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乌市广场火灾事故

一、工程概况

乌市广场建筑面积约10 万,是一座集批发零售、商务办公和仓储物流为一体的现代化商业场所,受灾结构共分1 期、2 期、3期及连廊四个区段,平面如右图所示。

 

各期工程情况,1 期工程 建于2001 年,为地下2 层、地上6 层的框架剪力墙结构,总建筑面积约16381。2 期工程为地下2 层、地上12 层的框架剪力墙结构,总高54 米。3 期工程为地下2 层,地上20 层的框架剪力墙结构,结构总高度54m。连廊部分为地下两层,地上原为三层框架结构。经改造后地上部分变为六层框架结构。在遭受持续燃烧数小时的火灾后,各部分建筑均发生了不同程度的烧伤。为了继续使用,二期地上结构七层以上全部拆除,建筑总高度变为38.28 米。三期地上结构烧蚀严重的数层已被拆除,实际变为8 层,总高41.6 米。

二、破坏分析

根据检测报告和现场察看,各区结构损伤总体主要表现:1. 大部分板及次梁受损严重,多处楼板迎火面出现暴筋现象,部分梁体存在较大的挠曲变形,柱、墙损伤程度相对较轻,梁、板损伤程度相对较重;2. 原结构抗震性能较差,结构平面布置复杂,抗侧力构件分布不合理;3. 灾后结构整体受力性能下降,抗侧刚度降低,耐久性降低较多。根据构件烧伤程度的不同,混凝土损伤深度从4mm ~ 58mm,差异较大。

三、加固对策

根据各构件的损伤程度进行分级,主要是按照混凝土强度、受力钢筋面积和构件烧伤深度三个因素,综合比对后确定各构件受损等级,总体按下表对烧伤构件进行加固设计。

混凝土构件外观表现与过火温度的关系

过火温度/℃ 低于200 300~500 500~700 700~800 高于800
表面颜色 灰青色 浅灰色略显粉红 浅灰白显浅红 灰白色 显浅黄 浅黄色
爆裂、剥落部位 局部粉刷层 角部混凝土 大面积 酥松,广泛剥落
开裂 微细裂缝 角部现裂缝 较多裂缝 贯穿裂缝
锤击反应 响亮 混凝土表面不留痕迹 较响亮 混凝土表面痕迹明显 声音较闷 混凝土粉碎和脱落 声音发闷 混凝土粉碎和脱落 声音暗哑 混凝土严重脱落

为有效提高灾后受损结构的承载能力,改善建筑的耐久性,加固采用包括粘钢、粘碳纤维、湿式外包钢、喷射混凝土、增加H 型钢次梁、局部增加现浇钢筋混凝土剪力墙、增设钢撑杆、植筋植栓等工艺。

加固设计的主要技术表现

1、混凝土构件外观及耐久性恢复,按上表所述原则对梁采用外包钢板加固。
2、局部新增剪力墙提高结构抗震能力。受火后结构损伤严重,构件承载力丧失较多,尤其是整体刚度降低较多,因此利用原有框架梁、柱,局部新增剪力墙结构,以增强抗震能力。

3、对于框架梁,在柱头与梁端部位增设JZR400x2-B 型耗能器。弹性工作阶段撑杆减少了框架梁的计算跨度,减小梁竖向荷载作用的挠度。同时,控制耗能钢撑在大震下的达到弹塑性层间位移角限值时,充分发挥耗能作用。

计算方法 建筑抗震设计规范》 GB50011 - 2010:公式12.3.4-1

耗能曲线采用Maxwell 模型,0.4g 时程分析计算层间位移峰值曲线如下图所示,计算可见使用耗能支撑可降低结构层间剪力可达30% 左右。

JZR耗能器芯板材料设计参数

材料编号 屈服点(N/㎜2) 抗拉强度(N/㎜2) 伸长率(%)
BLY100 100±20 200~300 ≥50
BLY160 160±20 220~320 ≥45
BLY225 225±20 300~400 ≥40

四、方案反思

建筑遭受火灾后,损伤的程度与过火温度和时间历程关系密切,与构件类型也存在一定的对应关系,这对加固设计和施工具有非常现实的指导意义。根据起火点、着火物特性、构件受火面和火灾路线,透过表面现象深入把握构件烧蚀规律,结合变形情况可以大大减少不必要的剔凿工作,使加固设计和施工操作方便快捷。

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