# 火灾后建筑结构鉴定标准 CECS 252:2009

中国工程建设协会标准

火灾后建筑结构鉴定标准

Standard for building structural assessment after fire

CECS 252:2009

主编单位:中冶建筑研究总院有限公司

(原冶金部建筑研究总院)

上海市建筑科学研究院

批准单位:中国工程建设标准化协会

施行日期:2009年9月1日

中国工程建设标准化协会公告

第36号

关于发布《火灾后建筑结构鉴定标准》的公告

根据中国工程建设标准化协会(98)建标协字第08号文《关于下达1998年第一批推荐性标准编制计划的函》的要求,由中冶建筑研究总院有限公司(原冶金部建筑研究总院)、上海市建筑科学研究院编制的《火灾后建筑结构鉴定标准》,经建筑物鉴定与加固专业委员会组织审查,现批准发布,编号为CECS 252:2009,自2009年9月1日起施行。

中国工程建设标准化协会

二〇〇九年四月九日

前言

根据中国工程建设标准化协会(98)建标协字第08号文《关于下达1998年第一批推荐性标准编制计划的函》的要求,制定本标准。

本标准包括总则、术语和符号、基本规定、调查和检测、火灾后结构分析与构件校核、火灾后结构构件鉴定评级等内容。本标准是在总结国内外科研单位和高等院校研究成果以及各检测鉴定单位火灾后结构鉴定工程实践经验,进行试验研究,并参考国内外相关资料的基础上编制的。

根据国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,推荐给检测鉴定、设计、施工单位和工程技术人员采用。

本标准由中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固专业委员会(成都市一环路北三段55号四川省建筑科学研究院,邮政编码:610081,E-mail:ls@astcc.com)归口管理并负责解释,在使用中如发现需要修改或补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。

主编单位:中冶建筑研究总院有限公司

(原冶金部建筑研究总院)

上海市建筑科学研究院

参编单位:中国人民武装警察部队学院

同济大学

西安建筑科技大学

烟台大学

武汉钢铁集团股份有限公司

主要起草人:林志伸 王孔藩 李国强 屈立军

(以下姓氏拼音为序)

惠云玲 姜迎秋 蒋首超 李宁 李一平 李小瑞 楼国彪 陆贻杰 王新泉 许清风 姚继涛 岳清瑞 周新刚

主要审查人员:王庆霖 王永维 朱金铨 韩继云 张家启 牟宏远 张永钧

中国工程建设标准化协会

2009年4月9日

# 1 总 则

1 总 则

1.0.1 为了规范建筑结构火灾后的检测鉴定工作,给建筑结构火灾后的处理决策提供技术依据,做到技术先进、科学合理、安全适用、确保质量,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于工业与民用建筑中混凝土结构、钢结构、砌体结构火灾后的结构检测鉴定。

1.0.3 本标准以火灾后建筑结构构件的安全性鉴定为主。结构可靠性鉴定可根据建筑类型,按现行国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292或《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144进行鉴定。

1.0.4 火灾后建筑结构鉴定工作,应委托具有结构鉴定资质的独立机构承担。

1.0.5 火灾后建筑结构的鉴定,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

# 2 术语和符号

# 2.1 术 语

2 术语和符号

2.1 术 语

2.1.1 火灾后结构鉴定 structural assessment after fire

为评估火灾后结构可靠性而进行的检测鉴定工作。

2.1.2 火场残留物 debris in scene of fire

火灾后现场残存的物品。

2.1.3 火灾荷载密度 fire load density

火场单位建筑面积可燃物的发热量。

2.1.4 火灾温度作用过程 temperature-time process

火灾场所从开始燃烧、发展、猛烈燃烧、减弱到熄灭全过程温度与时间关系的历程。

2.1.5 火灾后结构构件温度分析 temperature analysis of structural element after fire

根据构件和防火层表面受热作用和构件材料热性能确定构件表面和内部温度的分布状况。

2.1.6 结构整体分析(火灾状况下) global structural analysis(under fire environment)

当整体结构或结构局部遭受火灾时,以整幢结构或某独立区段为对象,对火的直接作用效应和间接作用效应进行的分析。

2.1.7 火的间接作用 indirect fire action

火灾作用下由于结构、构件热变形引起的非直接受火结构、构件的内力和变形。

2.1.8 标准当量升温时间 normal equivalent temperature rise time

火灾作用达到的最高温度相当于采用国际标准ISO 834的标准升温曲线进行标准火灾试验达到相同温度所对应的升温时间。

2.1.9 重要构件 dominant member

指自身失效将影响或危及承重结构整体或局部安全工作或直接影响结构整体正常使用的构件。

2.1.10 次要构件 common member

其自身失效为孤立事件,不会导致其他构件失效,并不直接影响结构整体正常使用的构件。

# 2.2 符 号

2.2 符 号

te——房间内火灾的当量标准升温时间;

T——构件的表面温度;

v——火灾后受弯构件实际挠度;

[v]——受弯构件的挠度限值;

wm——砌体结构最大裂缝宽度;

δ——多层房屋楼层层间位移;

Rf——火灾后结构构件的抗力;

S——结构构件上的作用效应;

γ0——结构重要性系数;

l0——构件计算跨度;

h——楼层层高或独立柱高;

H——钢结构柱总高或砌体结构房屋总高度;

HT——单层房屋柱脚底面至吊车梁或吊车桁架顶面的高度。

# 3 基本规定

3 基本规定

3.0.1 建筑物发生火灾后应及时对建筑结构进行检测鉴定,检测人员应到现场调查所有过火房间和整体建筑物。对有垮塌危险的结构构件,应首先采取防护措施。

3.0.2 建筑结构火灾后的鉴定程序,可根据结构鉴定的需要,分为初步鉴定和详细鉴定两阶段进行(图3.0.2)。

图3.0.2 火灾后结构鉴定框图

3.0.3 初步鉴定应包括下列内容:

1 现场初步调查。现场勘察火灾残留状况;观察结构损伤严重程度;了解火灾过程;制定检测方案。

2 火作用调查。根据火灾过程、火场残留物状况初步判断结构所受的温度范围和作用时间。

3 查阅分析文件资料。查阅火灾报告、结构设计和竣工等资料,并进行核实。对结构所能承受火灾作用的能力作出初步判断。

4 结构观察检测、构件初步鉴定评级。根据结构构件损伤状态特征,按本标准第6章进行结构构件的初步鉴定评级。

5 编制鉴定报告或准备详细检测鉴定。根据本标准第6.1.3条规定损伤等级为Ⅱb级、Ⅲ级的重要结构构件,应进行详细鉴定评级。对不需要进行详细检测鉴定的结构,可根据初步鉴定结果直接编制鉴定报告。

3.0.4 详细鉴定应包括下列内容:

1 火作用详细调查与检测分析。根据火灾荷载密度、可燃物特性、燃烧环境、燃烧条件、燃烧规律,分析区域火灾温度—时间曲线,并与初步判断相结合,提出用于详细检测鉴定的各区域的火灾温度—时间曲线;也可根据材料微观特征判断受火温度;

2 结构构件专项检测分析。根据详细鉴定的需要作受火与未受火结构的材质性能、结构变形、节点连接、结构构件承载能力等专项检测分析;

3 结构分析与构件校核。根据受火结构的材质特性、几何参数、受力特征进行结构分析计算和构件校核分析,确定结构的安全性和可靠性;

4 构件详细鉴定评级。根据结构分析计算和构件校核分析结果,按本标准第6章进行结构构件的详细鉴定评级;

5 编制详细检测鉴定报告。对需要再作补充检测的项目,待补充检测完成后再编制最终鉴定报告。

3.0.5 鉴定报告应包括下列内容:

1 建筑、结构和火灾概况;

2 鉴定的目的、内容、范围和依据;

3 调查、检测、分析的结果(包括火灾作用和火灾影响调查检测分析结果);

4 结构构件烧灼损伤后的评定等级;

5 结论与建议;

