一、检测的重要性
户外钢结构广告牌通常设置在交通要道、商业区域等人流量和车流量较大的地方。由于长期暴露在自然环境中,受到风荷载、雪荷载、日晒雨淋、大气腐蚀等多种不利因素的影响,其结构安全至关重要。定期进行安全检测可以及时发现广告牌结构的损伤、变形、腐蚀等问题,避免广告牌因结构失效而发生倒塌等安全事故,保障公众的生命和财产安全。
二、检测依据
设计文件
广告牌设计图纸:包括钢结构的平面布置图、立面图、剖面图、节点详图等,这些图纸能够明确广告牌的结构形式(如单立柱、双立柱、墙面附着式等)、构件尺寸(如立柱的直径、壁厚,横梁的截面尺寸等)、钢材型号、连接方式(如焊接、螺栓连接)等关键信息,是检测的重要基础依据。
设计变更文件(如有):记录广告牌在制作或安装过程中发生的设计变更情况,如结构形式的调整、构件尺寸的改变、钢材型号的替换等,这些变更会对广告牌的结构性能产生影响,需要重点关注。
国家和行业标准规范
《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 - 2019):规定了建筑结构检测的通用程序、方法和技术要求,为户外钢结构广告牌检测提供了基本的技术指导。
《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017):用于评估钢结构构件的承载能力、稳定性和连接设计等方面是否符合安全要求,明确了钢结构广告牌的设计原则、计算方法和构造要求。
《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205 - 2020):规定了钢结构原材料及成品进场、钢结构焊接工程、紧固件连接工程、钢构件组装工程、钢构件预拼装工程、单层钢结构安装工程、多层及高层钢结构安装工程等的质量验收要求,是检查钢结构广告牌施工质量的重要依据。
《建筑地基基础工程施工质量验收标准》(GB 50202 - 2018):用于检验广告牌基础(如独立基础、桩基础等)的质量,确保基础能够稳定地支撑广告牌主体结构。
《高耸结构设计规范》(GB 50135 - 2019):其中有关高耸钢结构的规定适用于户外钢结构广告牌这种高耸结构,包括风荷载、地震作用等荷载取值和结构设计要求等内容,可用于指导检测中的荷载计算和结构安全性评估。
三、检测内容(一)基本信息调查
广告牌概况调查
位置与环境调查:记录广告牌所处的地理位置,周边建筑物的分布情况,是否靠近交通要道、河流、海边等特殊环境。调查周边的气象条件,包括基本风压、基本雪压、温度变化范围、湿度、降雨情况等,这些环境因素会对广告牌的耐久性产生长期影响。
使用情况调查:了解广告牌的使用年限、广告内容更换频率、是否有过维修或改造等情况。调查广告牌的点亮系统(如果有)的使用情况,包括灯具类型、功率、使用时间等。
广告牌规格调查:测量广告牌的尺寸,包括高度、宽度、厚度(对于立体式广告牌)等。确定广告牌的结构类型(如单立柱式、双立柱式、墙面附着式等),记录面板材料(如喷绘布、亚克力板、LED 显示屏等)及安装方式。
荷载情况调查
风荷载:根据广告牌所在地区的气象资料,获取当地的基本风压。考虑广告牌的高度、形状、表面粗糙度、广告牌与周边建筑物的相对位置等因素,按照规范规定计算风荷载。风荷载是户外钢结构广告牌的主要活载,其大小和方向对广告牌的结构稳定性影响很大。
雪荷载(如果适用):对于位于可能积雪地区的广告牌,根据当地的基本雪压,考虑广告牌的形状、朝向、积雪堆积情况等因素,计算雪荷载。例如,广告牌的面板形状和角度可能导致积雪不均匀分布,需要特别注意。
其他活载(如检修荷载等):考虑广告牌在安装、维护和检修过程中可能承受的人员和设备荷载。一般按照规范规定的人员活动荷载取值,如在广告牌顶部检修时,人员活动荷载可取值 0.5 - 1.0kN/m²,同时要考虑其作用位置和分布方式。
恒载调查:计算钢结构广告牌自身的结构自重,包括立柱、横梁、斜撑等结构构件的重量。对于有面板(如广告布、灯箱等)和附属设备(如灯具、电机等)的广告牌,还要考虑这些部件的自重。
活载调查:
(二)现场检测1. 外观检查
整体外观检查:从不同角度观察广告牌的整体外观,检查是否有明显的倾斜、变形、沉降等情况。利用全站仪或经纬仪等测量设备,在广告牌的角部、顶部等关键部位设置测量点,测量广告牌的垂直度和整体变形情况。
构件外观检查:
立柱检查:观察立柱表面是否有锈蚀、撞伤、凹痕等损伤。检查立柱底部与基础的连接,查看是否有松动、位移现象。查看立柱身是否有弯曲变形,特别是在广告牌面板安装位置附近和柱顶部位,检查是否因风荷载或其他外力产生局部变形。
横梁和斜撑检查:检查横梁和斜撑表面的锈蚀情况,注意连接部位和构件的端部,这些地方容易出现应力集中和锈蚀。查看横梁和斜撑的拼接焊缝和螺栓连接,检查焊缝是否有开裂,螺栓是否有松动、滑丝等情况。检查横梁和斜撑的变形情况,包括挠度和扭曲变形,过大的变形可能影响广告牌的整体稳定性和广告画面的平整度。
面板检查(如果有):检查广告面板表面是否有损坏(如破裂、褪色、脱落等),面板与钢结构的连接是否牢固,密封胶条是否完好。对于 LED 显示屏等电子显示面板,还要检查其显示功能是否正常,线路连接是否安全可靠。
连接节点检查:
焊接节点检查:检查焊缝的外观质量,包括焊缝的形状、尺寸是否符合要求,是否有气孔、夹渣、咬边、未焊满等缺陷。对于重要的焊接部位,采用无损检测方法(如超声波检测、射线检测等)检查焊缝内部是否存在裂纹、未熔合等缺陷。
螺栓连接检查:检查高强螺栓的外观是否有损坏、锈蚀等情况。查看螺栓的拧紧标记,判断螺栓是否有松动现象。对于有要求的高强螺栓连接副,检测其扭矩系数是否符合标准要求,以确保螺栓连接的紧固力满足设计要求。
2. 材料性能检测
钢材材质检测:
材质验证:检查钢材的质量证明文件,核实钢材的型号、规格是否与设计要求相符。对于缺少质量证明文件或有疑问的钢材,进行现场抽样检测,包括化学成分分析和力学性能试验,以确定钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等指标是否符合标准。
锈蚀检测:采用涂层测厚仪、超声波测厚仪等设备检测钢材表面的锈蚀情况。根据锈蚀程度将其分为轻微、中度、重度锈蚀,并估算锈蚀面积占构件表面积的比例。对于锈蚀严重的部位,需要评估其对构件截面削弱程度和承载能力的影响。
连接材料检测(如果有必要):
焊接材料检测(如果有焊接连接):检查焊接材料(如焊条、焊丝、焊剂等)的质量证明文件,核实其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接部位,可采用无损检测方法(如超声波检测、射线检测等)检查焊缝内部质量,查看是否有裂纹、未熔合、夹渣等缺陷。
螺栓及连接件检测(如果有螺栓连接):检查高强螺栓的外观是否有损坏、锈蚀等情况。查看螺栓的拧紧标记,判断螺栓是否有松动现象。对于有要求的高强螺栓连接副,检测其扭矩系数是否符合标准要求,以确保螺栓连接的紧固力满足设计要求。
3. 结构尺寸测量
构件尺寸测量:使用钢尺、卡尺、超声波测厚仪等工具,对钢结构广告牌的主要结构构件(如立柱、横梁、斜撑的截面尺寸等)的尺寸进行测量,将测量结果与设计图纸进行对比,分析尺寸偏差对结构受力性能的影响。一般构件尺寸偏差不应超过设计值的 ±5%,若偏差过大,可能改变结构的受力状态和承载能力。
安装尺寸测量:测量广告牌的安装尺寸,如立柱的垂直度、横梁的水平度等。这些安装尺寸的偏差直接影响广告牌的正常使用和结构安全。例如,立柱垂直度偏差过大可能导致广告牌整体倾斜,影响视觉效果和结构稳定性。
(三)结构验算
建立计算模型:根据现场检测获取的户外钢结构广告牌实际尺寸、材料性能、荷载情况等数据,利用的结构分析软件(如 PKPM、SAP2000 等)建立广告牌的结构计算模型。对于形状规则的广告牌(如矩形平面、简单单立柱结构),可以采用简化的力学模型进行计算;对于复杂形状的广告牌(如异形广告牌、带有多个附属结构的广告牌),需要考虑其空间受力特性。
输入参数和加载荷载:在计算模型中输入广告牌的各项参数,包括构件尺寸、材料特性(如钢材强度、弹性模量等)、边界条件(如立柱与基础的连接方式、横梁与立柱的连接方式等)。同时将荷载(恒载、活载等)按照规范要求进行组合加载到模型上。例如,考虑不利的荷载组合情况,如恒载 + 风荷载 + 检修荷载(如果有)等。
结构验算内容:
构件变形验算:计算广告牌主要结构构件(如横梁的挠度、立柱的侧移等)在荷载作用下的变形,与规范允许的大变形值进行比较。构件变形过大可能影响广告牌的正常使用和外观效果,如横梁挠度过大可能导致广告画面不平整,立柱侧移过大可能影响广告牌的视觉效果和结构稳定性。
