筑2016N0.6第15卷總第152期55
灼,尚不影響結(jié)構(gòu)安全,評為Ⅱb級構(gòu)件;其余鋼柱上端(1.0~形損壞,多數(shù)窗玻璃爆裂損壞,部分鋁合金窗框嚴重彎曲變
技2.5m)范圍防火涂層附著黑色油煙,防火涂層未見明顯開裂、脫形,難以加固和修復,須采取局部更換措施。
術皮、脫落,輕微或未直接燒灼作用,評為Ⅱa構(gòu)件。H型鋼柱構(gòu)件
材損傷見圖4。
4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的詳細鑒定評級
4.1過火構(gòu)件材料性能檢測
根據(jù)初步損傷調(diào)查結(jié)果,此次分別在中心受損區(qū)、嚴重受
損區(qū)及一般受損區(qū)三個區(qū)域,各選取有代表性的1根鋼柱、1根
鋼梁構(gòu)件進行材料性能檢測,取樣時取受力較小位置的腹板,
不應采用火焰切割,應采用人工切割,且對取樣試件留有足夠
的尺寸。試件拉伸試驗結(jié)果見表1所示。
表1現(xiàn)場取樣試件拉伸試驗結(jié)果
圖4GZ-(7)-(E)防火涂層已燒光
構(gòu)件名稱
設計鋼樣品屈服強度極限強度斷后伸長
3.2H型鋼梁
材牌號編號(MPa)(MPa)率()
GL-(5、6)-(A-E)鋼梁產(chǎn)生明顯的下?lián)献冃?局部塌落,已
137554028
嚴重燒灼損壞,必須立即拆除更換,評為Ⅳ級構(gòu)件;GL-(4、7)
GZ-6)-(E)Q345B
中心
238054827
(A-E)鋼梁表面防火涂層燒光、脫落,鋼梁呈黑色,主要受力截受損區(qū)
面局部產(chǎn)生明顯的扭曲變形,鋼梁產(chǎn)生明顯的下?lián)献冃?危及
136555028
GL-(6)-(A-E)Q345
結(jié)構(gòu)安全,評為Ⅳ級構(gòu)件;GL-(3、8)-(A-E)表面防火涂層脫皮,
236053526
局部已脫落,防銹涂層變色,局部防銹涂層脫落,鋼材表面呈
138055530
gz-9-)q345
黑色,為中度燒灼尚未破壞,對結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利嚴重
239056033
影響,評為Ⅲ級件GL(2、9(A-E)、GL-(、、7、8、9-(E-受區(qū)
137556533
G)鋼梁表面附著黑色油煙,表面防火涂層局部開裂、起皮未見
 GL-(9)-A-E) Q345B
238556532
明顯變形、屈曲,為輕度燒灼,尚不影響結(jié)構(gòu)安全,評為Ⅱb級
構(gòu)件;其余鋼梁表面防火涂層附著黑色油煙,涂層未見明顯開
1405565
6532
g-(11)-)Q345
裂、脫落,輕微或未直接燒灼作用,評為Ⅱa構(gòu)件。H型鋼梁構(gòu)件一般
242056034
損傷見圖5、圖6
受損區(qū)
14085703
(-a-Q345
240256536
由取樣試件拉伸試驗結(jié)果可以得出結(jié)論:所有取樣試件
的鋼材屈服強度滿足設計強度要求。
4.2過火構(gòu)件殘余承載能力分析驗算
在前述構(gòu)件取樣拉伸試驗的基礎上,結(jié)合現(xiàn)場對鋼柱、鋼
梁、鋼條等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、規(guī)格進行核查結(jié)果,對于
圖5g-(5、6)-(a-e)
圖6GL-(7)-(a-)
局部塌落
嚴重變形損壞
損傷等級為Ⅱb級、Ⅲ級的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行承載能力驗算,
3.3鋼條、屋面水平支撐系統(tǒng)
驗算時,根據(jù)火場溫度確定構(gòu)件表面灼著溫度按《火災后建筑
廠房(2-9)-(A-G)軸部分屋面條及屋面支撐系統(tǒng)產(chǎn)生明
結(jié)構(gòu)鑒定標準CECS2520090.1條規(guī)定,對結(jié)構(gòu)鋼屈服強
度進行相應的折減,其中結(jié)構(gòu)鋼在高溫過火冷卻后的屈服強