6 附件。

# 4 调查和检测

# 4.1 一般规定

4 调查和检测

4.1 一般规定

4.1.1 火灾后建筑结构鉴定调查和检测的内容应包括火灾影响区域调查与确定、火场温度过程及温度分布推定、结构内部温度推定、结构现状检查与检测。

4.1.2 火灾后建筑结构鉴定调查和检测的对象应为整个建筑结构,或者是结构系统相对独立的部分结构;对于局部小范围火灾,经初步调查确认受损范围仅发生在有限区域时,调查和检测对象也可仅考虑火灾影响区域范围内的结构或构件。

# 4.2 火作用调查

4.2 火作用调查

4.2.1 火灾对结构的作用温度、持续时间及分布范围应根据火灾调查、结构表观状况、火场残留物状况及可燃物特性、通风条件、灭火过程等综合分析推断,对于重要烧损结构应有结构材料微观分析结果参与推断。

4.2.2 火场温度过程可根据火荷载密度、可燃物特性、受火墙体及楼盖的热传导特性、通风条件及灭火过程等按燃烧规律推断;必要时可采用模拟燃烧试验确定。

4.2.3 构件表面曾经达到的温度及作用范围可根据火场残留物熔化、变形、燃烧、烧损程度等,按照附录A推断。

4.2.4 火灾后结构构件内部截面曾经达到的温度可根据火场温度过程、构件受火状况及构件材料特性按热传导规律推断。

4.2.5 火灾中直接受火烧灼的混凝土结构构件表面曾经达到的温度及范围可根据混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应等,按照附录B中表B-1推断。

4.2.6 火灾后混凝土结构构件内部截面曾经达到的温度,可根据当量标准升温时间te按附录E推断。当量标准升温时间te按下列规定取值:

1 若曾经发生猛烈燃烧大火且主要可燃物为纤维素类物品时,当量标准升温时间te可根据火灾调查和火荷载密度及通风条件按附录C推断;

2 若未曾发生猛烈大火时,当量标准升温时间te可根据构件表面温度按公式(4.2.6)推断。

式中:T——构件的表面温度(℃)。

3 对于直接受火的钢筋混凝土楼板,可根据构件表面颜色、裂损状况、锤击声音等特征,按附录B中表B-2确定当量标准升温时间te

4.2.7 火灾后混凝土结构构件截面内部曾经达到的温度,也可根据混凝土材料微观分析结果按照附录D推断。

# 4.3 结构现状检测

4.3 结构现状检测

4.3.1 结构现状检测应包括下列全部或部分内容:

1 结构烧灼损伤状况检查;

2 温度作用损伤或损坏检查;

3 结构材料性能检测。

4.3.2 对直接暴露于火焰或高温烟气的结构构件,应全数检查烧灼损伤部位。对于一般构件可采用外观目测、锤击回声、探针、开挖探槽(孔)等手段检查,对于重要结构构件或连接,必要时可通过材料微观结构分析判断。

4.3.3 对承受温度应力作用的结构构件及连接节点,应检查变形、裂损状况;对于不便观察或仅通过观察难以发现问题的结构构件,可辅以温度作用应力分析判断。

4.3.4 火灾后结构材料的性能可能发生明显改变时,应通过抽样检验或模拟试验确定材料性能指标;对于烧灼程度特征明显,材料性能对建筑物结构性能影响敏感程度较低,且火灾前材料性能明确,可根据温度场推定结构材料的性能指标,并宜通过取样检验修正。

# 5 火灾后结构分析与构件校核

5 火灾后结构分析与构件校核

5.0.1 火灾后结构分析应包括下列内容:

1 火灾过程中的结构分析,应针对不同的结构或构件(包括节点连接),考虑火灾过程中的最不利温度条件和结构实际作用荷载组合,进行结构分析与构件校核;

2 火灾后的结构分析,应考虑火灾后结构残余状态的材料力学性能、连接状态、结构几何形状变化和构件的变形和损伤等进行结构分析与构件校核。

5.0.2 结构内力分析可根据结构概念和解决工程问题的需要在满足安全的条件下,进行合理的简化。

1 局部火灾未造成整体结构明显变位、损伤及裂缝时,可仅考虑局部作用;

2 支座没有明显变位的连续结构(板、梁、框架等)可不考虑支座变位的影响。

5.0.3 火灾后结构构件的抗力,在考虑火灾作用对结构材料性能、结构受力性能的不利影响后,可按照现行设计规范和标准的规定进行验算分析;对于烧灼严重、变形明显等损伤严重的结构构件,必要时应采用更精确的计算模型进行分析;对于重要的结构构件,宜通过试验检验分析确定。

# 6 火灾后结构构件鉴定评级

# 6.1 一般规定

6 火灾后结构构件鉴定评级

6.1 一般规定

6.1.1 火灾后结构构件的鉴定评级分初步鉴定评级和详细鉴定评级。

6.1.2 火灾后结构构件的初步鉴定评级,应根据构件烧灼损伤、变形、开裂(或断裂)程度按下列标准评定损伤状态等级:

a级—轻微或未直接遭受烧灼作用,结构材料及结构性能未受或仅受轻微影响,可不采取措施或仅采取提高耐久性的措施。

b级—轻度烧灼,未对结构材料及结构性能产生明显影响,尚不影响结构安全,应采取提高耐久性或局部处理和外观修复措施;

Ⅲ级—中度烧灼尚未破坏,显著影响结构材料或结构性能,明显变形或开裂,对结构安全或正常使用产生不利影响,应采取加固或局部更换措施;

Ⅳ级—破坏,火灾中或火灾后结构倒塌或构件塌落;结构严重烧灼损坏、变形损坏或开裂损坏,结构承载能力丧失或大部丧失,危及结构安全,必须或必须立即采取安全支护、彻底加固或拆除更换措施。

注:火灾后结构构件损伤状态不评Ⅰ级。

6.1.3 火灾后结构构件的详细鉴定评级,应根据检测鉴定分析结果,评为b、c、d级。

b级 基本符合国家现行标准下限水平要求,尚不影响安全,尚可正常使用,宜采取适当措施;

c级 不符合国家现行标准要求,在目标使用年限内影响安全和正常使用,应采取措施;

d级 严重不符合国家现行标准要求,严重影响安全,必须及时或立即加固或拆除。

注:火灾后的结构构件不评a级。

# 6.2 火灾后混凝土结构构件的鉴定评级

6.2 火灾后混凝土结构构件的鉴定评级

6.2.1 火灾后混凝土楼板、屋面板初步鉴定评级应按表6.2.1进行。当混凝土楼板、屋面板火灾后严重破坏,难以加固修复,需要拆除或更换时,该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.2.1 火灾后混凝土楼板、屋面板初步鉴定评级标准

6.2.2 混凝土梁火灾后初步鉴定评级应按表6.2.2进行。当火灾后混凝土梁严重破坏,难以加固修复,需要拆除或更换时该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.2.2 火灾后混凝土梁初步鉴定评级标准

注:表中梁的跨度按计算跨度确定。

6.2.3 混凝土柱火灾后初步鉴定评级应按表6.2.3进行。当混凝土柱火灾后严重破坏,难以加固修复,需要拆除或更换时该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.2.3 火灾后混凝土柱初步鉴定评级标准

注:1 表中为层间位移,h为计算层高或柱高;

2 截面小于400mm×400mm的框架柱,火灾后鉴定评级宜从严。

6.2.4 火灾后混凝土墙初步鉴定评级应按表6.2.4进行。当混凝土墙火灾后严重破坏,难以加固修复,需要拆除或更换时该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.2.4 火灾后混凝土墙初步鉴定评级标准

6.2.5 火灾后混凝土结构构件的详细鉴定评级应符合下列规定:

1 混凝土结构构件火灾截面温度场取决于构件的截面形式、材料热性能、构件表面最高温度和火灾持续时间。混凝土柱、梁、板的火灾截面温度场可按本标准附录E判定。

2 火灾后混凝土和钢筋力学性能指标宜根据钻取混凝土芯样、取钢筋试样检验,也可根据构件截面温度场按本标准附录F、G判定。火灾后钢筋与混凝土弹性模量以及钢筋与混凝土粘结强度折减系数可根据构件截面温度场参照本标准附录H判定。

