廣告牌結(jié)構(gòu)安全性評估研究

赫傳凱

（國家電子工程建筑及環(huán)境性能質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100142）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，廣告牌的建造數(shù)量在我國顯著增長。這類構(gòu)筑物不僅高度較高，而且鋼結(jié)構(gòu)連接較為隨意。由于其長期暴露在空氣中，受到風(fēng)載和自重的作用影響，在一定的服役期之后，因構(gòu)件表面銹蝕或焊縫缺陷等原因，導(dǎo)致廣告牌墜毀或傾倒傷人事件頻有發(fā)生。因此，有必要對其進(jìn)行定期安全性鑒定，以保障其安全性不受影響。

1 工程概況

某戶外廣告設(shè)施為戶外落地式鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立柱廣告牌，建造于 2012 年，總高度約 23 m，上部由鋼結(jié)構(gòu)支架及兩個廣告牌面板組成的結(jié)構(gòu)體系，下部獨(dú)立柱由圓鋼管構(gòu)成，柱底基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土材料。

依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，高度超過 10 m 或單體面積大于 15 m2的戶外廣告設(shè)施設(shè)立滿 2 年后應(yīng)進(jìn)行首次安全檢定，而后每 2 年宜進(jìn)行一次安全檢定。該項(xiàng)目廣告設(shè)施屬于高度大于 10 m 類，為了解該廣告牌結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及安全性，需對該戶外廣告設(shè)施進(jìn)行檢測鑒定，確定其安全性［1-6］。廣告牌外觀如圖 1 所示。

圖1 廣告牌整體外觀

2 檢驗(yàn)項(xiàng)目和依據(jù)

2.1 檢驗(yàn)項(xiàng)目

檢驗(yàn)項(xiàng)目包括結(jié)構(gòu)體系核查、現(xiàn)狀檢查、鋼構(gòu)件截面尺寸檢測、鋼材料強(qiáng)度檢測、鋼構(gòu)件涂裝檢測、鋼構(gòu)件銹蝕削弱程度檢測、垂直度檢測、承載力驗(yàn)算［7］。

2.2 檢驗(yàn)鑒定依據(jù)

1）GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》；

2）DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》；

3）GB 50011－2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016 版）；

4）GB 50223－2008《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》；

5）GB 50017－2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》；

6）GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》；

7）GB/T 50621－2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》；

8）GB 50205－2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》；

9）GB/T 1591－2018《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》；

10）GB/T 17394.1－2014《金屬里氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》。

3 檢測結(jié)果

3.1 結(jié)構(gòu)體系核查及結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

該戶外廣告設(shè)施建造于 2012 年，總高度約 23 m，上部由鋼結(jié)構(gòu)支架及 2 個面板組成，下部獨(dú)立柱由圓鋼管構(gòu)成，柱底基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土材料。廣告牌兩面板夾角為 8.6e，面板尺寸 6 mh18 m。

現(xiàn)場對結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量（變形與損傷）、構(gòu)造和連接進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查了質(zhì)量缺陷（如鋼材裂紋、分層、夾渣、銹蝕、麻點(diǎn)、劃痕、焊縫裂紋、焊瘤、螺栓牢固度等）、損傷等情況，以及結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境中的不利因素?，F(xiàn)場檢查結(jié)果具體如下所述。

1）鋼構(gòu)件銹蝕、損傷檢查。上部 2 面廣告牌面板構(gòu)件及其支架涂層大面積存在脫皮、泛銹、龜裂現(xiàn)象，鋼材表面大范圍內(nèi)存在銹蝕、麻點(diǎn)或劃傷等缺陷，立柱表面存在脫皮、泛銹、龜裂現(xiàn)象。

2）螺栓質(zhì)量檢查。廣告牌上部螺栓大部分銹蝕較為嚴(yán)重，個別螺栓未擰緊，支架與豎向支架連接處大部分存在缺少螺栓現(xiàn)象。

3）焊縫質(zhì)量。廣告牌上部局部焊縫及焊縫附近區(qū)域有焊渣及飛濺物，焊縫存在夾渣、裂縫、未焊滿、未溶透、虛焊、咬邊等缺陷。立柱未發(fā)現(xiàn)明顯的焊縫缺陷。

