仿古建筑佛塔火災后結構鑒定與檢測

對火災后某多層框架結構佛塔的現場檢查,以及梁、板、柱承載力受影響的分析鑒定,介紹了仿古建筑物火災后溫度場的確定方法,對火災后混凝土損傷深度進行分析,各構件混凝土強度的評定和損傷原因分析,介紹火災后仿古建筑物安全鑒定及檢測的常規思路。通過出具科學、可靠的鑒定結論,為建筑物的災后加固處理提供技術依據。

  0前言
  2011年5月9日凌晨3時47分,雞鳴寺藥師佛塔一層起火,隨即火勢蔓延,一直燒至塔頂。截止6點20分,明火被撲滅,歷時2小時33分鐘。此次藥師佛塔火災過火面積268㎡,塔內木質樓梯、24尊木質藥師佛、金絲楠木龕、木質裝修及其他可燃雜物均已燒毀無存,滅火方式為消防水。
  1佛塔房屋概況
  1.1佛塔情況
  藥師佛塔是雞鳴寺的標志性建筑,建在雞鳴寺最高處,八面七級,塔高44.8米,主體為鋼筋混凝土結構,斗拱重檐,內梯外廊,飛檐及周邊為木質外包。塔身每面凈長3m,外廊寬1.26m,底層層高6.67m,其余層層高4.28m,建筑面積395㎡,由南京工學院建筑研究院設計,吳縣古代建筑工藝公司施工。平面位置示意圖如下:
  
  
  佛塔底層為副階,副階南面正門之上懸掛著藍底金字的“藥師佛塔”牌匾。南北各有壺門,其他各面辟有佛龕,龕內供奉石佛。二層以上每層均設置四座明代金絲楠木雕花佛龕,每座佛龕內供有一尊楠木雕的藥師佛像。每層東、南、西、北四方開有壺門,其余各面設有佛龕。
  1.2佛塔結構情況
  塔基為整板基礎,設基礎梁。塔身結構為:一、二層為框筒剪力墻結構,砼墻,底層副階四周外廊圓柱,橫梁,木椽、木斗拱,飛檐,灰筒瓦,青石臺階、地面;三層以上為框架結構,異形柱(五邊形),外包木質裝修;鋼筋砼框架梁,標準磚實砌填充墻,混合砂漿砌筑,每層設兩道系梁;現澆鋼筋砼塔蓋;6層塔面設一根中柱到頂,七層塔蓋為鋼筋砼斜梁,采用銅鏈條將黃銅鎏金塔剎固定于塔面木戧中;木樓梯;木門,鋁合金防盜窗;青石塔地面。
  
  
  2火災調查
  2.1受災范圍
  根據現場查勘情況,本次火災的影響范圍,主要是佛塔的一層,直接灼燒塔蓋,致使二~六層塔蓋不同程度灼燒損壞,七層塔蓋垮塌,塔頂飛檐、水泥塊及塔內空鼓、開裂的墻面粉刷層,隨時有墜落傷人的危險。
  2.2火災燃燒物品
  經現場確認,火災燃燒物品主要為塔內木質樓梯、24尊木質藥師佛、金絲楠木龕、木質裝修。
  2.3現場檢查情況
  2.3.1一層
  塔內木質樓梯全部燒毀,梯梁露筋,砼部分碳化底層砼構件表面、塔蓋板底、梁底被火熏烤呈灰白色;墻體粉刷層開裂、空鼓、脫落,手觸即掉;吊頂燒毀、藥師佛像仿古油漆燒光;
  2.3.2二層
  二層塔蓋板底混凝土保護層剝落,主筋裸露,梁、板底表面熏黑(見示意圖);
  
  
  2.3.3三層
  三層塔蓋板底、梁底表面發黑,四周砼構件、填充墻粉刷層大面積開裂、空鼓、脫落;
  
  2.3.4四層
  四層西南角塔蓋梁砼保護層部分剝落,砼酥松,節點處開裂(見示意圖),表面呈黃、黑色;個別砼柱保護層剝落、主筋外露;砼構件、填充墻體粉刷層大面積開裂、空鼓、脫落;
  
  
  2.3.5五、六層
  塔蓋板底、梁底表面呈黃色,砼構件、填充墻體粉刷層開裂、空鼓、脫落;
  2.3.6七層
  塔蓋垮塌,瓦片、磚塊、木炭等灑落于塔面板上,堆高300mm;砼梁、柱、填充墻粉刷層脫落,砼表面發白;填充墻部分被火熏黑;飛檐、斗拱等木質裝修燒毀;外包水泥的鋼筋索斷裂懸掛,隨時有墜落危險;
  
  
  2.3.7其他
  底層外廊部分木椽條干枯、腐爛,塔蓋局部損壞、塌落,木質裝修嚴重灼傷,特別一、二、三、七層門窗洞口上方木椽、斗拱、木質外包等燒成木炭狀,火災后截面減損達70%以上;未直接受火灼燒的油漆被熏黑、起皮;
  外廊各面佛龕內供奉的石刻佛像未見過火跡象,每層塔面面磚起拱、碎裂。
  
