砌体结构房屋受爆后的安全性鉴定

■ 董桂红 DONG Guihong 刘有军 LIU Youjun

0 引言

近年来，工厂熔炼还原炉爆炸事故时有发生，不仅给人们的生命财产造成了巨大损失，也给社会的公共安全与稳定带来威胁。受经济条件的限制和建设水平的制约，大多数的农村用房以砌体结构为主，这类住房多为自建房屋，缺乏正规设计，并且施工质量较差，不能达到国家要求的验收标准[1]。一旦周边发生爆炸事故，将会对房屋的结构安全造成很大影响[2]。因此，在发生爆炸后，对爆炸建筑周边的农村砌体结构进行安全性鉴定，分析爆炸对结构的影响程度是十分必要的。本文以某工厂烟囱爆炸事故为背景，对周边农村砌体结构进行检测和鉴定，确定其安全性等级，并分析爆炸对砌体结构的影响[3]。

1 工程概况

某农村住宅建于2 0 0 9年，为单层砌体结构，毛石基础，未设置现浇钢筋混凝土地圈梁、圈梁、构造柱。车库及厨房屋面为木檩条石棉瓦单坡屋面，其余部分房屋为木檩条石棉瓦双坡面。内、外纵横墙为1 8 0 mm厚砖墙，部分隔墙为1 2 0 mm厚砖墙，建筑面积约1 7 7 m2。该住宅为自建房屋，无设计、施工相关图纸与资料。

距离该住宅5 5 m左右的铜制品加工厂房熔炼还原炉烟囱发生爆炸事故，与烟囱对应位置的铜制品加工厂房屋顶及钢结构立柱损坏，整个烟囱发生坍塌。房屋与相邻厂房位置关系及现状如图1～3。

2 事故分析

2.1 烟囱爆炸原因

熔炼炉中的可燃气体经风机输送到水汽分离器的烟囱中，在水汽分离器挡板的作用下，气体不断地在烟囱内富聚，与加热阶段的富氧烟道气体混合形成爆炸性气体，达到爆炸极限，在热能作用下引起化学性气体爆炸。

2.2 烟囱爆炸对相邻设施设备的影响

图1 住宅楼位置示意图

图2 烟囱倒塌后损伤现场

图3 住宅楼正面图

爆炸会导致爆炸区域气体快速膨胀，并以此进 行部分能量的释放。快速膨胀的气体与尚未受到挤压的气体之间会形成压缩气体层，发生爆炸后空气冲击波并向外扩散[4]。烟囱爆炸位置位于地面以上，对与烟囱相邻的设施、设备等产生影响，主要表现为：①爆炸和倒塌后，残落物对设施、设备的损伤；②冲击波对设施、设备的残损伤；③爆炸振动对设施、设备的损伤。

3 现场检测与鉴定

3.1 地基基础

该房屋基础形式为毛石条形基础，无混凝土地圈梁。上部结构出现多条不均匀沉降引起的裂缝，主要集中在④～⑦～轴间门窗洞部分，最大裂缝宽度为1 0 mm，裂缝沿基础延伸（图4），房屋地坪普遍开裂。

采用全站仪、吊线锤及钢尺对房屋垂直度偏差情况进行检查（图5）。观测结果为：房屋最大垂直度偏差值为1 5 mm（②点），所有测点均未超过《民用建筑可靠性鉴定标准》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）中规定的“结构不适于继续承载的变形限值”（3 9 6 0/2 5 0=1 5.8 mm)。

3.2 上部承重结构

3.2.1 结构构件损伤检测

现场对房屋进行室内裂缝检测，并对存在的裂缝现状进行记录（图6）。房屋地坪普遍开裂，墙体发现多处裂缝，⑥～⑦、⑥～⑦墙体裂缝最为明显，裂缝最大宽度达1 0 mm。裂缝损伤形态如图7～1 0，损伤描述见表1。

3.2.2 承重墙材料强度检测

采用H T 7 5-A型测砖回弹仪对承重墙砌筑用砖强度进行现场抽样检测（表2）。按照《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（J G J/T 1 3 6—2 0 0 1），并结合现场条件采用S J Y 8 0 0 B型贯入式砂浆强度检测仪对砌筑砂浆强度进行现场抽样检测，具体检测结果见表3。

3.2.3 结构抗震构造措施抽检

根据《建筑抗震鉴定标准》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）第1.0.4及1.0.5条，后续使用年限不应少于5 0年，按C类建筑、抗震设防烈度7度的要求进行抗震构造措施抽检，检查结果见表4。