4）檢修通道檢查。上檢修通道位于廣告牌面板內(nèi)側(cè)；下檢修通道位于廣告牌面板外側(cè)。上下檢修通道與面板結(jié)構(gòu)之間緊密連接，寬度僅 400 mm，周邊無護(hù)欄等維護(hù)結(jié)構(gòu)，不利于畫面更換和檢修工作的開展。另外檢修通道涂層存在脫皮、泛銹、龜裂等現(xiàn)象，構(gòu)件出現(xiàn)輕微銹蝕、劃傷等現(xiàn)象。

5）廣告牌面板檢查。廣告牌支撐角鋼與背部面板連接部位存在局部缺少或無螺栓現(xiàn)象。大部分支撐角鋼存在較嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，畫面與面板的連接采用鋼絲綁扎，部分鋼絲銹蝕嚴(yán)重，同時綁扎形式較為雜亂。

6）現(xiàn)場對地基基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，地基周圍地表平整，無隆起、無沉降、無開裂等現(xiàn)象。基礎(chǔ)穩(wěn)定，無破損及開裂等現(xiàn)象。

3.2 鋼構(gòu)件截面尺寸檢測

依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》、GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范，采用鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、超聲波測厚儀對該戶外設(shè)施關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抽樣檢測。鋼管柱、鋼管梁、支架、支撐及龍骨分別按一個檢驗(yàn)批，檢測類別為 B 類。構(gòu)件截面尺寸檢測結(jié)果如表 1～5 所示，龍骨抽樣位置示意圖如圖 2 所示。

圖2 面板龍骨抽樣位置示意圖

表1 鋼柱截面尺寸檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明，鋼管柱截面尺寸、鋼管梁截面尺寸、支架截面尺寸、支撐截面尺寸及龍骨截面尺寸均滿足設(shè)計要求。

表2 鋼梁截面尺寸檢測結(jié)果

表3 支架截面尺寸檢測結(jié)果

表4 支撐截面尺寸檢測結(jié)果

表5 龍骨截面尺寸檢測結(jié)果

3.3 鋼材料強(qiáng)度檢測

依據(jù) GB/T 17394.1－2014《金屬材料里氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》、JB/T 9378－2001《里氏硬度計》、GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范，采用里氏硬度計對所測鋼構(gòu)件材料強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測。檢測類別為 B 類。所測鋼構(gòu)件材料強(qiáng)度檢測結(jié)果如表 6 所示。

表6 鋼構(gòu)件材料強(qiáng)度檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明，所測鋼柱、鋼梁、支架材料強(qiáng)度達(dá)到 Q345 鋼材抗拉極限強(qiáng)度的要求，所測支撐、龍骨材料強(qiáng)度未達(dá)到 Q345 鋼材抗拉極限強(qiáng)度的要求。

3.4 鋼構(gòu)件涂裝檢測

依據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范，采用涂層測厚儀對結(jié)構(gòu)構(gòu)件涂層厚度進(jìn)行抽樣檢測，檢測類別為 B 類。對構(gòu)件鋼柱、鋼梁、支架涂層厚度檢測，得平均值范圍為 124～150 μm，滿足設(shè)計要求，對支撐、龍骨構(gòu)件涂層厚度檢測，得平均值范圍為 57 ～72 μm，不滿足設(shè)計要求。

3.5 鋼構(gòu)件銹蝕削弱程度檢測

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果，個別構(gòu)件中的鋼梁壁厚和豎向支架腹板達(dá)到 D 級銹蝕。依據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T8923.1－2011《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定 第 1 部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》等相關(guān)規(guī)范，對 D 級銹蝕鋼構(gòu)件進(jìn)行削弱程度的檢測。檢測結(jié)果如表 7～8所示。

表7 GL 壁厚度削弱程度檢測結(jié)果

表8 豎向支架腹板削弱程度檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明，鋼梁壁厚銹蝕削弱程度最嚴(yán)重部位達(dá) 6.2 %，豎向支架腹板銹蝕削弱程度最嚴(yán)重部位達(dá) 7.1 %。

3.6 垂直度檢測

依據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》、JGJ/T 8－2016《建筑變形測量規(guī)程》采用全站儀對廣告牌垂直度進(jìn)行檢測，由于場地條件限制，僅從西側(cè)方向進(jìn)行檢測，核查結(jié)果如表 9 所示。

表9 垂直度檢測結(jié)果

3.7 承載力驗(yàn)算

1）計算參數(shù)。依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》、GB 50017－2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和 GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，采用結(jié)構(gòu)計算軟件建立本工程的結(jié)構(gòu)計算模型，對該戶外廣告設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算。計算采用的基本參數(shù)如表 10 所示。

