仿古建筑佛塔火灾后结构鉴定与检测

对火灾后某多层框架结构佛塔的现场检查,以及梁、板、柱承载力受影响的分析鉴定,介绍了仿古建筑物火灾后温度场的确定方法,对火灾后混凝土损伤深度进行分析,各构件混凝土强度的评定和损伤原因分析,介绍火灾后仿古建筑物安全鉴定及检测的常规思路。通过出具科学、可靠的鉴定结论,为建筑物的灾后加固处理提供技术依据。

仿古建筑佛塔火灾后结构鉴定与检测  第1张

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仿古建筑佛塔火灾后结构鉴定与检测  第2张

  0前言
  2011年5月9日凌晨3时47分,鸡鸣寺药师佛塔一层起火,随即火势蔓延,一直烧至塔顶。截止6点20分,明火被扑灭,历时2小时33分钟。此次药师佛塔火灾过火面积268㎡,塔内木质楼梯、24尊木质药师佛、金丝楠木龛、木质装修及其他可燃杂物均已烧毁无存,灭火方式为消防水。
  1佛塔房屋概况
  1.1佛塔情况
  药师佛塔是鸡鸣寺的标志性建筑,建在鸡鸣寺最高处,八面七级,塔高44.8米,主体为钢筋混凝土结构,斗拱重檐,内梯外廊,飞檐及周边为木质外包。塔身每面净长3m,外廊宽1.26m,底层层高6.67m,其余层层高4.28m,建筑面积395㎡,由南京工学院建筑研究院设计,吴县古代建筑工艺公司施工。平面位置示意图如下:
  
  
  佛塔底层为副阶,副阶南面正门之上悬挂着蓝底金字的“药师佛塔”牌匾。南北各有壶门,其他各面辟有佛龛,龛内供奉石佛。二层以上每层均设置四座明代金丝楠木雕花佛龛,每座佛龛内供有一尊楠木雕的药师佛像。每层东、南、西、北四方开有壶门,其余各面设有佛龛。
  1.2佛塔结构情况
  塔基为整板基础,设基础梁。塔身结构为:一、二层为框筒剪力墙结构,砼墙,底层副阶四周外廊圆柱,横梁,木椽、木斗拱,飞檐,灰筒瓦,青石台阶、地面;三层以上为框架结构,异形柱(五边形),外包木质装修;钢筋砼框架梁,标准砖实砌填充墙,混合砂浆砌筑,每层设两道系梁;现浇钢筋砼塔盖;6层塔面设一根中柱到顶,七层塔盖为钢筋砼斜梁,采用铜链条将黄铜鎏金塔刹固定于塔面木戧中;木楼梯;木门,铝合金防盗窗;青石塔地面。
  
  
  2火灾调查
  2.1受灾范围
  根据现场查勘情况,本次火灾的影响范围,主要是佛塔的一层,直接灼烧塔盖,致使二~六层塔盖不同程度灼烧损坏,七层塔盖垮塌,塔顶飞檐、水泥块及塔内空鼓、开裂的墙面粉刷层,随时有坠落伤人的危险。
  2.2火灾燃烧物品
  经现场确认,火灾燃烧物品主要为塔内木质楼梯、24尊木质药师佛、金丝楠木龛、木质装修。
  2.3现场检查情况
  2.3.1一层
  塔内木质楼梯全部烧毁,梯梁露筋,砼部分碳化底层砼构件表面、塔盖板底、梁底被火熏烤呈灰白色;墙体粉刷层开裂、空鼓、脱落,手触即掉;吊顶烧毁、药师佛像仿古油漆烧光;
  2.3.2二层
  二层塔盖板底混凝土保护层剥落,主筋裸露,梁、板底表面熏黑(见示意图);
  
  
  2.3.3三层
  三层塔盖板底、梁底表面发黑,四周砼构件、填充墙粉刷层大面积开裂、空鼓、脱落;
  
  2.3.4四层
  四层西南角塔盖梁砼保护层部分剥落,砼酥松,节点处开裂(见示意图),表面呈黄、黑色;个别砼柱保护层剥落、主筋外露;砼构件、填充墙体粉刷层大面积开裂、空鼓、脱落;
  
  
  2.3.5五、六层
  塔盖板底、梁底表面呈黄色,砼构件、填充墙体粉刷层开裂、空鼓、脱落;
  2.3.6七层
  塔盖垮塌,瓦片、砖块、木炭等洒落于塔面板上,堆高300mm;砼梁、柱、填充墙粉刷层脱落,砼表面发白;填充墙部分被火熏黑;飞檐、斗拱等木质装修烧毁;外包水泥的钢筋索断裂悬挂,随时有坠落危险;
  