  
  2.4結構檢測
 ?。?)、砼強度:在塔內一、二、三、五、六層隨機抽取6個砼構件,采用鉆芯法共鉆取12個砼芯樣,芯樣經鋸切后補平、試壓。測得:除三層一根塔蓋梁砼強度不滿足設計要求外,其余抽檢構件均滿足設計要求;
 ?。?)、砼碳化深度:在塔內隨機抽取12個砼構件,共進行12組砼碳化深度檢測,測得碳化深度為2.5~3.0mm,砼耐久性較好;
 ?。?)、混凝土缺陷:使用手持式鋼筋混凝土雷達測試儀,測量混凝土內部缺陷和鋼筋分布情況,所抽檢混凝土構件的砼均一性較好,澆注較密實,未見明顯缺陷。
  3鑒定分析
  火災在發生過程中因其溫度是不均勻的,火焰溫度大約以60度角度向上分布,所以從溫度分布而言,地面(塔面)溫度最低,塔蓋、梁底及門窗洞口上方過梁處溫度較高。鋁及鋁合金在溫度650度時會有滴狀物形成;門窗玻璃受熱700度以上時會軟化、粘著、變圓或流動;混凝土表面呈灰白色并有剝落、露筋,溫度約在800度。木材的燃點溫度240~270度。
 ?。ㄒ唬┗饒鰷囟龋簭默F場檢查,鐵制網狀門微變形,過火溫度應大于700度;燃燒物絕大多數為木質與油漆,燃燒溫度應在270~600度;砼構件保護層剝落,表面呈淺灰白色,敲擊聲音較悶,綜合判斷火災溫度應在500~700度,個別區域可能超過700度(如部分梁、板)。
 ?。ǘ╉疟砻鏈囟龋阂?、二層塔蓋板砼保護層爆裂、剝落,局部出現細裂縫,溫度應在500~700度;砼構件表面顏色呈灰白,顯淺黃,溫度700~800度;錘擊聲音較悶,少量粉碎狀,留有痕跡,溫度應在500~700度;因此,綜合判斷砼構件表面灼燒溫度應在700度左右。
  4構件評級
  經過現場檢查、檢測與綜合分析,對照《火災后建筑結構鑒定標準》(CECS252:2009)中相關條款,藥師佛塔主要構件評定如下:
  1、柱:一、二層為鋼筋砼框筒結構,無明顯墻柱之分,局部有煙灰,表面顏色變化不大,無明顯開裂、脫落、露筋與變形,結構性能良好,綜合評定Ⅱa級;三、四層柱砼表面顏色有變化,敲擊聲音較悶,綜合評定為Ⅱb級;五、六層基本同一、二層,綜合評定為Ⅱa級;七層由于木結構及可燃物較多,砼柱受灼烤時間較長,表面顏色變化,錘擊聲音較悶,綜合評定為Ⅱb級。
  2、梁:一、二層鋼筋砼梁未發現明顯損壞與開裂,但直接受火,表面有煙灰,顏色略顯粉紅,敲擊聲音較悶,構件性能略有影響,無明顯變形,綜合評定為Ⅱb級;三、四層塔蓋梁局部損壞、開裂,呈土色或灰白色,敲擊聲音悶,局部保護層脫落,連接處開裂,受力性能有影響,綜合評定為Ⅲ級;五、六層塔蓋梁有煙灰,顏色被黑色覆蓋,未見明顯裂縫,敲擊無痕跡,結構性能較好,綜合評定為Ⅱb級;
  3、板:一、二層鋼筋砼塔蓋板大面積被燒,顏色呈灰白色,敲擊聲音較悶,局部砼保護層脫落,鋼筋裸露,結構性能受到影響,綜合評定為Ⅲ級;三、四層塔蓋板大面積被燒,顏色微紅,敲擊較悶,綜合評定為Ⅱb級;五、六層塔蓋板有煙灰,顏色被黑色覆蓋,未見明顯裂縫,表面完好,無明顯變形,綜合評定為Ⅱb級;
  4、墻:一、二層墻體為鋼筋砼,粉刷層均在30mm以上,故受火災影響,粉刷層開裂、空鼓,大面積脫落,鋼筋砼墻體受損輕微,結構性能良好,綜合評定為Ⅱa級;三~七層為填充墻,厚度490mm,火災時主要是灼烤影響,粉刷大面積脫落,無明顯變形裂縫,綜合評定為Ⅱb級;
  5、塔蓋及易損件:七層易燃物較多,火災持續時間較長,頂部鋼筋砼結構受影響較大,部分構件已斷、懸掛,塔剎屬易損結構,受外界影響極易倒塌,因此,綜合評定Ⅳ級。
  5結語
  溫度場的判定是一個十分復雜的過程,受到很多因素的影響,在判定溫度場過程中不能根據某一項指標來判定,而應該將現場調查及構件強度、變形、截面損傷深度綜合判定。這樣,確定出來的溫度場才更準確。