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烏市廣場火災事故

一、工程概況

烏市廣場建筑面積約10 萬,是一座集批發零售、商務辦公和倉儲物流為一體的現代化商業場所,受災結構共分1 期、2 期、3期及連廊四個區段,平面如右圖所示。

 

各期工程情況,1 期工程 建于2001 年,為地下2 層、地上6 層的框架剪力墻結構,總建筑面積約16381。2 期工程為地下2 層、地上12 層的框架剪力墻結構,總高54 米。3 期工程為地下2 層,地上20 層的框架剪力墻結構,結構總高度54m。連廊部分為地下兩層,地上原為三層框架結構。經改造后地上部分變為六層框架結構。在遭受持續燃燒數小時的火災后,各部分建筑均發生了不同程度的燒傷。為了繼續使用,二期地上結構七層以上全部拆除,建筑總高度變為38.28 米。三期地上結構燒蝕嚴重的數層已被拆除,實際變為8 層,總高41.6 米。

二、破壞分析

根據檢測報告和現場察看,各區結構損傷總體主要表現:1. 大部分板及次梁受損嚴重,多處樓板迎火面出現暴筋現象,部分梁體存在較大的撓曲變形,柱、墻損傷程度相對較輕,梁、板損傷程度相對較重;2. 原結構抗震性能較差,結構平面布置復雜,抗側力構件分布不合理;3. 災后結構整體受力性能下降,抗側剛度降低,耐久性降低較多。根據構件燒傷程度的不同,混凝土損傷深度從4mm ~ 58mm,差異較大。

三、加固對策

根據各構件的損傷程度進行分級,主要是按照混凝土強度、受力鋼筋面積和構件燒傷深度三個因素,綜合比對后確定各構件受損等級,總體按下表對燒傷構件進行加固設計。

混凝土構件外觀表現與過火溫度的關系

過火溫度/℃ 低于200 300~500 500~700 700~800 高于800
表面顏色 灰青色 淺灰色略顯粉紅 淺灰白顯淺紅 灰白色 顯淺黃 淺黃色
爆裂、剝落部位 局部粉刷層 角部混凝土 大面積 酥松,廣泛剝落
開裂 微細裂縫 角部現裂縫 較多裂縫 貫穿裂縫
錘擊反應 響亮 混凝土表面不留痕跡 較響亮 混凝土表面痕跡明顯 聲音較悶 混凝土粉碎和脫落 聲音發悶 混凝土粉碎和脫落 聲音暗啞 混凝土嚴重脫落

為有效提高災后受損結構的承載能力,改善建筑的耐久性,加固采用包括粘鋼、粘碳纖維、濕式外包鋼、噴射混凝土、增加H 型鋼次梁、局部增加現澆鋼筋混凝土剪力墻、增設鋼撐桿、植筋植栓等工藝。

加固設計的主要技術表現

1、混凝土構件外觀及耐久性恢復,按上表所述原則對梁采用外包鋼板加固。
2、局部新增剪力墻提高結構抗震能力。受火后結構損傷嚴重,構件承載力喪失較多,尤其是整體剛度降低較多,因此利用原有框架梁、柱,局部新增剪力墻結構,以增強抗震能力。

3、對于框架梁,在柱頭與梁端部位增設JZR400x2-B 型耗能器。彈性工作階段撐桿減少了框架梁的計算跨度,減小梁豎向荷載作用的撓度。同時,控制耗能鋼撐在大震下的達到彈塑性層間位移角限值時,充分發揮耗能作用。

計算方法 建筑抗震設計規范》 GB50011 - 2010:公式12.3.4-1

耗能曲線采用Maxwell 模型,0.4g 時程分析計算層間位移峰值曲線如下圖所示,計算可見使用耗能支撐可降低結構層間剪力可達30% 左右。

JZR耗能器芯板材料設計參數

材料編號 屈服點(N/㎜2) 抗拉強度(N/㎜2) 伸長率(%)
BLY100 100±20 200~300 ≥50
BLY160 160±20 220~320 ≥45
BLY225 225±20 300~400 ≥40

四、方案反思

建筑遭受火災后,損傷的程度與過火溫度和時間歷程關系密切,與構件類型也存在一定的對應關系,這對加固設計和施工具有非常現實的指導意義。根據起火點、著火物特性、構件受火面和火災路線,透過表面現象深入把握構件燒蝕規律,結合變形情況可以大大減少不必要的剔鑿工作,使加固設計和施工操作方便快捷。

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