3 火灾后混凝土结构和砌体结构构件承载能力可根据表6.2.5的分级进行鉴定评级。鉴定评级应考虑火灾对材料强度和构件变形的影响。

表6.2.5 火灾后混凝土构件承载能力评定等级标准

注:1 表中Rf为结构构件火灾后的抗力、S为作用效应,γ0为结构重要性系数,按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定取值。

2 评定为b级的重要构件应采取加固处理措施。

# 6.3 火灾后钢结构构件的鉴定评级

6.3 火灾后钢结构构件的鉴定评级

6.3.1 火灾后钢结构构件的初步鉴定评级,应根据构件防火保护受损、残余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲、构件整体变形四个子项进行评定,并取按各子项所评定的损伤等级中的最严重级别作为构件损伤等级。

1 火灾后钢构件的防火保护受损、残余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲三个子项,按表6.3.1-1的规定评定损伤等级。

2 火灾后钢构件的整体变形子项,按表6.3.1-2的规定评定损伤等级。但构件火灾后严重烧灼损坏、出现过大的整体变形、严重残余变形、局部屈曲、扭曲或部分焊缝撕裂导致承载力丧失或大部丧失,应采取安全支护、加固或拆除更换措施时评为Ⅳ级。

3 对于格构式钢构件,还应按第6.3.2条对缀板、缀条与格构分肢之间的焊缝连接、螺栓连接进行评级。

4 当火灾后钢结构构件严重破坏,难以加固修复,需要拆除或更换时该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.3.1-1 火灾后钢构件基于防火保护受损、残余变形与撕裂、局部屈曲或扭曲的初步鉴定评级标准

注:有防火保护的钢构件按1、2、3项进行评定,无防火保护的钢构件按2、3项进行评定。

表6.3.1-2 火灾后钢构件基于整体变形的初步鉴定评级标准

注:1 表中l0为构件的计算跨度,h为框架层高,H为柱总高。

2 评定结果取Ⅱa级或Ⅱb级,可根据实际情况由鉴定者确定。

6.3.2 火灾后钢结构连接的初步鉴定评级,应根据防火保护受损、连接板残余变形与撕裂、焊缝撕裂与螺栓滑移及变形断裂三个子项进行评定,并取按各子项所评定的损伤等级中的最严重级别作为构件损伤等级。当火灾后钢结构连接大面积损坏、焊缝严重变形或撕裂、螺栓烧损或断裂脱落,需要拆除或更换时,该构件连接初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.3.2 火灾后钢结构连接的初步鉴定评级标准

6.3.3 火灾后钢结构详细鉴定应包括下列内容:

1 受火钢构件的材料特性:

1)屈服强度与极限强度;

2)延伸率;

3)冲击韧性;

4)弹性模量。

2 受火钢构件的承载力:

1)截面抗弯承载力;

2)截面抗剪承载力;

3)构件和结构整体稳定承载力;

4)连接强度。

注:火灾后钢结构过火钢材力学性能指标宜现场取样检验。如能确定作用温度,还可根据本标准附录J判定不同温度下结构钢的屈服强度。

6.3.4 对于无冲击韧性要求的钢构件,可按承载力评定等级。对于有冲击韧性要求的钢构件,当构件受火后材料的冲击韧性不满足原设计要求,且冲击韧性等级相差一级时,构件承载能力评定应评为c级;当其冲击韧性等级相差两级或两级以上时,构件的承载能力评定应评为d级。

6.3.5 构件承载力鉴定时,应考虑火灾对材料强度和构件变形的影响,按表6.3.5评定构件承载能力等级。

表6.3.5 火灾后钢结构构件(含连接)按承载能力评定等级标准

构件类别 Rf/(γ0S)
b级 c级 d级
重要构件、连接 ≥0.95 ≥0.90 <0.90
次要构件 ≥0.92 ≥0.87 <0.87

注:1 表中Rf为结构构件火灾后的抗力,S为作用效应,γ0为结构重要性系数,按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定取值。

2 评定为b级的重要构件应采取加固处理措施。

6.3.6 受火构件的材料强度与冲击韧性可通过现场取样试验或同种钢材加温冷却试验确定。现场取样应避开构件的主要受力位置和截面最大应力处,并对取样部位进行补强。采用同种钢材加温冷却试验来确定受力构件的材料强度与冲击韧性时,钢材的最高温度应与构件在火灾中所经历的最高温度相同,并且冷却方式应能反映实际火灾中的情况(泼水冷却或是空气冷却)。

# 6.4 火灾后砌体结构构件的鉴定评级

6.4 火灾后砌体结构构件的鉴定评级

6.4.1 火灾后砌体结构初步鉴定,根据外观损伤、裂缝和变形分别按表6.4.1-1和表6.4.1-2进行初步鉴定评级。当砌体结构构件火灾后严重破坏,需要拆除或更换时,该构件初步鉴定可评为Ⅳ级。

表6.4.1-1 火灾后砌体结构基于外观损伤和裂缝的初步鉴定评级标准

注:对墙体裂缝有严格要求的建筑结构,表中裂缝宽度,对次要建筑可放宽为1.0mm。

表6.4.1-2 火灾后砌体结构侧向(水平)位移变形的初步鉴定评级标准(mm)

注:1 表中H为自基础顶面至柱顶总高度:h为层高;HT为基础顶面至吊车梁顶面的高度;

2 表中有吊车房屋柱的水平位移限值,是在吊车水平荷载作用下按平面结构图形计算的厂房柱的横向位移;

3 在砌体结构中,墙包括带壁柱墙;

4 多层房屋中,可取层间位移和结构顶点总位移中的较低等级作为结构侧移项目的评定等级;

5 当结构安全性无问题,倾斜超过表中Ⅱ级的规定值但不影响使用功能时,仍可评为Ⅱb级。

6.4.2 火灾后砌体结构构件的详细鉴定评级应符合下列要求:

1 砌体结构构件火灾后截面温度场取决于构件的截面形式、材料的热性能、构件表面最高温度和火灾持续时间;

2 火灾后砌体、砌块和砂浆强度可按照现行国家标准《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315进行现场检测;也可现场取样分别对砌块和砂浆进行材料试验检测;还可根据构件截面温度场按照本标准附录K推定砖和砂浆强度。当根据温度场推定火灾后材料力学性能指标时,宜用抽样试验进行修正;

3 火灾后砌体结构构件承载能力指标,应按表6.2.5规定的评级标准执行。

# 附录A 常见材料变态温度、燃点

附录A 常见材料变态温度、燃点

表A-1 玻璃、金属材料、塑料的变态温度

表A-2 部分材料燃点

表A-3 油漆烧损状况

温度(℃) <100 100~300 300~600 >600
烧损状况 一般油漆 表面附着黑烟 有裂缝和脱皮 变黑、脱落 烧光
防锈油漆 完好 完好 变色 烧光

# 附录B 混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系

附录B 混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系

表B-1 混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系

表B-2 标准耐火试验中混凝土构件的颜色及外观特征

# 附录C 纤维素类可燃物轰燃大火当量升温时间的确定

附录C 纤维素类可燃物轰燃大火当量升温时间的确定

C.0.1 纤维素类可燃物轰燃大火当量升温时间可按下列步骤确定:

1 调查确定在火灾中房间烧掉的可燃物的种类和数量;

2 按式(C.0.1)计算室内实耗可燃物总热值Q:

式中:mi——实际烧掉的第i种可燃物质量,kg;

hi——第i种可燃物的发热量(MJ/kg),按附表C.0.1-1取值。

表C.0.1-1 可燃材料单位发热量h

3 按式(C.0.1-2)计算房间火灾荷载密度:

式中:qT——房间火灾荷载密度,MJ/m2

AT——房间六壁表面面积(包括窗),m2

4 按式(C.0.1-3)计算房间的通风系数:

式中:F——计算房间的通风系数,m1/2

Aw——房间窗户窗洞面积,m2

H——窗户窗洞高度,m。

5 查附表C.0.1-2确定当量升温时间。

表C.0.1-2 当量升温时间te(min)

