仿古建筑佛塔火災(zāi)后結(jié)構(gòu)鑒定與檢測(cè)
對(duì)火災(zāi)后某多層框架結(jié)構(gòu)佛塔的現(xiàn)場(chǎng)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(zāi)后溫度場(chǎng)的確定方法，對(duì)火災(zāi)后混凝土損傷深度進(jìn)行分析，各構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的評(píng)定和損傷原因分析，介紹火災(zāi)后仿古建筑物安全鑒定及檢測(cè)的常規(guī)思路。通過(guò)出具科學(xué)、可靠的鑒定結(jié)論，為建筑物的災(zāi)后加固處理提供技術(shù)依據(jù)。
0前言
2011年5月9日凌晨3時(shí)47分，雞鳴寺藥師佛塔一層起火，隨即火勢(shì)蔓延，一直燒至塔頂。截止6點(diǎn)20分，明火被撲滅，歷時(shí)2小時(shí)33分鐘。此次藥師佛塔火災(zāi)過(guò)火面積268㎡，塔內(nèi)木質(zhì)樓梯、24尊木質(zhì)藥師佛、金絲楠木龕、木質(zhì)裝修及其他可燃雜物均已燒毀無(wú)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(biāo)志性建筑，建在雞鳴寺最高處，八面七級(jí)，塔高44.8米，主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斗拱重檐，內(nèi)梯外廊，飛檐及周邊為木質(zhì)外包。塔身每面凈長(zhǎng)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(xué)院建筑研究院設(shè)計(jì)，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(mén)之上懸掛著藍(lán)底金字的“藥師佛塔”牌匾。南北各有壺門(mén)，其他各面辟有佛龕，龕內(nèi)供奉石佛。二層以上每層均設(shè)置四座明代金絲楠木雕花佛龕，每座佛龕內(nèi)供有一尊楠木雕的藥師佛像。每層?xùn)|、南、西、北四方開(kāi)有壺門(mén)，其余各面設(shè)有佛龕。
1.2佛塔結(jié)構(gòu)情況
塔基為整板基礎(chǔ)，設(shè)基礎(chǔ)梁。塔身結(jié)構(gòu)為：一、二層為框筒剪力墻結(jié)構(gòu)，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(tái)階、地面；三層以上為框架結(jié)構(gòu)，異形柱（五邊形），外包木質(zhì)裝修；鋼筋砼框架梁，標(biāo)準(zhǔn)磚實(shí)砌填充墻，混合砂漿砌筑，每層設(shè)兩道系梁；現(xiàn)澆鋼筋砼塔蓋；6層塔面設(shè)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(mén)，鋁合金防盜窗；青石塔地面。
2火災(zāi)調(diào)查
2.1受災(zāi)范圍
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘情況，本次火災(zāi)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(nèi)空鼓、開(kāi)裂的墻面粉刷層，隨時(shí)有墜落傷人的危險(xiǎn)。
2.2火災(zāi)燃燒物品
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，火災(zāi)燃燒物品主要為塔內(nèi)木質(zhì)樓梯、24尊木質(zhì)藥師佛、金絲楠木龕、木質(zhì)裝修。
2.3現(xiàn)場(chǎng)檢查情況
2.3.1一層
塔內(nèi)木質(zhì)樓梯全部燒毀，梯梁露筋，砼部分碳化底層砼構(gòu)件表面、塔蓋板底、梁底被火熏烤呈灰白色；墻體粉刷層開(kāi)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(hù)層剝落，主筋裸露，梁、板底表面熏黑（見(jiàn)示意圖）；
2.3.3三層
三層塔蓋板底、梁底表面發(fā)黑，四周砼構(gòu)件、填充墻粉刷層大面積開(kāi)裂、空鼓、脫落；
2.3.4四層
四層西南角塔蓋梁砼保護(hù)層部分剝落，砼酥松，節(jié)點(diǎn)處開(kāi)裂（見(jiàn)示意圖），表面呈黃、黑色；個(gè)別砼柱保護(hù)層剝落、主筋外露；砼構(gòu)件、填充墻體粉刷層大面積開(kāi)裂、空鼓、脫落；
2.3.5五、六層
塔蓋板底、梁底表面呈黃色，砼構(gòu)件、填充墻體粉刷層開(kāi)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(fā)白；填充墻部分被火熏黑；飛檐、斗拱等木質(zhì)裝修燒毀；外包水泥的鋼筋索斷裂懸掛，隨時(shí)有墜落危險(xiǎn)；
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(zhì)裝修嚴(yán)重灼傷，特別一、二、三、七層門(mén)窗洞口上方木椽、斗拱、木質(zhì)外包等燒成木炭狀，火災(zāi)后截面減損達(dá)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(nèi)供奉的石刻佛像未見(jiàn)過(guò)火跡象，每層塔面面磚起拱、碎裂。
2.4結(jié)構(gòu)檢測(cè)
（1）、砼強(qiáng)度：在塔內(nèi)一、二、三、五、六層隨機(jī)抽取6個(gè)砼構(gòu)件，采用鉆芯法共鉆取12個(gè)砼芯樣，芯樣經(jīng)鋸切后補(bǔ)平、試壓。測(cè)得：除三層一根塔蓋梁砼強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，其余抽檢構(gòu)件均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；