顯的扭曲、變形,對結(jié)構(gòu)安全或后續(xù)正常使用產(chǎn)生不利影響,度折減系數(shù),見表2,風壓、荷載等計算參數(shù)均按設計圖紙及現(xiàn)
評為Ⅲ級構(gòu)件,其中(4-6)-(A-E)軸已嚴重變形損壞,局部已塌
落,危及結(jié)構(gòu)安全,必須拆除更換。
行相關規(guī)范進行取值。
3.4圍護墻體及門窗
承載力計算結(jié)果表明,高溫過火冷卻后GZ-(4、5、6、7)-(E
現(xiàn)場檢查(A)-(2-9)軸多數(shù)墻檁條及彩色壓型鋼板嚴重變
共4根鋼柱、GL-(3、8)-(A-E)共2根鋼梁強度應力比不滿足受力
要求,評為c級構(gòu)件,在目標使用年限影響安全和正常使用,應
 56 Chongqing Architecture 2016..6
某輕鋼廠房火災后安全性鑒定
表2結(jié)構(gòu)鋼高溫過火冷卻后的屈服強度折減系數(shù)
火災后鋼結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的鑒品
定,應對火災現(xiàn)場進行詳細的調(diào)查,了解起
構(gòu)件表面溫度()≤300350400450500550600700800
火原因、可燃物的特性、燃燒時間和范圍、
屈服強度折減系數(shù)1.0001001.0000.980970.950930.880.81鋼結(jié)構(gòu)冷卻方式;查各種建筑材料、構(gòu)件
采取加固或局部更換措施其余鋼柱、鋼梁的強度應力比、平面
的變形形態(tài)顏色及防火涂料的變化特征;
內(nèi)穩(wěn)定和平面外穩(wěn)定基本滿足結(jié)構(gòu)受力要求。
判定火災產(chǎn)生的最高溫度,通過現(xiàn)場取樣、試驗檢測確定鋼結(jié)
構(gòu)材料受火冷卻后的力學性能和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剩余承載力,對
火災后的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件作出正確的結(jié)構(gòu)鑒定,為火災后結(jié)構(gòu)構(gòu)件
5鑒定結(jié)論
加固處理、后續(xù)的正常使用提供可靠的依據(jù)。
綜合以上結(jié)構(gòu)損傷檢查、鑒定結(jié)果及火災后結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)
參考文獻:
件校核結(jié)果,此次火災使廠房局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成的損傷,已對
]李國強實用大空間建筑火災空氣升溫經(jīng)驗公式[J]消
結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響,已顯著影響整體承載建防科學與技術205(3)283-287
議對損傷等級評為Ⅳ級構(gòu)件立即采取安全支護、徹底加固或拆【2】中國工程建設標準化協(xié)會CEC252:2009火災后建
除更換措施;對損傷評為Ⅲ級,安全性評為c級的構(gòu)件應采取加筑結(jié)構(gòu)鑒定標準[S]北京:中國計劃出版社,2009
固或局部更換措施;對損傷評為Ⅱb級,安全性評為b級的構(gòu)件,3崔云鋼結(jié)構(gòu)廠房火災鑒定初探]建筑結(jié)構(gòu)200
應采取提高耐久性或局部處理和外觀修復措施。
(S2):297-302.
4]住房和城鄉(xiāng)建設部GB/T50621-2010鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測
6結(jié)語
技術標準[S]北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010
責任編輯孫蘇,李紅
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