  
  2.3.7其他
  底层外廊部分木椽条干枯、腐烂,塔盖局部损坏、塌落,木质装修严重灼伤,特别一、二、三、七层门窗洞口上方木椽、斗拱、木质外包等烧成木炭状,火灾后截面减损达70%以上;未直接受火灼烧的油漆被熏黑、起皮;
  外廊各面佛龛内供奉的石刻佛像未见过火迹象,每层塔面面砖起拱、碎裂。
  
  
  2.4结构检测
  (1)、砼强度:在塔内一、二、三、五、六层随机抽取6个砼构件,采用钻芯法共钻取12个砼芯样,芯样经锯切后补平、试压。测得:除三层一根塔盖梁砼强度不满足设计要求外,其余抽检构件均满足设计要求;
  (2)、砼碳化深度:在塔内随机抽取12个砼构件,共进行12组砼碳化深度检测,测得碳化深度为2.5~3.0mm,砼耐久性较好;
  (3)、混凝土缺陷:使用手持式钢筋混凝土雷达测试仪,测量混凝土内部缺陷和钢筋分布情况,所抽检混凝土构件的砼均一性较好,浇注较密实,未见明显缺陷。
  3鉴定分析
  火灾在发生过程中因其温度是不均匀的,火焰温度大约以60度角度向上分布,所以从温度分布而言,地面(塔面)温度最低,塔盖、梁底及门窗洞口上方过梁处温度较高。铝及铝合金在温度650度时会有滴状物形成;门窗玻璃受热700度以上时会软化、粘着、变圆或流动;混凝土表面呈灰白色并有剥落、露筋,温度约在800度。木材的燃点温度240~270度。
  (一)火场温度:从现场检查,铁制网状门微变形,过火温度应大于700度;燃烧物绝大多数为木质与油漆,燃烧温度应在270~600度;砼构件保护层剥落,表面呈浅灰白色,敲击声音较闷,综合判断火灾温度应在500~700度,个别区域可能超过700度(如部分梁、板)。
  (二)砼表面温度:一、二层塔盖板砼保护层爆裂、剥落,局部出现细裂缝,温度应在500~700度;砼构件表面颜色呈灰白,显浅黄,温度700~800度;锤击声音较闷,少量粉碎状,留有痕迹,温度应在500~700度;因此,综合判断砼构件表面灼烧温度应在700度左右。
  4构件评级
  经过现场检查、检测与综合分析,对照《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)中相关条款,药师佛塔主要构件评定如下:
  1、柱:一、二层为钢筋砼框筒结构,无明显墙柱之分,局部有烟灰,表面颜色变化不大,无明显开裂、脱落、露筋与变形,结构性能良好,综合评定Ⅱa级;三、四层柱砼表面颜色有变化,敲击声音较闷,综合评定为Ⅱb级;五、六层基本同一、二层,综合评定为Ⅱa级;七层由于木结构及可燃物较多,砼柱受灼烤时间较长,表面颜色变化,锤击声音较闷,综合评定为Ⅱb级。
  2、梁:一、二层钢筋砼梁未发现明显损坏与开裂,但直接受火,表面有烟灰,颜色略显粉红,敲击声音较闷,构件性能略有影响,无明显变形,综合评定为Ⅱb级;三、四层塔盖梁局部损坏、开裂,呈土色或灰白色,敲击声音闷,局部保护层脱落,连接处开裂,受力性能有影响,综合评定为Ⅲ级;五、六层塔盖梁有烟灰,颜色被黑色覆盖,未见明显裂缝,敲击无痕迹,结构性能较好,综合评定为Ⅱb级;
  3、板:一、二层钢筋砼塔盖板大面积被烧,颜色呈灰白色,敲击声音较闷,局部砼保护层脱落,钢筋裸露,结构性能受到影响,综合评定为Ⅲ级;三、四层塔盖板大面积被烧,颜色微红,敲击较闷,综合评定为Ⅱb级;五、六层塔盖板有烟灰,颜色被黑色覆盖,未见明显裂缝,表面完好,无明显变形,综合评定为Ⅱb级;
  4、墙:一、二层墙体为钢筋砼,粉刷层均在30mm以上,故受火灾影响,粉刷层开裂、空鼓,大面积脱落,钢筋砼墙体受损轻微,结构性能良好,综合评定为Ⅱa级;三~七层为填充墙,厚度490mm,火灾时主要是灼烤影响,粉刷大面积脱落,无明显变形裂缝,综合评定为Ⅱb级;
  5、塔盖及易损件:七层易燃物较多,火灾持续时间较长,顶部钢筋砼结构受影响较大,部分构件已断、悬挂,塔刹属易损结构,受外界影响极易倒塌,因此,综合评定Ⅳ级。
  5结语
  温度场的判定是一个十分复杂的过程,受到很多因素的影响,在判定温度场过程中不能根据某一项指标来判定,而应该将现场调查及构件强度、变形、截面损伤深度综合判定。这样,确定出来的温度场才更准确。

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