3.2.4 围护系统承重部分及其他检测

图4 ⑥～⑦ 轴基础裂缝

图5 房屋垂直度偏差示意图

图6 裂缝损伤位置分布示意图

图7 窗框与墙体错位向内脱开

图8 ⑥～⑦ 墙门洞横向裂缝

图9 墙体贯通裂缝

图1 0 ⑥～⑦ 墙体窗洞周边斜向贯通裂缝

表1 裂缝损伤表

表2 承重墙砌筑用砖强度推定表

表3 承重墙砌筑砂浆强度推定表

表4 结构抗震构造情况检查表

（3）围护墙体多处开裂。

4 建筑结构承载力复核验算

根据实测数据及相关规范，采用中国建筑科学研究院编制的P K P M结构计算软件，对该房屋的轴住宅部分进行结构承载力复核验算，计算模型如图1 1所示，结构复核验算主要参数取值见表5。

（1）受压计算：各墙抗力与效应值比均大于1.0，满足要求。

（2）墙体高厚比验算：各墙高厚比均满足要求。

（3）结构抗震验算采用现行《建筑抗震设计规范》进行验算，各墙抗力与效应值比均大于1.0，满足要求。计算结果详见图1 2～1 4。

5 安全性鉴定

根据《民用建筑可靠性鉴定标准》（G B 5 0 2 9 2—2 0 1 5）的相关规定，进行建筑结构安全性等级综合评定。

5.1 地基基础

该房屋上部结构出现多条不均匀沉降引起的裂缝，主要集中在④～⑦/房屋窗门洞部分，最大裂缝宽度为1 0 mm，裂缝沿基础延伸，房屋地坪普遍开裂，故地基基础综合评定为cu级。

图1 1 结构计算模型简图

表5 结构复核验算主要参数取值表

图1 2 受压计算抗效比验算图

图1 3 高厚比验算图

图1 4 抗震计算验算图

5.2 上部承重结构

按照承载能力、构造、不适于继续承载的位移(或变形)和裂缝4个项目进行评定。

5.2.1 构件承载能力

根据建筑结构承载力复核验算结果，受压计算、墙体高厚比验算和结构抗震验算均满足要求，构件承载能力综合评定为bu级。

5.2.2 构件构造

按照《建筑抗震鉴定标准》（G B 5 0 0 2 3—2 0 0 9）相关规定，对该结构抗震构造措施共抽检1 0项，其中，层高、普通砖强度等级、钢筋混凝土构造柱设置位置、钢筋混凝土圈梁设置位置、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离等5项不满足要求，其余5项均满足要求。故构件构造措施评定为cu级。

5.2.3 构件位移或变形

主体结构构件未发现明显变形，故构件变形损伤评定为bu级。

5.2.4 构件裂缝

5.2.5 上部承重结构评定

综合以上4项构件评级，上部承重结构综合评定为cu级。

5.3 围护结构

房屋存在石棉瓦屋面破损等情形，该楼围护系统综合评定均为cu级。

5.4 检测单元安全性

综合分析地基基础、上部承重结构及围护系统承重部分的安全性等级，该建筑的结构安全性等级评定为csu级，即“安全性不符合标准对asu级的要求，显著影响整体承载，应采取措施，且可能有少数构件必须立即采取措施”[5]。

6 鉴定分析与建议

6.1 鉴定分析

（1）该砌体结构房屋无设计及施工资料，未设置现浇钢筋混凝土地圈梁、圈梁及构造柱，未按照国家有关规范采取相应构造措施。结构自身整体性和抗震性能较差，房屋基础在建成后使用过程中，局部存在不均匀沉降，房屋的室内回填土质量不符合规范要求，导致房屋自身存在墙体开裂、地坪开裂等现象；外部爆炸作用后使原有部分裂缝增大。

（2）铝合金窗安装质量不符合规范要求，固定埋件数量不足、门窗与墙体的锚固连接不到位、窗框周边未填实，安装质量不佳，导致门窗没有可靠约束，外部爆炸作用后，使得窗框产生内倾移位、门窗框松动等现象，致使部分窗框、窗玻璃损坏，已影响使用。

（3）外部爆炸作用对地基基础未产生影响，目前存在的地基基础开裂属结构自身在使用过程中局部产生不均匀沉降造成。

（4）水池结构位于室外地坪以下，砌体开裂以及侧壁防水层损坏，导致水池不能正常储水，不属外力影响造成。

6.2 建议

目前存在的损伤已影响局部结构构件的安全承载，建议进行处理。

（2） 对该房屋进行整体抗震加固。

（3）修复该房屋存在移位、松动、玻璃破损的门窗。

（4）修复局部损坏和渗水的石棉瓦。

（5）对水池内部进行防水层处理。

7 结语

砖砌体房屋数量多、分部广，现今仍是多数农村民用建筑的主要结构形式[6]。此类建筑不考虑地基勘察，无正规设计，结构布局不合理，房屋抗震构造措施不足，施工质量不佳，安全性能差。在遭遇如地震、爆炸等外力作用后，房屋结构损伤较大，给居民造成经济损失，居民的人生安全也会受到影响。近年来，随着我国脱贫攻坚政策大力执行，农村既有建筑的鉴定、加固维修已经成为精准扶贫工作的重要部分。因此，对农村砌体结构进行检测和鉴定，评定其抗震性能和安全性是一项非常有价值的工作。