北京地區(qū)某戶外獨立柱廣告牌安全性鑒定技術分析*

胡 昕，董建偉，侯建磊，王利中 ，尉開柘

(1.中電投工程研究檢測評定中心有限公司，北京 100142； 2.建研(北京)結構工程有限公司，北京 100013)

0 引言

隨著我國廣告業(yè)的發(fā)展，20世紀90年代初，戶外獨立柱廣告牌因其設置方式靈活、商業(yè)價值顯著，受到廣告商家的青睞，廣泛設置在高速公路旁、市場、大型商業(yè)區(qū)等。然而，受廣告牌所處環(huán)境影響，常發(fā)生廣告牌倒塌事故，可能造成人員傷亡，廣告牌典型破壞情況如圖1所示。

圖1 廣告牌典型破壞情況

強風作用下戶外獨立柱廣告牌已成為常發(fā)生事故災害的典型結構[1-2]，然而，針對廣告牌安全性鑒定流程的研究相對缺乏，本文基于北京地區(qū)某戶外獨立柱廣告牌結構檢測鑒定實踐，對安全性鑒定流程進行總結，并對現(xiàn)有技術進行分析。

1 安全性鑒定流程

根據(jù)DB11/T 243—2014《戶外廣告設施技術規(guī)范》[3]、GB/T 50344—2019《建筑結構檢測技術標準》[4]、GB/T 50621—2010《鋼結構現(xiàn)場檢測技術標準》[5]等相關規(guī)范及委托要求，提出如圖2所示檢測及安全性鑒定流程。

圖2 檢測及安全性鑒定流程

2 檢測鑒定實例

北京地區(qū)某戶外獨立柱廣告牌建造于2006年，總高度約23m(見圖3)。由于使用時間較長，該廣告牌部分構件出現(xiàn)嚴重銹蝕等現(xiàn)象，因此為了解該廣告牌受損情況及結構安全可靠性，需對其進行檢測鑒定。通過查閱有關資料，該廣告牌有效建設資料齊全。

圖3 廣告牌現(xiàn)狀

2.1 結構體系核查

該廣告牌采用2塊18m×6m(長×寬)面板，面板夾角為8.6°，柱身采用圓鋼管獨立柱，上部結構組成為面板和支架體系，基礎為鋼筋混凝土獨立基礎。

2.2 外觀質量檢查

1)支架體系外觀質量檢查 支架構件涂層均已嚴重老化，銹蝕、麻點等缺陷廣泛存在。

2)螺栓外觀質量檢查 連接部位螺栓輕微銹蝕缺陷廣泛存在，少數(shù)螺栓嚴重銹蝕。

3)焊縫外觀質量檢查 結構體系中焊接部位焊渣、漏焊等質量缺陷廣泛存在。

4)馬道外觀質量檢查 上、下馬道寬度分別為300，700mm，且維護結構缺失。另外，涂層顯著老化，存在輕微銹蝕等質量缺陷。

5)廣告牌面板外觀質量檢查 面板連接件和檁條均已銹蝕嚴重，面板易發(fā)生掉落傷人等安全事故，畫面與面板通過鋼絲綁扎連接，鋼絲存在銹蝕、綁扎不牢固等問題。

6)柱下基礎外觀質量檢查 地表平整，無拱起、松動等問題，基礎不存在破損、開裂問題。

現(xiàn)場外觀質量檢查得到的典型缺陷如圖4所示。

圖4 廣告牌典型缺陷

2.3 構件截面尺寸檢測

根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》等相關規(guī)范要求，對廣告牌結構構件進行抽樣檢測，檢驗批劃分為立柱、橫梁、鋼支架、斜支撐、檁條，檢測類別為B類(適用于主控項目施工質量的檢測，可用于既有結構的重要項目檢測)。立柱采用φ1 500×14鋼管，橫梁采用φ700×8鋼管，鋼支架采用I18，I20，斜支撐采用∟63×3，檁條采用[8。檢測結果表明，構件截面尺寸滿足設計要求。其中，立柱尺寸實測值為φ1 500×13.90；橫梁尺寸實測值為φ700×7.89；不同位置處I18鋼支架高度均為180mm，腿寬包括93，94mm，腰厚包括6.38，6.39，6.42，6.48，6.49mm；不同位置處I20鋼支架高度均為200mm，腿寬均為100mm，腰厚包括6.85，6.87，6.95mm；不同位置處斜支撐邊長均為63mm，厚度包括5.85，5.93，5.97，6.02mm；不同位置處檁條高度均為80mm，腿寬均為43mm，腰厚包括4.82，4.87，4.93，4.98mm。

2.4 材料強度檢測

根據(jù)《建筑結構檢測技術標準》、GB/T 700—2006《碳素結構鋼》[6]等相關規(guī)定，對構件鋼材強度進行抽樣檢測。檢測結果表明，構件材料強度滿足設計要求。其中，立柱里氏硬度平均值為290，抗拉強度推定值為391MPa；橫梁里氏硬度平均值為305，抗拉強度推定值為399MPa；不同位置處鋼支架里氏硬度平均值包括286，290，292，294，307，317，318，327，對應的抗拉強度推定值分別為390，392，392，393，400，407，407，414MPa；不同位置處斜支撐里氏硬度平均值包括287，302，305，318，對應的抗拉強度推定值分別為390，398，399，408MPa；不同位置處檁條里氏硬度平均值包括290，300，311，對應的抗拉強度推定值分別為391，397，403MPa。

