某住宅楼爆炸事故后检测鉴定及加固设计研究

李荷美，刘 佳，张艺晶

（河北省建筑科学研究院有限公司，河北 石家庄 050021）

0 引言

随着时代的发展，钢筋混凝土高层建筑越来越多，已逐步取代多层砌体结构房屋在人们心中的地位。但城市中依然存在大片老旧小区及大量砌体结构房屋。因房屋使用年限长久、水电暖管道老龄化、物业管理系统落后，而造成天然气泄漏、密闭空间内可燃气体爆炸的事故时有发生。事故对建筑结构造成了极大损伤，对居民的居住安全和经济影响很大。目前城市中老旧小区的砌体结构房屋多为砖混结构，因此针对此类建筑结构爆炸事故后的安全性检测鉴定和维修加固处理的问题，已成为有关部门必须面对和解决的工作内容。

1 工程概况

河北省保定市某小区住宅楼为地下 1 层，地上 5 层的砖混结构，楼板形式为钢筋混凝土现浇板，采用混凝土条形基础，建筑物长 45.6 m，宽 17.9 m，总建筑面积约为 4 000 m2，于 2003 年左右建成。结构平面示意图如图 1 所示。

图1 地下一层结构平面示意图（单位：mm）

2015 年 3 月 29 日凌晨 0 时许，该建筑一单元地下室发生爆炸，爆炸冲击力致使该建筑部分结构构件遭到不同程度的破坏。楼板上拱、门窗变形、玻璃破碎、室外停放的车辆亦受损严重，给小区居民造成了严重的财产损失。经查明其爆炸原因系存放在地下室的装修用稀料挥发所致。为了解该建筑爆炸后的结构安全性，保证其能够继续正常使用，某专业机构接受当地建设局委托，对该建筑进行了爆炸后房屋的检测鉴定，并对后续加固处理制定了详细的加固设计方案［1］。

2 检测鉴定

2.1 损伤情况

爆炸对该建筑的影响区域主要位于地下一层和地上一层的 6～16×A～K 轴范围内，对其它楼层的破坏影响程度较低。

2.1.1 严重损伤构件破坏情况

严重损伤构件主要位于地下一层 6～16×A～K 轴范围内。可燃气体爆炸产生的巨大冲击能量，导致部分隔墙倒塌，主体结构部分承重墙、顶板及圈梁产生起拱变形、裂缝、混凝土脱落、钢筋外露等损伤。具有代表性的构件损伤情况如表 1 所示。

表1 地下一层部分构件损伤情况表

2.1.2 轻度损伤构件破坏情况

轻度损伤构件主要位于地上一层 6～16×A～K 轴范围内。该区域内构件损伤情况主要为承重墙体开裂以及承重墙体与圈梁交接处开裂。部分承重墙体存在数条竖向裂缝，裂缝从墙体底部向上延伸，长度较短、上窄下宽，最大缝宽多在 0.5～1.5 mm 之间。部分承重墙体存在多条斜向裂缝，主要分布于墙体中部，长度较长，最大缝宽多在 0.2～3 mm 之间。部分地上一层承重墙体与地下一层圈梁交接处存在开裂现象。

2.1.3 围护系统破坏情况

该建筑地上一层至地上五层 6～16×A～K 轴范围内，部分门窗、吊顶、地砖等围护系统出现不同程度的损坏。室内窗户玻璃破碎，门框、窗框变形并与墙体连接处开裂，吊顶损坏，地板砖严重起鼓、断裂，如图 8 所示。

图8 围护系统破坏情况示意图

图2 8～11×B～F 轴顶板破坏形态

图3 11～14×B～F 轴顶板破坏形态

图4 6～8×F～H 轴顶板破坏形态

图5 12～14×F 轴圈梁破坏形态

图6 8～11×F 轴圈梁破坏形态

图7 6～8×E 轴墙破坏形态

2.2 结构承载力复核验算

根据该建筑原设计图纸和爆炸后房屋安全性检测鉴定结果建立模型。该建筑模型中各材料强度采用现场实测值，荷载布置依据现场实际情况及相关规范，各构件布置参考原设计图纸。根据现行国家规范，利用数值分析软件对该建筑进行无损状态下主体结构的承载力计算、校核。结果表明，在无损状态及正常使用荷载条件下，该建筑部分墙体抗震承载力不足［4］。

2.3 检测鉴定结论

根据现场检测情况，该建筑部分承重构件存在损伤、较大变形以及承载力不满足要求的情况，围护系统也遭到严重破坏，爆炸受损构件对结构整体承载能力有极大影响［5］。在考虑建筑结构整体性的前提下，应对上述承重构件进行加固处理，并对围护系统进行修缮。在该建筑严重损伤构件中，部分构件已丧失承载能力，存在较大安全隐患，需立即采取安全措施。

3 加固方案

该砖混结构的加固设计方案以爆炸后检测鉴定报告为依据，综合考虑施工的可行性和加固后的使用性，对损伤程度不同的各个构件，采用经济合理的加固方法进行加固，最终恢复该建筑结构的承载能力和正常使用功能［6］。修复加固设计的原则是在确保结构安全的情况下，尽量多的保留原结构部分，减少拆除工作量，降低加固成本。该住宅楼地下一层 6～16×A～K 轴范围内结构加固设计方案如图 9 所示。

图9 地下一层6～16×A～K轴范围内结构加固平面示意图（单位：mm）

3.1 圈梁、顶板加固处理

由于地下一层 6～16×A～K 轴范围内的圈梁、顶板均有不同程度的损伤，且大多数构件已不适于继续承载，因此需对该范围内的圈梁、顶板采用全截面置换的方法进行加固，圈梁、顶板的截面尺寸和钢筋配置与原设计相同。加固施工前应对原构件卸荷并采取有效支撑，应注意隔开间剔凿，隔开间浇筑。并应在混凝土强度达到设计等级后，再进行相邻开间的剔凿浇筑［7］。施工时采用静力切割的方法进行拆除，优先拆除受损严重的构件。剔凿混凝土时应注意减少对相邻结构构件及混凝土内钢筋的伤害［8］。

3.2 墙体加固处理

对于倒塌的隔墙，重新砌筑。对于因爆炸导致损伤破坏的承重墙体，因墙体表面存在裂缝，裂缝宽度较小，裂缝形态已基本稳定，可先采用压力灌浆法对裂缝进行修补。待灌浆质量达到规范要求后，采用增加钢筋网水泥砂浆面层或钢筋混凝土面层的方法进行墙体加固［9］。根据墙体损伤程度的不同，综合考虑加固后房间使用面积大小的问题，选取合适的面层加固方法及加固面层厚度。对于无损状态下抗震承载力不足的承重墙体，亦采用上述增加面层的方法进行墙体加固，以提高其抗震性能。根据软件计算结果墙体抗力与荷载效应的比值大小，综合考虑加固后房间使用面积大小的问题，选取合适的面层加固方法及加固面层厚度。

4 结论

1）该建筑加固完工并使用至今，约 3 年多，期间居民反映良好。主体结构顶板、圈梁、承重墙体以及围护系统等均无异常现象。这说明上述加固设计方案合理，能够有效地解决爆炸后砖混结构房屋的承载能力和使用功能问题。

2）近年来我国因爆炸导致建筑结构损伤或破坏的事故时有发生，对于爆炸后建筑的检测鉴定和修复加固设计必不可少。本文通过科学地评判爆炸后砖混结构房屋的安全性现状，制定了相应的加固处理方案，可为后续类似项目提供参考。