廣告牌結構安全性評估研究

赫傳凱

（國家電子工程建筑及環境性能質量監督檢驗中心，北京 100142）

0 引言

隨著經濟的迅速發展，廣告牌的建造數量在我國顯著增長。這類構筑物不僅高度較高，而且鋼結構連接較為隨意。由于其長期暴露在空氣中，受到風載和自重的作用影響，在一定的服役期之后，因構件表面銹蝕或焊縫缺陷等原因，導致廣告牌墜毀或傾倒傷人事件頻有發生。因此，有必要對其進行定期安全性鑒定，以保障其安全性不受影響。

1 工程概況

某戶外廣告設施為戶外落地式鋼結構獨立柱廣告牌，建造于 2012 年，總高度約 23 m，上部由鋼結構支架及兩個廣告牌面板組成的結構體系，下部獨立柱由圓鋼管構成，柱底基礎采用鋼筋混凝土材料。

依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》規定，高度超過 10 m 或單體面積大于 15 m2的戶外廣告設施設立滿 2 年后應進行首次安全檢定，而后每 2 年宜進行一次安全檢定。該項目廣告設施屬于高度大于 10 m 類，為了解該廣告牌結構現狀及安全性，需對該戶外廣告設施進行檢測鑒定，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 檢驗項目和依據

2.1 檢驗項目

檢驗項目包括結構體系核查、現狀檢查、鋼構件截面尺寸檢測、鋼材料強度檢測、鋼構件涂裝檢測、鋼構件銹蝕削弱程度檢測、垂直度檢測、承載力驗算［7］。

2.2 檢驗鑒定依據

1）GB 50009－2012《建筑結構荷載規范》；

2）DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》；

3）GB 50011－2010《建筑抗震設計規范》（2016 版）；

4）GB 50223－2008《建筑抗震設防分類標準》；

5）GB 50017－2017《鋼結構設計標準》；

6）GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》；

7）GB/T 50621－2010《鋼結構現場檢測技術標準》；

8）GB 50205－2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》；

9）GB/T 1591－2018《低合金高強度結構鋼》；

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

3 檢測結果

3.1 結構體系核查及結構現狀

該戶外廣告設施建造于 2012 年，總高度約 23 m，上部由鋼結構支架及 2 個面板組成，下部獨立柱由圓鋼管構成，柱底基礎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。

現場對結構外觀質量（變形與損傷）、構造和連接進行檢查，重點檢查了質量缺陷（如鋼材裂紋、分層、夾渣、銹蝕、麻點、劃痕、焊縫裂紋、焊瘤、螺栓牢固度等）、損傷等情況，以及結構上的作用和環境中的不利因素。現場檢查結果具體如下所述。

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

2）螺栓質量檢查。廣告牌上部螺栓大部分銹蝕較為嚴重，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象。

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

4）檢修通道檢查。上檢修通道位于廣告牌面板內側；下檢修通道位于廣告牌面板外側。上下檢修通道與面板結構之間緊密連接，寬度僅 400 mm，周邊無護欄等維護結構，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、龜裂等現象，構件出現輕微銹蝕、劃傷等現象。

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象。大部分支撐角鋼存在較嚴重銹蝕現象，畫面與面板的連接采用鋼絲綁扎，部分鋼絲銹蝕嚴重，同時綁扎形式較為雜亂。

6）現場對地基基礎進行檢查，地基周圍地表平整，無隆起、無沉降、無開裂等現象。基礎穩定，無破損及開裂等現象。

3.2 鋼構件截面尺寸檢測

依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》、GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》等相關規范，采用鋼卷尺、游標卡尺、超聲波測厚儀對該戶外設施關鍵部位的結構構件進行抽樣檢測。鋼管柱、鋼管梁、支架、支撐及龍骨分別按一個檢驗批，檢測類別為 B 類。構件截面尺寸檢測結果如表 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果

檢測結果表明，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計要求。

表2 鋼梁截面尺寸檢測結果

表3 支架截面尺寸檢測結果

表4 支撐截面尺寸檢測結果

表5 龍骨截面尺寸檢測結果

3.3 鋼材料強度檢測

依據 GB/T 17394.1－2014《金屬材料里氏硬度試驗第1部分：試驗方法》、JB/T 9378－2001《里氏硬度計》、GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》等相關規范，采用里氏硬度計對所測鋼構件材料強度進行抽樣檢測。檢測類別為 B 類。所測鋼構件材料強度檢測結果如表 6 所示。