注:火灾曾发生轰燃是指:房间平均温度高于500℃或因温度作用使较多的玻璃窗破碎,从窗洞口大量冒出黑烟。

# 附录D 火灾后混凝土构件材料微观分析

附录D 火灾后混凝土构件材料微观分析

D.0.1 在进行详细检查时对拟评定的混凝土构件,根据其烧损的不同程度分别采集各种混凝土小样,并进行X衍射分析或电子显微镜分析,观察混凝土样品显微结构特征,并对照表D.0.1-1和表D.0.1-2中的混凝土微观物相特征。对应其特征温度推定相应的火灾温度和混凝土构件表面灼着温度。

表D.0.1-1 X衍射分析

表D.0.1-2 电镜分析

# 附录E 混凝土构件在标准升温条件下温度场实用曲线图

附录E 混凝土构件在标准升温条件下温度场实用曲线图

E.0.1 实心板。

说明:图中给出了板厚为80mm、100mm、120mm、150mm、200mm 5种规格。图中温度值是厚为1cm区间中点处的温度,以℃计。受火表面的距离(包括构件表面抹灰厚度),mm;图中时间te是指当量标准升温时间,min。

图E.0.1-1 H=80mm

图E.0.1-2 H=100mm

图E.0.1-3 H=120mm

图E.0.1-4 H=150mm

图E.0.1-5 H=200mm

E.0.2 圆形柱构件。

说明:柱截面半径为150mm、170mm、200mm、220mm、250mm、270mm、300mm、320mm、350mm共9种。温度值是厚为1cm的圆环中点处的温度,以℃计。迎火距离,即所求点到柱外表面的距离(包括构件表面抹灰厚度),mm;图中时间te为当量标准升温时间,min。

图E.0.2-1 R=150mm

图E.0.2-2 R=170mm

图E.0.2-3 R=200mm

图E.0.2-4 R=220mm

图E.0.2-5 R=250mm

图E.0.2-6 R=270mm

图E.0.2-7 R=300mm

图E.0.2-8 R=320mm

图E.0.2-9 R=350mm

E.0.3 矩形截面。

说明:表中给出了矩形截面宽度b=200mm~400mm,其截面下部200mm范围内对称轴左侧的温度。在受火2.0h内,如宽度大于400mm(下部大于200mm)仍采用400mm时的温度值,但把对称轴边上的数值重复外推,直至所研究的宽度为止。图中温度值是边长20mm的正方形中心处的温度,以℃计;当量标准升温时间te,以min计。确定截面温度时应考虑构件表面抹灰厚度。

1 b=200mm矩形截面;

图E.0.3-1 b=200mm,te=60min

图E.0.3-2 b=200mm,te=70min

图E.0.3-3 b=200mm,te=80min

图E.0.3-4 b=200mm,te=90min

图E.0.3-5 b=200mm,te=100min

图E.0.3-6 b=200mm,te=110min

图E.0.3-7 b=200mm,te=120min

2 b=240矩形截面;

图E.0.3-8 b=240mm,te=60min

图E.0.3-9 b=240mm,te=70min

图E.0.3-10 b=240mm,te=80min

图E.0.3-11 b=240mm,te=90min

图E.0.3-12 b=240mm,te=100min

图E.0.3-13 b=240mm,te=110min

图E.0.3-14 b=240mm,te=120mim

3 b=280mm矩形截面;

图E.0.3-15 b=280mm,te=60min

图E.0.3-16 b=280mm,te=70min

图E.0.3-17 b=280mm,te=80min

图E.0.3-18 b=280mm,te=90min

图E.0.3-19 b=280mm,te=100min

图E.0.3-20 b=280mm,te=110min

图E.0.3-21 b=280mm,te=120min

4 b=320mm矩形截面;

图E.0.3-22 b=320mm,te=60min

图E.0.3-23 b=320mm,te=70min

图E.0.3-24 b=320mm,te=80min

图E.0.3-25 b=320mm,te=90min

图E.0.3-26 b=320mm,te=100min

图E.0.3-27 b=320mm,te=110min

图E.0.3-28 b=320mm,te=120min

5 b=360mm矩形截面;

图E.0.3-29 b=360mm,te=60min

图E.0.3-30 b=360mm,te=70min

图E.0.3-31 b=360mm,te=80min

图E.0.3-32 b=360mm,te=90min

图E.0.3-33 b=360mm,te=100min

图E.0.3-34 b=360mm,te=110min

图E.0.3-35 b=360mm,te=120min

6 b=400矩形截面;

图E.0.3-36 b=400mm,te=60min

图E.0.3-37 b=400mm,te=70min

图E.0.3-38 b=400mm,te=80min

图E.0.3-39 b=400mm,te=90min

图E.0.3-40 b=400mm,te=100min

图E.0.3-41 b=400mm,te=110min

图E.0.3-42 b=400mm,te=120min

# 附录F 火灾后混凝土强度折减系数

附录F 火灾后混凝土强度折减系数

F.0.1 在进行初步调查后,根据火场温度确定的混凝土构件表面灼着温度,可按表F.0.1-1~表F.0.1-3的强度折减系数确定火灾后混凝土构件的实际强度。

表F.0.1-1 混凝土高温时抗压强度折减系数

表F.0.1-2 高温混凝土自然冷却后抗压强度折减系数

表F.0.1-3 高温混凝土水冷却后抗压强度折减系数

注:1 表中fcu,t——混凝土在高温下或高温冷却后的抗压强度;

fcu——混凝土原有抗压强度。

2 当温度在二者之间时,采用线性插入法进行内插。

# 附录G 高温时和高温冷却后钢筋强度折减系数

附录G 高温时和高温冷却后钢筋强度折减系数

G.0.1 HPB235钢筋、HRB335钢筋和冷拔钢丝高温时及高温冷却后的强度折减系数按表G.0.1-1和表G.0.1-2确定。

表G.0.1-1 高温时钢筋强度折减系数

注:对于热轧钢筋HPB235和HRB335,钢筋强度指标为屈服强度;对于冷拔钢丝,钢筋强度指标为极限抗拉强度。

表G.0.1-2 HRB335钢筋高温冷却后强度折减系数

# 附录H 高温自然冷却后混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数

附录H 高温自然冷却后混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数

H.0.1 高温自然冷却后混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数分别按表H.0.1-1和表H.0.1-2确定。

表H.0.1-1 高温自然冷却后混凝土弹性模量折减系数

表H.0.1-2 高温自然冷却后混凝土与钢筋粘结强度折减系数

# 附录J 高温过火后结构钢的屈服强度折减系数

附录J 高温过火后结构钢的屈服强度折减系数

J.0.1 结构钢在高温下及高温过火冷却后的屈服强度折减系数,按表J.0.1确定。

表J.0.1 结构钢在高温下及高温过火冷却后的屈服强度折减系数

# 附录K 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度的折减系数

附录K 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度的折减系数

K.0.1 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度对应关系及折减系数按表K.0.1确定。

表K.0.1 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度对应关系及折减系数

# 本标准用词说明

本标准用词说明

1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词,说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”,反而词采用“严禁”。

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指定应按其他有关标准执行时,写法为“应按……执行”或“应符合……的要求(或规定)”。

# 引用标准名录

引用标准名录

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068

《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292

《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315

# 条文说明

中国工程建设协会标准

火灾后建筑结构鉴定标准

CECS 252:2009

条文说明

# 1 总 则

1 总 则

1.0.1 制定本标准的目的。

1.0.3 火灾后结构可靠性鉴定应符合现行国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292和《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144的规定。此外,尚应符合其他现行的有关标准的强制性条文规定。

1.0.4 为了保证检测鉴定结果的正确性、严肃性,必须由有资质的、独立的检测鉴定机构和人员承担。

# 2 术语和符号

2 术语和符号

2.1 术 语

术语是本标准新增的内容,主要是根据现行国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ 132、《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《建筑结构荷载规范》GB 50009等给出的。

2.2 符 号

符号主要是参照现行国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ 132、《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计规范》GB 50017、《砌体结构设计规范》GB 50003等,根据本标准的需要规定的。