2.5 涂裝質量檢測

根據(jù)《建筑結構檢測技術標準》等相關規(guī)范要求，對構件涂層厚度進行抽樣檢測，各構件隨機選取5個測點。檢測結果表明，立柱涂層厚度平均值為204μm，橫梁涂層厚度平均值為179μm，鋼支架涂層厚度平均值為202μm，斜支撐涂層厚度平均值為183μm，檁條涂層厚度平均值為192μm，符合要求。

2.6 垂直度檢測

根據(jù)《建筑結構檢測技術標準》《戶外廣告設施技術規(guī)范》和JGJ 8—2016《建筑變形測量規(guī)范》[7]要求進行垂直度檢測，檢測結果表明柱頂向南偏10mm，向東偏12mm，滿足規(guī)范限值(H/1 000，H為立柱高度)要求。

2.7 構件銹蝕削弱程度檢測

根據(jù)《建筑結構檢測技術標準》等相關規(guī)范要求，對外觀具有明顯銹蝕的構件進行銹蝕削弱程度檢測。檢測結果表明，東側面板檁條銹蝕削弱值包括1.13，1.50，0.96，1.54，1.22mm，對應的削弱程度分別為22.6%，30.0%，19.2%，30.8%，24.4%；西側面板檁條銹蝕削弱值包括1.01，0.84，0.68，0.84，0.90mm，對應的削弱程度分別為20.2%，16.8%，13.6%，16.8%，18.0%。

2.8 三維建模分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測結果(考慮構件銹蝕削弱)和設計圖紙，采用PKPM軟件三維空間模塊進行整體建模分析，面板采用面單元模擬，獨立柱采用柱單元模擬，橫梁、鋼支架及檁條均采用梁單元模擬。三維空間計算模型如圖5所示。

圖5 三維空間計算模型

2.8.1模型假定

剛性連接點假定部分為柱腳節(jié)點、支架橫梁與鋼管梁連接點、鋼管梁與鋼管柱連接點，其余節(jié)點均按鉸接考慮。

2.8.2構件計算長度

懸臂類構件計算長度取2倍幾何長度；橫梁根據(jù)其平面特性，平面內計算長度取2倍幾何長度，平面外計算長度取幾何長度；其余構件計算長度均取幾何長度。

2.8.3風荷載取值

廣告牌主要受風荷載控制，根據(jù)GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》[8]，主體結構風荷載標準值wk按下式計算：

wk=βzμsμzw0

(1)

式中：βz為風振系數(shù)；μs為體型系數(shù)；μz為風壓高度變化系數(shù)；w0為風荷載基本風壓。

(2)

式中：βgz為陣風系數(shù)；μs1為局部體型系數(shù)。

根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》《建筑結構荷載規(guī)范》及《戶外獨立柱廣告牌風荷載數(shù)值模擬研究報告》[9]等，風荷載基本風壓w0取0.5kN/m2，風振系數(shù)βz和陣風系數(shù)βgz統(tǒng)一取1.7，體型系數(shù)μs和局部體型系數(shù)μs1統(tǒng)一取1.5，地面粗糙類別為B類，風壓高度變化系數(shù)μz按20m計算，取1.23。

2.8.4驗算結果

計算結果表明，該戶外獨立柱廣告牌承載力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.9 安全性鑒定評級

2.9.1鑒定評級標準

根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》相關要求，戶外廣告設施鑒定評級標準如表1所示。

表1 鑒定評級標準

2.9.2構件技術狀況與承載能力評定

根據(jù)現(xiàn)場檢測結果與《戶外廣告設施技術規(guī)范》要求，將面板結構技術狀況評定為4級，將主體承重結構技術狀況評定為3級，將地基基礎結構技術狀況評定為1級，將主要承重構件承載能力評定為a級。

2.9.3子系統(tǒng)安全性鑒定評級

將面板結構安全性鑒定等級評定為C級，將主體承重結構安全性鑒定等級評定為B級，將基礎安全性鑒定等級評定為A級。

2.9.4結構安全性鑒定評級

根據(jù)各子系統(tǒng)安全性鑒定評級結果，將整個廣告牌結構安全性鑒定等級評定為Bu級。

3 安全性鑒定技術分析

在戶外獨立柱廣告牌安全性鑒定過程中，基本做到了有據(jù)可依，但存在以下問題。

1)根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》要求，在構件技術狀況評定中未明確每項評級中各子項之間的關系，在構件評級中存在一定困擾。

2)根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》要求，在安全性鑒定評級過程中，綜合評定結構技術狀態(tài)與承載能力時，以承載能力評定為主，存在不妥之處，如面板結構技術狀況評定為4級，面板結構安全性鑒定等級評定為C級，整體結構安全性鑒定等級最終評定為Bu級，而Bu級表示結構存在輕微缺陷或破壞，不會危及人員和設施安全，采取一般養(yǎng)護措施即可，這與現(xiàn)實結構安全情況不符。

3)本研究以北京地區(qū)某戶外獨立柱廣告牌為例，安全性鑒定評級主要根據(jù)《戶外廣告設施技術規(guī)范》，而國內大部分地區(qū)未制定關于戶外獨立柱廣告牌安全性鑒定的標準。

4 結語

1)建議對《戶外廣告設施技術規(guī)范》安全性鑒定流程中的相關內容進行適當修改，如確定戶外廣告設施子系統(tǒng)安全等級時，應取結構技術狀態(tài)評級和承載能力評級結果的低者；確定戶外廣告設施整體結構安全等級時，應取面板結構、主要承重結構、基礎或支座安全性鑒定等級的最低級，以保證鑒定評級結果更準確、可靠。

2)鑒于國內大部分地區(qū)缺少現(xiàn)行戶外廣告設施安全性鑒定標準，建議參考GB 50144—2019《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》[10]和GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[11]中關于鋼結構安全性鑒定評級的有關規(guī)定，也可專門進行研究，制定有關標準。