表6 鋼構件材料強度檢測結果

檢測結果表明，所測鋼柱、鋼梁、支架材料強度達到 Q345 鋼材抗拉極限強度的要求，所測支撐、龍骨材料強度未達到 Q345 鋼材抗拉極限強度的要求。

3.4 鋼構件涂裝檢測

依據 GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》等相關規范，采用涂層測厚儀對結構構件涂層厚度進行抽樣檢測，檢測類別為 B 類。對構件鋼柱、鋼梁、支架涂層厚度檢測，得平均值范圍為 124～150 μm，滿足設計要求，對支撐、龍骨構件涂層厚度檢測，得平均值范圍為 57 ～72 μm，不滿足設計要求。

3.5 鋼構件銹蝕削弱程度檢測

根據現場檢查結果，個別構件中的鋼梁壁厚和豎向支架腹板達到 D 級銹蝕。依據 GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》、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》等相關規范，對 D 級銹蝕鋼構件進行削弱程度的檢測。檢測結果如表 7～8所示。

表7 GL 壁厚度削弱程度檢測結果

表8 豎向支架腹板削弱程度檢測結果

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

3.6 垂直度檢測

依據 GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》、DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》、JGJ/T 8－2016《建筑變形測量規程》采用全站儀對廣告牌垂直度進行檢測，由于場地條件限制，僅從西側方向進行檢測，核查結果如表 9 所示。

表9 垂直度檢測結果

3.7 承載力驗算

1）計算參數。依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》、GB 50017－2017《鋼結構設計標準》和 GB 50009－2012《建筑結構荷載規范》的有關規定，采用結構計算軟件建立本工程的結構計算模型，對該戶外廣告設施進行結構承載力驗算。計算采用的基本參數如表 10 所示。

表10 計算采用的基本參數

2）計算模型及結果。整體計算模型如圖 3 所示。驗算結果表明，在最不利的荷載工況（1.2h恒載+1.4h風荷載）下，結構承載力滿足規范要求。

圖3 計算模型

4 戶外廣告結構安全性鑒定評級

4.1 安全性鑒定評級內容及標準

根據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》的有關規定，對該戶外廣告設施的結構安全性進行鑒定。對結構的安全性鑒定評級，應根據面板結構、主要承重結構和地基基礎等子系統的安全性等級進行評級，評定要求如表 11 所示。

表11 戶外廣告結構安全性鑒定評級

4.2 結構構件技術狀況評定和承載能力評定

依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》的有關規定，結合現場檢測結果，結構構件技術狀況評定如下所述。

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象，存在脫落安全隱患。大部分支撐角鋼存在較嚴重銹蝕現象，畫面與面板的連接采用鋼絲綁扎，部分鋼絲銹蝕嚴重，同時綁扎形式較為雜亂。面板結構與主體結構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。面板結構技術狀況評定等級可評為 4 級。

2）主體結構構件涂層大面積存在脫皮、泛銹、龜裂現象，鋼材表面大范圍內存在銹蝕、麻點或劃傷等缺陷，立柱表面存在脫皮、泛銹、龜裂現象，存在安全隱患。主體承重結構技術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、開裂現象，基礎完好，無破損及開裂等現象。地基基礎結構技術狀況評定等級可評為為 1 級。

4）由承載力驗算結果可知，主要承重構件承載能力可評為 a 級。

4.3 子系統安全性評級

依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》的有關規定，子系統的安全性評級應根據子系統結構狀況及結構承載能力驗算進行綜合評定。

由子系統結構技術狀況及承載能力驗算結果可知，面板結構安全性鑒定等級可評為 C 級，主要承重結構安全性鑒定等級可評為 B 級，基礎安全性鑒定等級可評為 A 級。

4.4 結構安全性鑒定評級

依據 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》的有關規定，戶外廣告結構的安全性鑒定評級，應根據面板結構、主要承重結構和地基基礎的安全性等級，以及廣告設施有關的其他安全性進行評定。該戶外廣告設施安全性鑒定評級可評為 Bu級。

5 結論

本文對某典型戶外廣告牌進行了結構檢測與損傷狀態描述，在此基礎上進行了承載力復核驗算。結果如下所述。

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

2）螺栓存在銹蝕及缺失，需要對其進行更換和增設處理，保證后期正常使用。

3）焊縫存在的質量缺陷，需進行修復處理，保證后期正常使用。

4）檢修通道存在的質量缺陷，需要更換上下檢修通道并增設安全防護欄桿。

5）廣告牌面板構件銹蝕嚴重，且該面板已使用8 年，考慮到 DB11/T 243－2014《戶外廣告設施技術規范》的有關規定，建議更換面板結構，保證后期正常使用。

6）涂層厚度不足，需要對構件進行重新除銹補涂防腐涂料。

該廣告牌在文中缺陷及損傷狀態下，構件的承載力仍滿足要求，但是當損傷繼續增加時，構件承載力需要重新進行評估，進而可以建立其隨著損傷狀態的承載力變化曲線，將對戶外廣告牌的定期檢修、破壞預警等奠定理論依據。Q