# 3 基本规定

3 基本规定

3.0.1 为掌握火灾信息(火场物品分布及损坏状况;物品的变形、可燃物或残渣数量、分布…)现场不被破坏,以便全面准确推断火灾参数。有些结构表面火灾后会随时间变化的,例如混凝土火灾后200℃~500℃表面随时间发生变化,时间长了就看不清楚了。另外,为防止火灾后结构延迟倒塌发生,造成次生灾害,结构鉴定应在火灾后尽快进行;对于确认有塌落风险的建筑物,应采取设置警戒、及时拆除、支承加固等防护措施。进行结构现状鉴定检测、调查应在保障安全的前提下进行,必要时应采取专门的安全措施。

3.0.2 本鉴定工作程序框图根据国际标准《结构设计基础-既有结构的鉴定》ISO 13822制订的。

3.0.3 大量火灾后建筑结构鉴定的工程实践经验表明,在下列情况下可以在初步鉴定完成后不必再作详细鉴定:

1 建筑结构全面烧损严重,应当拆除;

2 建筑结构过火烧损非常轻微,仅仅是表皮损伤的一般建筑结构;

3 建筑结构烧损比较严重,修复费用超过拆除重建费用等。

除此之外,大多数需要保留建筑结构均宜进行详细鉴定。

3.0.4 对于混凝土结构和砌体结构,应详细检测构件的破坏、破损、裂缝、变形、颜色、混凝土碳化、敲击声音等,必要时应抽样检验混凝土、钢筋材料的力学性能、微观组织及化学成分变化。

对于钢结构,应详细检测构件的防火保护层、油漆、表面颜色、结构偏差变形、节点连接损伤等。必要时应抽样检验钢材和连接材料的力学性能、微观组织及化学成分变化。

对结构整体应进行结构变形及轮廓尺寸复核检测,包括:整体位移、侧移或挠曲变形,必要时还应进行结构构件几何(包括截面)尺寸的校核检验。

检查检测结果记录应详细、完整,宜绘制描述损伤的图表,并应有照片或其他影像记录资料。

如果需要采取措施时,应提出修复、加固、更换或拆除的具体建议。

如果可以继续使用时,应提出维护、修复和使用要求。

3.0.5 根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292和《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144的有关规定,鉴定报告除本条文规定的内容外,还应包含标题、日期、委托人、承担鉴定的单位、签章、摘要、目录、鉴定目的、范围、建筑结构火灾和火灾后的状况、检测项目、检测依据、取样原则、实验方法、实验分析结果、结构分析与校核、构件可靠性评级、结论、建议和附录(包括相关照片、材质检测报告、证据资料等)内容。

火灾概况叙述的主要内容应包括:起火时间、主要可燃物、燃烧特点和持续时间、灭火方法和手段等。

# 4 调查和检测

# 4.1 一般规定

4 调查和检测

4.1 一般规定

4.1.1 本条文规定了建筑物火灾后结构鉴定应进行调查和检测的主要内容,针对具体项目,可根据结构特点、火灾规模、燃烧和灭火信息掌握情况等,在满足结构鉴定评估要求条件下,简化有关内容。

条文中所谓火灾影响区域,是指火场区域、高温烟气弥漫区域和不可忽略的温度应力作用区域的总称。可能发生的火灾损坏(包括:高温灼烤所致的结构材料劣化损坏和温度应力所致的结构或构件变形开裂损坏)均应分布在火灾影响区域范围。

条文中所谓火场温度过程及温度分布,是指随着火灾引燃、蔓延、熄灭的过程所发生的温度升降变化过程和结构表面受热温度的宏观分布。调查火场温度过程是为了分析结构温度应力或变形的传播规律和特点;调查温度分布是为了宏观上判定不同区域结构相对的烧灼损伤程度。

4.1.2 火灾作用对结构可能造成的损坏,有直接烧灼损坏和温度应力作用损坏两个主要方面,直接烧灼损坏一般局限于火场和高温烟气弥漫区域的结构,但温度应力作用可能遍及整个建筑物,故规定,建筑结构火灾后鉴定调查和检测的对象应当是整个建筑物结构,或者是结构系统相对独立的部分结构。但是,有些建筑物,特别是采用砌体或其他耐火墙体材料分割的小房间建筑,火灾可能仅在少数房间范围、短时间发生,火灾温度应力作用影响有限,此时,经初步调查确认,允许仅仅将火灾影响区域范围内的结构或构件列为鉴定对象,实际操作中,也取得了较好的效果。

# 4.2 火作用调查

4.2 火作用调查

4.2.1 火灾中结构受热温度由于受多种因素影响,任何一种推断方法都存在其局限性。为较准确地推断结构受热温度,应采用多种方法,互相补充印证。其中以结构材料微观分析的方法判断结构受火温度较为直接、可靠,所以,规定对于重要烧损结构,必须要有这种方法参与推断。

4.2.2 规定分析火场温度过程可采用的一般方法。具体计算分析方法和试验方法等,可参考相关文献选用。

4.2.3 规定分析构件受火过程可采用的一般方法。具体计算分析方法,可参考相关文献选用。

4.2.4 规定判断一般结构构件表面受火温度的方法。根据受火构件表面残留判断构件表面曾经达到的温度,操作简单,判断直观。在实际操作中应注意火场残留物的发现位置不一定就是受火作用时的位置,应注意区分。

4.2.5 判断混凝土结构构件表面受火温度的方法之一。应注意,由于混凝土原材料的不同、构件尺寸大小不同、受火后搁置时间的影响等,有关特征可能会存在差异,检测时应注意与未受灾的同类构件进行对比判断。

4.2.6 本条给出的是推断混凝土构件内部截面温度(场)的实用方法。

对第2.1.8条给出的标准当量升温时间te的定义,可理解为:若实际火灾对混凝土结构的热损伤作用与标准火灾的某一特定持续时间下对同一混凝土结构的热损伤作用相等,则可将该标准火灾这一特定的持续时间定义为标准当量时间。

不同的通风系数和火灾荷载,具有不同的温度-时间曲线。如果直接以燃烧理论计算曲线作为升温条件计算构件温度场,由于失火房间通风系数和火灾荷载的多变性,只能采用计算机数值解法而不便使用。使用当量时间te可把千变万化的火灾下构件温度场的计算统一为标准升温条件下的计算,同时还考虑了火灾的实际情况,因而较有实用的价值。

第1款 基于轴心受压(素)混凝土构件在遭受标准升温火作用和一般火灾火作用后承载能力相等的原则,将一般火灾作用时间te等效为当量标准升温时间te

第2款 根据构件受火后的特征推定当量标准升温时间的一个方法。公式(4.2.6)依据标准耐火试验中钢筋混凝土板、墙实测的构件表面温度T(℃)与升温时间t(min)回归得到,上式的平均回归误差为2%。

第3款 根据构件受火后的特征推定楼板当量标准升温时间的一个方法。

根据构件受火后的特征推定当量标准升温时间,当温度不是很高时(小于600℃),可能会出现较大误差。

4.2.7 基于材料微观分析结果,推断混凝土构件内部截面温度(场)的实用方法之一。采用衍射分析、电镜分析等手段检验岩相组织等。

# 4.3 结构现状检测

4.3 结构现状检测

4.3.1 本条是对结构现状检测内容的一般规定。

4.3.2 本条是对结构烧灼损坏现状检查检测方法的一般规定。

4.3.3 本条是对结构温度应力作用损坏现状检查检测方法的一般规定。

4.3.4 本条是对结构材料性能检验的一般规定。结构材料性能的取样检验,一般采取对比试验法,即,分别在受损程度不同的部位和未受损部位取样,进行对比试验,以确定火作用的影响程度。

# 5 火灾后结构分析与构件校核

5 火灾后结构分析与构件校核

5.0.1 第一类分析,其目的是判断火灾过程中的温度应力对结构造成的损伤或潜在损伤,之所以要针对不同的构件分别进行分析,主要是考虑火灾发生燃烧的顺序、升温、降温过程,会对不同的结构产生不同时点的极值影响。第二类分析,其目的是研究结构火灾后继续使用过程的受力。结构内力分析,应考虑火作用时结构上实际荷载的组合,注意掌握火灾中结构变化全过程(特别应分析最不利状态),火灾后结构的残余状态。

