落地式高聳廣告牌結(jié)構(gòu)的安全性鑒定與分析

劉立軍，付燁，肖保懷，白嵩,2

（1.重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400050；2.重慶市建設(shè)工程質(zhì)量檢驗測試中心，重慶400050）

落地式高聳廣告牌結(jié)構(gòu)的安全性鑒定與分析

劉立軍1，2，付燁1，肖保懷1，白嵩1,2

（1.重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400050；2.重慶市建設(shè)工程質(zhì)量檢驗測試中心，重慶400050）

近年來，廣告牌引發(fā)的安全事故時有發(fā)生，尤其是落地高聳廣告牌的突發(fā)傾覆事故更是后果嚴(yán)重。廣告牌的質(zhì)量問題已引起相關(guān)部門的重視。通過典型的落地式高聳廣告牌結(jié)構(gòu)的鑒定實例，探討了落地廣告牌結(jié)構(gòu)安全性檢測鑒定的要點和方法，并運用專用軟件對其結(jié)構(gòu)考慮風(fēng)荷載進(jìn)行模擬分析，結(jié)合檢測結(jié)果得出鑒定結(jié)論。論文可為廣告牌安全性鑒定工作提供一些借鑒。

落地式廣告牌；安全性鑒定；風(fēng)荷載

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.020

1 引言

廣告牌由于其商業(yè)需要，所處的位置大多是人口比較密集的地方。一般設(shè)置在已有建筑物的附近,有的則建在主要交通干線的兩側(cè)，這就要求廣告牌具有較高的安全性。但由于廣告牌結(jié)構(gòu)長期裸露在室外,不可避免的經(jīng)歷風(fēng)、雨、雪等惡劣天氣，導(dǎo)致其鋼結(jié)構(gòu)部分容易銹蝕、焊縫易開裂,構(gòu)成安全隱患[1]～[3]。廣告牌突然傾覆，引發(fā)傷亡的現(xiàn)象時有發(fā)生。因此,廣告牌結(jié)構(gòu)的檢測、鑒定，以及必要的加固顯得尤為重要。

廣告牌按結(jié)構(gòu)形式可以分為墻面廣告牌、屋頂廣告牌和落地廣告牌三種。其中落地式廣告牌的上方是由兩塊面板或三塊面板組成的廣告面體，下方落地的一般是格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)柱或大直徑鋼管[4]。落地式鋼管柱廣告牌結(jié)構(gòu)上部面板結(jié)構(gòu)較輕，柱身高度相對較大、橫截面相對較小[5]。從受力的角度，落地式廣告牌屬于高聳懸臂構(gòu)筑物,其主要特點是長細(xì)比很大、結(jié)構(gòu)的整體剛度小,具有“鞭梢”[6]，[7]效應(yīng)。結(jié)構(gòu)主要承受風(fēng)荷載和水平地震作用,豎向荷載可忽略不計。因此，提高柱身抵抗水平荷載的能力是廣告牌保證安全性的關(guān)鍵,現(xiàn)階段對于廣告牌結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)及抗震問題是設(shè)計、施工與鑒定加固的焦點[8]。

2 工程概況

某高速路邊鋼結(jié)構(gòu)廣告牌為三面體單柱落地式廣告牌，其主體結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)、立柱、上部構(gòu)架桿件體系3部分構(gòu)成。該落地廣告牌無設(shè)計圖紙、無地質(zhì)勘察資料、使用年限接近10年，整體外觀如圖1所示。

3 檢測內(nèi)容與方法

3.1 結(jié)構(gòu)形式調(diào)查及構(gòu)件尺寸檢測

對廣告牌的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行了檢測。廣告牌三面平面為等邊三角形，均為17.667m，以地面標(biāo)高為正負(fù)0.000m，廣告牌面板底部標(biāo)高為+16.000m，頂部標(biāo)高為+ 21.400m。廣告牌鋼柱+16.000m以下采用1200mm×11.5mm焊管，+16.000m以上采用800mm×10mm焊管。該廣告牌的結(jié)構(gòu)體系為空間桁架式，其主骨架由落地的獨立鋼柱和上部幾道相互平行的橫向主梁焊接而成，主梁之間由水平及斜向支撐連接，形成空間桁架體系，廣告燈箱直接掛靠在主骨架上。實測廣告牌的俯視平面布置圖如圖2所示，桁架主要立面布置示意圖如圖3，主要構(gòu)件（桿件）截面尺寸詳見表1。