（2）、砼碳化深度：在塔內(nèi)隨機(jī)抽取12個(gè)砼構(gòu)件，共進(jìn)行12組砼碳化深度檢測(cè)，測(cè)得碳化深度為2.5～3.0mm，砼耐久性較好；
（3）、混凝土缺陷：使用手持式鋼筋混凝土雷達(dá)測(cè)試儀，測(cè)量混凝土內(nèi)部缺陷和鋼筋分布情況，所抽檢混凝土構(gòu)件的砼均一性較好，澆注較密實(shí)，未見(jiàn)明顯缺陷。
3鑒定分析
火災(zāi)在發(fā)生過(guò)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(mén)窗洞口上方過(guò)梁處溫度較高。鋁及鋁合金在溫度650度時(shí)會(huì)有滴狀物形成；門(mén)窗玻璃受熱700度以上時(shí)會(huì)軟化、粘著、變圓或流動(dòng)；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(diǎn)溫度240～270度。
（一）火場(chǎng)溫度：從現(xiàn)場(chǎng)檢查，鐵制網(wǎng)狀門(mén)微變形，過(guò)火溫度應(yīng)大于700度；燃燒物絕大多數(shù)為木質(zhì)與油漆，燃燒溫度應(yīng)在270～600度；砼構(gòu)件保護(hù)層剝落，表面呈淺灰白色，敲擊聲音較悶，綜合判斷火災(zāi)溫度應(yīng)在500～700度，個(gè)別區(qū)域可能超過(guò)700度（如部分梁、板）。
（二）砼表面溫度：一、二層塔蓋板砼保護(hù)層爆裂、剝落，局部出現(xiàn)細(xì)裂縫，溫度應(yīng)在500～700度；砼構(gòu)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(yīng)在500～700度；因此，綜合判斷砼構(gòu)件表面灼燒溫度應(yīng)在700度左右。
4構(gòu)件評(píng)級(jí)
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)與綜合分析，對(duì)照《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(CECS252:2009)中相關(guān)條款，藥師佛塔主要構(gòu)件評(píng)定如下：
1、柱：一、二層為鋼筋砼框筒結(jié)構(gòu)，無(wú)明顯墻柱之分，局部有煙灰，表面顏色變化不大，無(wú)明顯開(kāi)裂、脫落、露筋與變形，結(jié)構(gòu)性能良好，綜合評(píng)定Ⅱa級(jí)；三、四層柱砼表面顏色有變化，敲擊聲音較悶，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；五、六層基本同一、二層，綜合評(píng)定為Ⅱa級(jí)；七層由于木結(jié)構(gòu)及可燃物較多，砼柱受灼烤時(shí)間較長(zhǎng)，表面顏色變化，錘擊聲音較悶，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)。
2、梁：一、二層鋼筋砼梁未發(fā)現(xiàn)明顯損壞與開(kāi)裂，但直接受火，表面有煙灰，顏色略顯粉紅，敲擊聲音較悶，構(gòu)件性能略有影響，無(wú)明顯變形，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；三、四層塔蓋梁局部損壞、開(kāi)裂，呈土色或灰白色，敲擊聲音悶，局部保護(hù)層脫落，連接處開(kāi)裂，受力性能有影響，綜合評(píng)定為Ⅲ級(jí)；五、六層塔蓋梁有煙灰，顏色被黑色覆蓋，未見(jiàn)明顯裂縫，敲擊無(wú)痕跡，結(jié)構(gòu)性能較好，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；
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(hù)層脫落，鋼筋裸露，結(jié)構(gòu)性能受到影響，綜合評(píng)定為Ⅲ級(jí)；三、四層塔蓋板大面積被燒，顏色微紅，敲擊較悶，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；五、六層塔蓋板有煙灰，顏色被黑色覆蓋，未見(jiàn)明顯裂縫，表面完好，無(wú)明顯變形，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；
4、墻：一、二層墻體為鋼筋砼，粉刷層均在30mm以上，故受火災(zāi)影響，粉刷層開(kāi)裂、空鼓，大面積脫落，鋼筋砼墻體受損輕微，結(jié)構(gòu)性能良好，綜合評(píng)定為Ⅱa級(jí)；三～七層為填充墻，厚度490mm，火災(zāi)時(shí)主要是灼烤影響，粉刷大面積脫落，無(wú)明顯變形裂縫，綜合評(píng)定為Ⅱb級(jí)；
5、塔蓋及易損件：七層易燃物較多，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，頂部鋼筋砼結(jié)構(gòu)受影響較大，部分構(gòu)件已斷、懸掛，塔剎屬易損結(jié)構(gòu)，受外界影響極易倒塌，因此，綜合評(píng)定Ⅳ級(jí)。
5結(jié)語(yǔ)
溫度場(chǎng)的判定是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，受到很多因素的影響，在判定溫度場(chǎng)過(guò)程中不能根據(jù)某一項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判定，而應(yīng)該將現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及構(gòu)件強(qiáng)度、變形、截面損傷深度綜合判定。這樣，確定出來(lái)的溫度場(chǎng)才更準(zhǔn)確。