5.0.3 火灾后结构构件强度验算应根据构件材质、尺寸、实际荷载状态和设计状态并考虑火灾造成的残余变形、残余应力及材质性能衰减等因素进行验算。

钢构件强度分析时应考虑由于火作用造成钢构件局部变化带来的影响,火灾作用造成连接螺栓带来连接强度的下降等。

# 6 火灾后结构构件鉴定评级

# 6.1 一般规定

6 火灾后结构构件鉴定评级

6.1 一般规定

6.1.1 火灾后结构构件的鉴定评级分初步鉴定评级和详细鉴定评级二级进行,这是筛选法的具体应用。初步鉴定评级的内容较具直观性,易测,又容易掌握。如遇到火灾燃烧物少灼燃时间短的小火灾,初步鉴定评级评定火灾损伤状态为Ⅱa级者,则可不必进行第二级详细鉴定评级。

第二级详细鉴定评级是在第一级初步鉴定评级的基础上进行,当原结构防火措施好时,剩余承载力的要求可适当降低。

在实际鉴定评级操作中,应该将二级鉴定评级要求紧密地结合起来,使火灾后结构宏观损伤与剩余承载力两组鉴定内容起到互为校核的作用。

6.1.2 火灾后结构构件的初步鉴定评级主要从构件外观和状态进行评级,这对构件火灾损伤的整体了解是非常重要的,也是概念鉴定与火灾后加固概念设计的首要条件,尤其对于混凝土构件,火灾后外观和状态的改变较为明显,且与内部细微观结构及剩余承载力的改变又有密切联系。因此,混凝土构件的初步鉴定在鉴定报告中,起着非常重要的作用。

火灾后结构构件的初步鉴定评级主要根据构件外观损坏状态进行鉴定评级,但为慎重计,一般不评Ⅰ级。

初步鉴定状态分级中的Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ级的条文原则精神一定要掌握。有时火灾表面现象呈伪状态,例如混凝土表面被黑色覆盖,一般定为Ⅱa级状态,即基本正常,没有明显降低构件承载能力和耐久性。这里应指出的是:也许有人认为仍可评为Ⅰ级,然而考虑到该构件多少已受到火的影响,若评为Ⅰ级,很难令人接受。因为至少要重新清理和修缮方能使用。另外,在严重火灾后,混凝土构件变形和裂缝非常严重,已严重影响构件承载能力和耐久性,然而其表面由于被碳粒子覆盖,也呈黑色。因此,应先刮去覆盖的碳粒子再检查。此时,构件表面混凝土将呈现出灰白或土黄色。将这一情况与严重变形或裂缝综合考虑,容易确认该构件应定为状态Ⅲ级。因此,在初步鉴定中,首先应掌握Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ级状态的伪象与基本特征,再依据表6.2.1的内容进行混凝土构件火灾后的状态检查。

火灾后结构构件初步鉴定状态评级分Ⅱa级、Ⅱb级和Ⅲ级。其分级标准为:

a级—轻微或未直接遭受烧灼作用,没有降低构件的承载能力的缺陷和损伤,但影响外观质量。

b级—轻度烧灼,没有明显降低构件承载能力的缺陷和损伤,但已经引起耐久性的降低。

Ⅲ级—中度烧灼尚未破坏,已产生严重影响构件承载能力和耐久性的缺陷和损伤。评为状态Ⅲ的构件中,对于已严重破坏、且没有加固和保留价值的构件可列为应拆除构件,在初步鉴定报告中应予以明确。

Ⅳ级—破坏或烧塌。

6.1.3 火灾后结构构件的详细鉴定评级是根据结构上的作用及实测的结构参数进行定量的剩余承载力计算分析,然后进行可靠性评级。详细鉴定评级应注意力学计算模型的合理性及火灾后结构物化、几何等各类参数选择的正确性,以便获得正确的计算结果。火灾后构件评级标准与工业与民用鉴定标准基本相同。

# 6.2 火灾后混凝土结构构件的鉴定评级

6.2 火灾后混凝土结构构件的鉴定评级

6.2.1~6.2.4 表6.2.1~表6.2.4中油烟及烟灰应注意熏黑与碳化变黑的区别,此处指熏黑。

在对火灾后混凝土构件进行初步调查时,除了解混凝土构件设计施工情况和被调查构件周围各种材料的高温变态情况外,主要还应了解火灾后混凝土构件外观特征情况,作为判断火灾的火场温度及构件灼着温度的主要依据。

从试验结果和大量的调查中可以知道,混凝土构件的外观在受到火灾高温作用后会发生一系列的变化,比如温度不超过300℃时,混凝土表面仅看见黑烟;当温度在300℃~600℃时,混凝土表面会逐渐变色,由粉红色加深到铁锈红;当温度在600℃上升到700℃~800℃时,混凝土表面颜色逐渐泛黄,由浅黄色到土黄色;当温度超过800℃后混凝土表面颜色开始由土黄色变到灰白。又比如,混凝土受到高温作用后,其表面会生成许多网状裂缝,特别当混凝土达到临界温度580℃后,其表面会产生大量裂缝,并会发生爆裂和露筋现象,如果火灾后混凝土构件有爆裂和露筋现象,也说明该构件截面温度梯度变化很大,强度损失亦较大。

在进行混凝土构件外观调查时,还应注意由于构件设计的标准不同(如截面尺寸、配筋大小、强度等级),构件形状不同以及所处火灾区域不同,混凝土构件所受温度的作用和强度降低的程度都不尽相同。在同等温度作用下,构件截面设计愈大,因尺寸效应的缘故,构件灼着温度相对较低,构件强度降低也较小,构件的形状不同,如楼板厚度较薄,又直接受到火焰冲击,热量不易逸散,其灼着温度较高,强度降低较大,梁虽截面较大,但三面受火,其灼着温度及强度降低次之,柱因截面较大,且侧面受火,其灼着温度及强度降低相对较小。

6.2.1、6.2.2 条中表6.2.1和表6.2.2火灾后混凝土楼板、屋面板和梁初步评级中关于火灾裂缝和变形值的定量问题,考虑到混凝土结构火灾裂缝和变形等损伤参数离散性较大,且构件在结构不同部位的重要性不一样,因此正文条文中采取粗线条评判法,由检测鉴定人员在考虑构件火灾损伤程度及构件重要性等诸因素后,综合评定。也可参照下列值评定,即:

裂缝宽度<0.1mm为轻微火灾裂缝;

裂缝宽度≤1.0mm为中等火灾裂缝;

裂缝宽度>1.0mm为火灾粗裂缝。

表中变形主要指火灾引起板的挠度,可参照下列值作初步评定,即:

≤[δ]为Ⅱa级,无明显变形;

[δ]<δ≤3[δ]为Ⅱb级,中等变形;

δ>3[δ]为Ⅲ级,较大变形。

其中:δ为火灾后受弯构件实际挠度;[δ]为受弯构件的挠度限值,按《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定取值:当l0<7m时,[δ]=l0/200;当7m≤l0≤9m时,[δ]=l0/250;当l0>9m时,[δ]=l0/300。其中l0为构件的计算跨度;计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度l0按实际悬臂长度的2倍取用。

近年来,随着红外热像技术的应用与推广,我国有些单位已开始将该技术应用至混凝土构件灼热温度的判断与火灾损伤的鉴定。本标准仅将红外热像技术火灾损伤鉴定方法作进一步研究,在工程鉴定中作综合判断中的一个技术内容,待理论与试验研究相对成熟,工程实例丰富之后,再列入规范条文。

6.2.5 当采用抽样试验确定火灾后混凝土强度时,混凝土校准芯样高温和常温宜各取6个,若受实际条件限制,至少也应各取3个;必要时,进行钢筋取样试验。

表6.2.5的评级指标取自《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292。对未受火灾作用的构件,可根据检测鉴定结果评定为a、b、c、d四级。

# 6.3 火灾后钢结构构件的鉴定评级

6.3 火灾后钢结构构件的鉴定评级

6.3.1 火灾后钢结构构件的初步鉴定评级主要根据火灾后比较容易观测到的宏观现象,例如构件的防火保护受损情况、残余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲、构件的整体变形等,即可初步判断出哪些构件明显损坏(Ⅳ级),哪些构件火灾损伤较小(Ⅱ级),对Ⅳ级构件一般情况下无需再进行进一步检测,从而可大大减少需要鉴定的构件数量。