圖1 廣告牌整體外觀照片

圖2 廣告牌俯視平面布置圖

圖3 廣告牌俯視BF、BD、DF立面布置圖

表1 主要構(gòu)件（桿件）截面尺寸詳見表

3.2 基礎(chǔ)檢查

現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)因基礎(chǔ)不均勻沉降引起的地面裂縫、土體隆起等現(xiàn)象，地基基礎(chǔ)工作正常，未對上部主體結(jié)構(gòu)造成不利影響。該廣告牌采用樁基礎(chǔ)，現(xiàn)場對基礎(chǔ)承臺進(jìn)行了探坑檢測。現(xiàn)場挖開發(fā)現(xiàn)，承臺的平面尺寸為2.7m×2.7m，厚度1.5m，鋼管柱節(jié)段澆注埋入到承臺混凝土作為固定。由于樁基礎(chǔ)深度較深，且根據(jù)理論分析結(jié)果可知該廣告牌樁基礎(chǔ)樁身最大彎矩出現(xiàn)在樁頂下約700mm處，因此現(xiàn)場結(jié)合檢測條件，開挖深度取到樁頂下約1000mm處，樁身未發(fā)現(xiàn)裂縫。

3.3 上部結(jié)構(gòu)檢查

廣告牌鋼柱表面油漆剝落并銹蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)涂層剝落、皺皮、毛刺、露鐵、銹坑等現(xiàn)象，如圖4。廣告牌桁架桿件油漆剝落、銹蝕嚴(yán)重，表面粗糙，未發(fā)現(xiàn)明顯破損狀況。使用全站儀結(jié)合吊線錘，測量廣告牌下段鋼柱頂部相對于底部的偏移值。檢測結(jié)果表明，廣告牌鋼柱向北偏移12mm，傾斜率為0.75‰，向東偏移6mm，傾斜率為0.38‰，廣告牌鋼柱雖有一定傾斜但未超出規(guī)范允許值1‰范圍，滿足使用要求。該廣告牌中，支撐桁架弦桿下弦和斜桿屈曲變形較大，其余各構(gòu)件未見明顯屈曲等變形。

上、下段鋼立柱之間采用端頭橫板和筋板連接，筋板尺寸為200mm×140mm×10mm。現(xiàn)場對廣告牌空間桁架桿件連接處的焊縫進(jìn)行檢測，檢測發(fā)現(xiàn)連接焊縫未焊滿，不密實，出現(xiàn)少焊、漏焊，表面夾渣、接頭不良好，局部銹蝕等情況較嚴(yán)重，焊縫質(zhì)量低于《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002中三級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。該廣告牌面板的檁條與桁架之間采用鋼絲綁扎，鋼絲銹蝕嚴(yán)重。該廣告牌立柱采用對接焊縫焊接后，沿著柱周環(huán)向采用8塊鋼板貼焊。貼焊鋼板的尺寸為170mmx380mmx10mm。采用超聲波法對鋼柱的對接焊縫進(jìn)行探傷檢測，所測焊縫的內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002中一級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 廣告牌鋼柱銹蝕

4 結(jié)構(gòu)計算

結(jié)合現(xiàn)場實際檢測情況，采用同濟(jì)大學(xué)研發(fā)的3D3S軟件，根據(jù)實測的結(jié)構(gòu)布置、截面尺寸等，對廣告牌進(jìn)行空間建模計算，對整個廣告牌結(jié)構(gòu)的承載力及穩(wěn)定性進(jìn)行驗算[2],[9]。計算時基本風(fēng)壓系數(shù)取重慶地區(qū)基本風(fēng)壓，地面粗糙度為B類。鋼材牌號取Q235B，材料密度為7850kg/m3，彈性模量為2.06×105MPa，泊松比0.30。整體分析模型如圖5所示。