整体变形验算:评估广告牌的整体变形情况,如广告牌的倾斜、沉降等。广告牌的整体变形应在允许范围内,以保证广告牌结构安全和正常使用。例如,广告牌的倾斜可能导致风荷载分布不均匀,进一步增加结构的风险。
整体稳定性验算:计算广告牌的整体稳定性,考虑广告牌在风荷载等侧向力作用下是否会发生整体失稳。通过计算广告牌的抗侧刚度和侧向位移,评估其整体稳定性。例如,对于高而细的单立柱广告牌,整体稳定性是一个关键问题。
构件稳定性验算:对于受压的广告牌结构构件(如立柱、受压的斜撑等),进行稳定性验算。计算构件的长细比,判断是否满足稳定性要求。根据构件的截面形式、材料特性和受力情况,计算稳定系数,评估构件的稳定性。
构件强度验算:对广告牌的主要结构构件(如立柱、横梁、斜撑等)进行强度验算,检查其在各种荷载组合作用下的应力是否超过材料的设计强度。根据构件的受力特点(如轴心受力、受弯、拉弯或压弯等),分别验算其抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。
连接节点强度验算:对广告牌结构的焊接节点和螺栓连接节点进行强度验算。检查连接部位的承载能力是否满足要求,是否存在薄弱环节。在广告牌结构受力过程中,节点的破坏可能导致结构的整体失效。
强度验算:
稳定性验算:
变形验算:
四、检测方法
现场检测设备
测量工具:全站仪、经纬仪用于测量广告牌的变形和垂直度;钢尺、卡尺、超声波测厚仪用于测量构件尺寸;水准仪用于测量安装尺寸(如横梁的水平度等);涂层测厚仪用于检测钢材的锈蚀程度和涂层厚度。
材料检测设备:钢材化学成分分析仪、材料试验机;用于检测焊缝质量的超声波探伤仪、射线探伤仪(如果需要);用于检测螺栓扭矩系数的扭矩扳手等。
结构验算软件:如 PKPM、SAP2000 等结构分析软件,用于建立广告牌的结构计算模型并进行结构验算。
检测操作流程
按照先整体后局部、先外观后内部的原则进行检测。首先进行广告牌整体外观检查,包括变形和构件外观检查;然后对重点部位(如节点、裂缝处等)进行详细检查。
在进行材料性能检测和结构尺寸测量时,严格按照设备的操作规程进行操作,确保检测数据的准确性。对于需要取样的检测项目,按照相关标准规范选取样品,并做好标记和记录。
在荷载调查过程中,仔细核对广告牌的各项参数,准确计算各种荷载。对于不确定的荷载参数,可通过现场实测或咨询相关人士来确定。
准备阶段:收集广告牌的设计文件和相关资料,包括设计图纸、施工记录、材料质量证明文件等。制定详细的检测计划,包括检测内容、方法、人员分工、时间安排等。准备检测设备和工具,确保设备完好、精度满足要求。对检测人员进行安全培训,准备好安全防护用品。
现场检测阶段:
数据分析与验算阶段:将现场检测数据进行整理和分析,剔除异常数据。将有效数据输入结构分析软件,建立广告牌的结构计算模型。按照荷载组合和结构验算要求进行计算。对验算结果进行分析,判断户外钢结构广告牌的安全状况是否满足要求。
五、检测结果报告
基本信息部分:包括户外钢结构广告牌所在位置、所属单位、广告牌结构类型、尺寸、使用功能等基本情况,以及检测目的、依据和日期。
外观检查结果:
立柱检查结果:详细说明锈蚀情况、柱脚连接情况、弯曲变形情况等。
横梁和斜撑检查结果:报告锈蚀情况、焊缝和螺栓连接情况、挠度和扭曲变形情况等。
面板检查结果(如果有):说明面板的损坏、连接情况等。
连接节点检查结果:描述焊接节点和螺栓连接节点的外观质量检查结果。
整体外观情况:描述广告牌的整体垂直度偏差、大变形量及其位置等信息。
构件外观检查结果:
材料性能检测结果:
钢材材质检测结果:汇报钢材的材质验证结果和锈蚀检测结果,包括钢材型号是否符合要求、锈蚀程度及对截面的影响等。
连接材料检测结果(如果有):报告焊接材料和螺栓连接件的检测结果,如焊缝内部质量、螺栓扭矩系数等。
尺寸测量结果:
构件尺寸:列出主要结构构件的尺寸测量结果,并与设计图纸对比,说明尺寸偏差情况。
安装尺寸:报告广告牌安装尺寸(如立柱垂直度、横梁水平度等)的测量结果。
结构验算结果:
强度验算结果:说明构件强度验算和连接节点强度验算的结果,判断是否满足强度要求。
稳定性验算结果:报告整体稳定性验算和构件稳定性验算的结果,评估广告牌的稳定性。
变形验算结果:说明构件变形验算和整体变形验算的结果,判断是否满足变形要求。
结论与建议:根据检测结果,给出户外钢结构广告牌是否安全的明确结论。对于存在安全隐患或不符合要求的情况,提出合理的建议,如进行结构加固、维修、更换部件等