对于有防火保护的钢构件,火灾后防火保护基本无损,则表示构件所经历的温度不高,构件的损坏很小,因此评为Ⅱa级。至于构件保护层脱落或出现明显裂缝,则表示构件可能在火灾中经历较高的温度,应根据构件的局部屈曲和变形等情况对其损伤作进一步检测。

从火灾后的钢结构建筑案例现场调查来看,局部残余变形与局部屈曲是钢构件在火灾中常见的一种损伤,且构件有局部损伤时,并不一定出现很大的整体变形,因此钢结构的局部残余变形、局部屈曲是独立的火灾损伤现象,应单独评定。

在表6.3.1-2中,Ⅲ级损伤变形界限值取为Ⅱ级损伤变形限值的2倍,当火灾后构件的残余变形超过该值,说明构件的变形很大,损伤已很严重,本条参照《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2001制定。

此外,还可借助高温过火冷却后钢材表面的颜色来大致判定构件曾经历的最高温度及损伤,表1列出了结构钢高温过火冷却后的颜色变化情况(曹文衔:《损伤累积条件下钢框架结构火灾反应的分析研究》,同济大学博士学位论文,1998年3月)。大体上,钢材表面颜色随着钢材所经历的最高温度的升高而逐步加深。但是,由于高温过火冷却后钢材表面的颜色与钢材的种类、高温持续时间、冷却方式等因素有关,而实际构件表面在绝大多数情况下或有防腐涂料或有锈蚀,因此钢材的表观颜色只能作为参考。

表1 高温过火冷却后钢材表面的颜色

6.3.2 火灾后,钢结构应特别加强对连接节点的检测。连接节点处往往局部应力集中,现场焊接施工质量不易保证,因此在火灾下钢结构连接也时有出现损坏的。对于高强度螺栓连接,只要螺栓出现松动的,就应予以更换。

6.3.3 受火构件的材料特性可能发生较大的变化,故详细鉴定时应对受火构件的材料特性进行调查,并作为承载力与冲击韧性评定的依据。

6.3.5 表6.3.5的指标取自《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144。

6.3.6 一般地,受火构件的材料特性宜采用现场取样,但若现场不易取样,或是现场取样对构件有较大的损害时,可采用同种钢材加温冷却试验确定。

# 6.4 火灾后砌体结构构件的鉴定评级

6.4 火灾后砌体结构构件的鉴定评级

6.4.1 本条根据大量砌体结构理论和砌体结构常规鉴定经验制订。其中,有些指标在制订过程中涉及到砖墙内的温度推定问题。为此,采用了它与砖墙表面温度、火场温度之间的关系为:

式中:T——火场温度(℃);

Ts——砖墙表面温度(℃);

砖墙内部温度与表面温度之间的关系为:

式中:Td——砖墙内部距迎火面d(mm)处的温度。

6.4.2 本条根据火灾后建筑结构检测鉴定经验,并参照《建筑物火灾后诊断与处理》、《房屋结构灾害检测与加固》等文献制订的。

# 附录A 常见材料变态温度、燃点

附录A 常见材料变态温度、燃点

附录A资料引自段文玺论文《建筑结构的火灾分析和处理》(工业建筑,1985.5-7)。

# 附录B 混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系

附录B 混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系

表B-1主要是根据江苏省建筑科学研究院闵明保等《建筑物火灾后诊断与处理》的试验研究;综合前苏联НИИЖБ СССР《建筑物火灾后混凝土结构鉴定标准》(1987);H.A.ИЛЬИН《火灾损伤建筑物技术鉴定》;李引擎等《建筑防火设计与研究》等、试验资料和标准基础上制定的。

表B-2引自四川消防科学研究所试验结果,该试验是采用标准火灾——温度曲线进行试验。目前我国采用国际标准化组织ISO834的火灾标准时间——温度曲线,其表达式为:

式中:Tf(t)——t时刻的温度(℃);

20——初始环境温度(℃);

t——升温时间(min)。

试验结果可参阅公安部四川消防科学研究所研究报告《钢筋混凝土建筑火灾烧损程度鉴定技术的研究报告之三》(1990,11)。

# 附录C 纤维素类可燃物轰燃大火当量升温时间的确定

附录C 纤维素类可燃物轰燃大火当量升温时间的确定

本附录是基于轴心受压(素)混凝土构件在遭受标准升温火作用和一般火灾火作用后承载能力相等的原则,将一般火灾作用时间t等效为标准升温作用时间,由此可以在实际工程中引用标准火灾试验的一些成果曲线。

之所以用作对比的混凝土构件采用轴心受压素混凝土柱,不考虑钢筋的作用,其原因是火灾后钢筋的强度恢复较大,混凝土的强度损伤较大且不能恢复。

图1给出了以400mm×400mm混凝土柱为对比对象的计算结果。图中以实际火灾条件下承载力曲线的最小值作水平线相交于标准火灾下柱承载力曲线,该交点所对应的时间即为标准当量时间te。如图中,F=0.06m1/2,qT=300MJ/m2时,标准当量时间约为68min。

图1 实际火灾和标准火灾条件下混凝土柱的承载力曲线

计算结果表明,所选柱截面由400mm×400mm改变为300mm×300mm时,标准当量时间te基本无变化。

使用附表C.0.1-2数据,必须是发生轰燃大火。

# 附录D 火灾后混凝土构件材料微观分析

附录D 火灾后混凝土构件材料微观分析

X衍射分析和电镜观测都是在微观领域中对火灾后混凝土构件进行分析。

X射线衍射分析首先解决待测物的物相组成,并由此推知混凝土中各种成分的原始状况,经历过哪些变化。由特征峰的弥散或明锐程度(通常用峰的半高宽度),表示结晶的好坏。这些信息与混凝土构件受火损伤的程度相关,从而为评价混凝土构件的强度提供信息。条文中列出这些物相反应的特征温度可以帮助判定混凝土小样所在部位的灼着温度,而混凝土构件的灼着温度一经确定,即可利用混凝土在高温下的折减系数(见附录F)评定火灾混凝土的实际强度。事实上,混凝土中的各种原始材料以及水泥水化产物,碳化产物等都能在火灾中发生各种变化,其热致相变(脱水、分解、高温相反应等)常需要一定的温度,火灾后各种相变产物的检出都可以对混凝土的灼着温度提供依据。

扫描电镜观测分析也是近几十年发展起来的现代化分析手段,它着眼于待测物的显微形貌,可放大到十万倍,比普通光学显微镜的分辨率高得多。混凝土材料微观晶格结构拍照得到立体感极强。当用于火灾后混凝土构件分析时,用电镜分析获得的各种物相显微形貌变化,如玻璃态化,CSH凝胶的干缩、产生微裂纹,各种水化产物的变化等与物相组成分析配合,可以从混凝土材质的微观结构变化中找出混凝土强度及混凝土破坏的实质。

X射线衍射分析和电镜观测都采用分层切片办法试验。分层切片的厚度视构件火灾损伤状况而定,如果截面温度场或火灾伤梯度较大,切片厚度宜小,目前的切片厚度一般在5mm~10mm之间。

# 附录E 混凝土构件在标准升温条件下温度场实用曲线图

附录E 混凝土构件在标准升温条件下温度场实用曲线图

本附录曲线图是按照钢筋混凝土构件的导热微分方程,在标准火灾条件下,按照数值计算结果编制。其中矩型截面温度场表格可用于3面受火梁和4面受火柱。详细内容可参阅路春森等所编著《建筑结构耐火设计》(建材工业出版社,1995)。

本附录中有关板的部分计算结果与公安部天津消防科学研究所实测数据(参阅公安部天津消防科学研究所研究报告:Fire re-sistance of beam-slab specimens-experimental studies,1993)对比,如表2。