圖5 整體計算模型

廣告牌結(jié)構(gòu)受水平荷載作用控制且豎向荷載較小，故在荷載組合分析時著重考慮風(fēng)荷載的影響，依據(jù)最不利原則，分析時風(fēng)荷載的分項系數(shù)取1.4。計算結(jié)果表明：廣告牌立柱柱頂最大水平位移為264.24mm，最大水平位移已超過高度的1/100的要求，不滿足規(guī)范要求。該廣告牌橫梁桁架斜桿、支撐桁架斜桿的整體穩(wěn)定應(yīng)力超過限值，整體穩(wěn)定性不滿足要求。其余桿件的強(qiáng)度和穩(wěn)定滿足要求。

5 鑒定結(jié)論

根據(jù)以上分析，可得該廣告牌鑒定結(jié)論。

1）該廣告牌不能滿足安全使用要求，廣告牌立柱柱頂最大水平位移為264.24mm，最大水平位移已超過高度的1/100的限值要求，橫梁桁架斜桿、支撐桁架斜桿的整體穩(wěn)定應(yīng)力超過限值，整體穩(wěn)定性不滿足要求。

2）該廣告牌中，支撐桁架弦桿下弦和斜桿屈曲變形較大，應(yīng)予以更換。

3）廣告牌各桿件連接方式基本正確，但焊縫質(zhì)量較差，多處地方存在少焊、漏焊、焊縫不飽滿等現(xiàn)象。建議對廣告牌焊縫進(jìn)行普查，對存在問題部位應(yīng)采取補(bǔ)焊或重焊等相應(yīng)措施。

4）該廣告牌面板的檁條與桁架之間采用鋼絲綁扎，鋼絲銹蝕嚴(yán)重，應(yīng)更換鋼絲，重新綁扎；廣告牌各桿件油漆剝落，銹蝕較重，應(yīng)采取除銹措施并重新粉刷防銹漆。

6 思考與總結(jié)

1）落地式高聳廣告牌的基礎(chǔ)部分由于埋在地下,如何檢查其質(zhì)量成為一個難點。然而，根據(jù)落地時高聳廣告牌的受力特點，基礎(chǔ)樁基以下一定位置卻是最不利受力位置。在實際鑒定中，應(yīng)該高度重視廣告牌基礎(chǔ)以下的現(xiàn)場檢查，可通過局部開挖、必要時通過現(xiàn)場荷載試驗等方法來實現(xiàn)。

2）落地式高聳廣告牌長細(xì)比很大、結(jié)構(gòu)的整體剛度小,主要承受水平方向荷載，計算時應(yīng)重點考慮風(fēng)荷載，詳細(xì)計算結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的剛度和穩(wěn)定性，以確保結(jié)構(gòu)的安全。若是臺風(fēng)地區(qū)，還需考慮臺風(fēng)荷載對風(fēng)壓系數(shù)的修正，以降低風(fēng)荷載引起的安全隱患。當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小時，可根據(jù)情況采用鋼管混凝土加固或者內(nèi)套鋼管等加固方法。

【1】沈小平.超大型廣告牌輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)報, 2008,16(2):4-10.

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【9】馮甦,金江.高聳鋼塔結(jié)構(gòu)的脈動風(fēng)荷載模擬及結(jié)構(gòu)風(fēng)振影響分析[J].東南大學(xué)學(xué)報,2007,6(1):67-71.

Structure Safety Identification and Analysis of Ground Type Towering Billboard

LIU Li-jun1，2,FU Ye1,XIAO Bao-huai1,BAI Song1,2
(1.Chongqing Construction Science Research Institute,Chongqing400050,China; 2.Chongqing Construction Engineering Quality Test Center,Chongqing400050,China）

In recent years,safety accidents caused by billboard happen now and then,especially when sudden collapsing happened because of the ground type towering billboard,which leads serious consequences.Quality of billboard has attracted the attention of relevant departments.This paper analysis the main points and methods for structure safety test and identification of ground type billboard based on a typical example,and wind load is analyzed by means of numerical simulation with application of proprietary software,finally the conclusion is got according to the test results.This paper can provide some references for safety identification work of billboard.

ground type billboard;safety identification;wind load

TU398+.9

A

1007-9467（2016）08-0039-03

2016-08-08

劉立軍（1983～），男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，從事結(jié)構(gòu)檢測與鑒定及材料工程研究。