表10 計算采用的基本參數(shù)

2）計算模型及結(jié)果。整體計算模型如圖 3 所示。驗(yàn)算結(jié)果表明，在最不利的荷載工況（1.2h恒載+1.4h風(fēng)荷載）下，結(jié)構(gòu)承載力滿足規(guī)范要求。

圖3 計算模型

4 戶外廣告結(jié)構(gòu)安全性鑒定評級

4.1 安全性鑒定評級內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，對該戶外廣告設(shè)施的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行鑒定。對結(jié)構(gòu)的安全性鑒定評級，應(yīng)根據(jù)面板結(jié)構(gòu)、主要承重結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)等子系統(tǒng)的安全性等級進(jìn)行評級，評定要求如表 11 所示。

表11 戶外廣告結(jié)構(gòu)安全性鑒定評級

4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)狀況評定和承載能力評定

依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果，結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)狀況評定如下所述。

1）廣告牌支撐角鋼與背部面板連接部位存在局部缺少或無螺栓現(xiàn)象，存在脫落安全隱患。大部分支撐角鋼存在較嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，畫面與面板的連接采用鋼絲綁扎，部分鋼絲銹蝕嚴(yán)重，同時綁扎形式較為雜亂。面板結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)連接部位焊縫存在夾渣、裂縫、未焊滿、未溶透、虛焊、咬邊等缺陷，存在安全隱患。面板結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評定等級可評為 4 級。

2）主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件涂層大面積存在脫皮、泛銹、龜裂現(xiàn)象，鋼材表面大范圍內(nèi)存在銹蝕、麻點(diǎn)或劃傷等缺陷，立柱表面存在脫皮、泛銹、龜裂現(xiàn)象，存在安全隱患。主體承重結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評定等級可評為 3 級。

3）地基周圍地表平整，無拱起、松動、下沉、開裂現(xiàn)象，基礎(chǔ)完好，無破損及開裂等現(xiàn)象。地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評定等級可評為為 1 級。

4）由承載力驗(yàn)算結(jié)果可知，主要承重構(gòu)件承載能力可評為 a 級。

4.3 子系統(tǒng)安全性評級

依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，子系統(tǒng)的安全性評級應(yīng)根據(jù)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀況及結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算進(jìn)行綜合評定。

由子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況及承載能力驗(yàn)算結(jié)果可知，面板結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級可評為 C 級，主要承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級可評為 B 級，基礎(chǔ)安全性鑒定等級可評為 A 級。

4.4 結(jié)構(gòu)安全性鑒定評級

依據(jù) DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，戶外廣告結(jié)構(gòu)的安全性鑒定評級，應(yīng)根據(jù)面板結(jié)構(gòu)、主要承重結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)的安全性等級，以及廣告設(shè)施有關(guān)的其他安全性進(jìn)行評定。該戶外廣告設(shè)施安全性鑒定評級可評為 Bu級。

5 結(jié)論

本文對某典型戶外廣告牌進(jìn)行了結(jié)構(gòu)檢測與損傷狀態(tài)描述，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了承載力復(fù)核驗(yàn)算。結(jié)果如下所述。

1）鋼構(gòu)件存在的涂層剝落、銹蝕、損傷等缺陷，需要進(jìn)行除銹防腐處理，保證后期正常使用。

2）螺栓存在銹蝕及缺失，需要對其進(jìn)行更換和增設(shè)處理，保證后期正常使用。

3）焊縫存在的質(zhì)量缺陷，需進(jìn)行修復(fù)處理，保證后期正常使用。

4）檢修通道存在的質(zhì)量缺陷，需要更換上下檢修通道并增設(shè)安全防護(hù)欄桿。

5）廣告牌面板構(gòu)件銹蝕嚴(yán)重，且該面板已使用8 年，考慮到 DB11/T 243－2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，建議更換面板結(jié)構(gòu)，保證后期正常使用。

6）涂層厚度不足，需要對構(gòu)件進(jìn)行重新除銹補(bǔ)涂防腐涂料。

該廣告牌在文中缺陷及損傷狀態(tài)下，構(gòu)件的承載力仍滿足要求，但是當(dāng)損傷繼續(xù)增加時，構(gòu)件承載力需要重新進(jìn)行評估，進(jìn)而可以建立其隨著損傷狀態(tài)的承載力變化曲線，將對戶外廣告牌的定期檢修、破壞預(yù)警等奠定理論依據(jù)。Q