表2 板厚80mm时计算与实验实测温度对比表

从表2数值可见,在板内靠近受火面附近处,计算值比实测值大;在距受火面较远点,计算值比实测值小。

由于混凝土构件截面内的温度分布与诸多因素有关,如混凝土的热参数取值、截面尺寸误差、试验炉升温曲线控制水平、热电偶位置误差、受热后构件内水分的迁移等,即使在同一构件中对称位置处(理论上应相等)所测得的温度也相差较大。表3数据是由公安部天津消防科学研究所实测数据(参阅公安部天津消防科学研究所研究报告:Fire resistance of reinforced concrete columns-experimental studies,1993)。试件为4根305mm×305mm,在对称轴上共设置8个两两对称的热电偶,分别距受火表面为12min、25min、38min、63min,在各受火时刻,4根柱共8个热电偶所测温度的最大、最小和平均值列于表3。最大值与本附录计算值的误差列于表4。

表3 温度实测值(℃)

表4 温度误差(%)

从表4可见,计算值均比实测值大。其中原因之一是计算时混凝土的含水率采用平衡含水率(混凝土质量的2%~4%),而试件试验时含水率较高,相对含水率达63%~98%。但是,本附录计算值要比法国混凝土结构耐火设计规范所给值偏小(参见李引擎等译:混凝土结构耐火设计强度实用计算法,中国建筑科学研究院印,1989)。

# 附录F 火灾后混凝土强度折减系数

附录F 火灾后混凝土强度折减系数

材料折减系数根据已有研究成果和文献资料《火灾后钢筋混凝结构的力学性能》(吴波著,科学出版社)、《混凝土结构的火安全设计》(董毓利编著,科学出版社),在考虑一定保证率的基础上确定。

试验结果和国内外大量的资料表明,混凝土在高温下及高温冷却后力学性能基本上随温度的升高而降低。混凝土强度随温度的变化与混凝土的强度等级、骨料品种、温度的持续时间和冷却方式等因素有关。但随着温度的升高,这些因素的影响并不明显。从不同的试验条件对高温下及高温冷却后混凝土抗压强度影响来看,总的趋向是随着温度的升高而下降并趋于一致。

从室温开始升温至100℃,混凝土毛细孔中的游离水开始大量蒸发,但此时由于温度不高,混凝土内部的微观结构未受到大的影响,混凝土的力学性能虽稍有下降,但基本没有大的改变。当温度上升到200℃~300℃时,在混凝土中的物理化学结合水逐步排除并汽化逸出,水泥石有一定收缩而骨料却无大的膨胀,虽然造成了一部分微观破坏,但是由于混凝土内部大量的水份逸出需提供大量的热,使混凝土内受热应力作用减少,同时,在混凝土水泥石未反应的水泥残存熟料重新加速水化,此时使混凝土强度减小的因素小于使混凝土强度增大的因素,因此,在此温度范围内会出现混凝土强度略高于混凝土正常温度下的强度这一有趣现象。当温度上升到400℃后,混凝土中的水泥石产生相反的变形——膨胀,因此,在骨料与水泥石界面之间引起变形差异,内应力在水泥石与骨料之间胶结面上产生,混凝土的力学性能进一步下降,随着温度的升高,到达500℃以后由于水泥石中的氢氧化钙等水化物的脱水分解,导致水泥石结构破坏,水泥石与骨料间变形增大,裂缝由此产生。在此温度下,混凝土在高温下的抗压强度下降约1/3;高温混凝土冷却后的抗压强度下降约1/2,其中水冷却比自然冷却的抗压强度下降更大。当温度达到700℃~800℃以后,骨料的热膨胀加剧,开始分解,造成骨料与水泥石的热变形差异剧增,使混凝土粘结力破坏,接触界面裂缝进一步发展,此时混凝土在高温下的抗压强度降低约2/3,而高温混凝土在自然冷却后的抗压强度下降也约2/3,而高温混凝土在水冷却后的抗压强度下降更大。

# 附录G 高温时和高温冷却后钢筋强度折减系数

附录G 高温时和高温冷却后钢筋强度折减系数

折减系数根据已有研究成果和文献资料,在考虑一定保证率的基础上确定。

钢筋在高温下的抗拉强度随温度的升高而降低,由于各种钢筋所含成分和制造工艺的不同,其抗拉强度的变化也略有不同,普通热轧低碳钢筋在温度大于200℃时屈服消失,出现强化现象。各种钢筋在温度小于400℃后强度下降不明显,当温度大于400℃后强度下降显著。当温度达到600℃后,各种钢筋抗拉强度下降趋于相同,说明钢筋此时均已达到了变态点温度。

而钢筋在高温冷却后其屈服点及抗拉强度与常温下相等,降低有限,了解和掌握这一特点对于正确评估和复核火灾后钢筋混凝土构件剩余承载能力以及加固和修复火灾后钢筋混凝土结构构件有很重要的作用。

另外,钢筋在高温下的延伸率随温度的升高而升高,而钢筋在高温冷却后其延伸率与钢筋在高温冷却后的抗拉强度相同,基本能恢复到原来的塑性状态。

# 附录H 高温自然冷却后混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数

附录H 高温自然冷却后混凝土弹性模量、钢筋与混凝土粘结强度折减系数

折减系数根据已有研究成果和文献资料,在考虑一定保证率的基础上确定。

火灾后混凝土经高温作用后,其弹性模量及混凝土与钢筋间粘结强度随温度的升高而降低。当温度达到500℃以后,混凝土的弹性模量下降速度比混凝土抗压强度降低速率更为迅速,下降约60%左右。在此温度下,由于混凝土与钢筋间的变形差异增大,使得混凝土与钢筋间粘结强度也大为降低,只是由于HPB235级钢筋与HRB335级钢筋本身的摩阻力和咬合力的不同,因而在高温作用后的粘结强度下降程度也有所不同,HPB235级钢筋在500℃后粘结强度下降约50%,而HRB335级钢筋下降则不到20%。当温度达到700℃~800℃以后,混凝土的弹性模量几乎为零,而此时的混凝土与钢筋间的粘结强度,HPB235级钢筋已全部丧失,HRB335级钢筋也丧失了60%,可以看出火灾对HPB235级钢筋的粘结强度影响较大。

# 附录J 高温过火后结构钢的屈服强度折减系数

附录J 高温过火后结构钢的屈服强度折减系数

各种钢材由于化学组分及其所经受的一系列加工过程(包括生产轧制、热处理方式、冷加工工艺等)的不同,其常温下的性能、高温下的性能以及高温过火对钢材性能的影响均有较大的差别。本附录“结构钢”是指钢结构中最常用的普通热轧结构钢,如Q235钢和Q345钢。表中结构钢高温下的屈服强度折减系数取自《建筑钢结构防火技术规范》(CECS 2006:200),高温过火冷却后的屈服强度折减系数取自文献“曹文衔:《损伤累积条件下钢框架结构火灾反应的分析研究》,同济大学博士学位论文,1998年3月”。

普通热轧结构钢在高温下的力学性能有如下特点:1)屈服强度和弹性模量随温度升高而降低,且屈服台阶变得越来越小,在温度超过300℃以后,已无明显的屈服极限和屈服平台;2)极限强度基本上随温度的升高而降低,但在180℃~370℃温度区间内,钢材出现蓝脆现象(钢材表面氧化膜呈现蓝色),即极限强度有所提高,而塑性和韧性下降,材料转脆;3)当温度超过400℃后,强度与弹性模量开始急剧下降;当温度达到650℃钢材已基本丧失承载能力。

一般地,普通热轧结构钢在高温过火冷却后的强度降低很小,而经过热处理、冷拔加工得到的高强度钢(如35号钢、45号钢)以及薄壁冷弯型钢在高温过火冷却后强度降低较多。

# 附录K 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度的折减系数

附录K 火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度的折减系数

本附录表K.0.1火灾后粘土砖、砂浆、砖砌体强度与受火温度的对应关系及折减系数,主要是参照《建筑物火灾后诊断与处理》、《房屋结构灾害检测与加固》等文献和工程鉴定中的实验数据研究制订的。根据江苏建筑科学研究院的研究成果,高温作用后砖砌体的砖强度折减系数为:

式中:γi——砖砌体内i点砖强度折减系数;

f2——砂浆强度;

Ti——砖砌体内i点的温度。

按以上公式计算结果,经修正或调整后制定成表K.0.1。

最后更新: 8/23/2021, 10:53:27 PM