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(píng)定中心有限公司，北京 100142； 2.建研(北京)結(jié)構(gòu)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(jì)90年代初，戶外獨(dú)立柱廣告牌因其設(shè)置方式靈活、商業(yè)價(jià)值顯著，受到廣告商家的青睞，廣泛設(shè)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(qiáng)風(fēng)作用下戶外獨(dú)立柱廣告牌已成為常發(fā)生事故災(zāi)害的典型結(jié)構(gòu)[1-2]，然而，針對(duì)廣告牌安全性鑒定流程的研究相對(duì)缺乏，本文基于北京地區(qū)某戶外獨(dú)立柱廣告牌結(jié)構(gòu)檢測鑒定實(shí)踐，對(duì)安全性鑒定流程進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析。

1 安全性鑒定流程

根據(jù)DB11/T 243—2014《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》[3]、GB/T 50344—2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]、GB/T 50621—2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]等相關(guān)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(shí)例

北京地區(qū)某戶外獨(dú)立柱廣告牌建造于2006年，總高度約23m(見圖3)。由于使用時(shí)間較長，該廣告牌部分構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕等現(xiàn)象，因此為了解該廣告牌受損情況及結(jié)構(gòu)安全可靠性，需對(duì)其進(jìn)行檢測鑒定。通過查閱有關(guān)資料，該廣告牌有效建設(shè)資料齊全。

圖3 廣告牌現(xiàn)狀

2.1 結(jié)構(gòu)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(dú)立柱，上部結(jié)構(gòu)組成為面板和支架體系，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。

2.2 外觀質(zhì)量檢查

1)支架體系外觀質(zhì)量檢查 支架構(gòu)件涂層均已嚴(yán)重老化，銹蝕、麻點(diǎn)等缺陷廣泛存在。

2)螺栓外觀質(zhì)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(yán)重銹蝕。

3)焊縫外觀質(zhì)量檢查 結(jié)構(gòu)體系中焊接部位焊渣、漏焊等質(zhì)量缺陷廣泛存在。

4)馬道外觀質(zhì)量檢查 上、下馬道寬度分別為300，700mm，且維護(hù)結(jié)構(gòu)缺失。另外，涂層顯著老化，存在輕微銹蝕等質(zhì)量缺陷。

5)廣告牌面板外觀質(zhì)量檢查 面板連接件和檁條均已銹蝕嚴(yán)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(chǔ)外觀質(zhì)量檢查 地表平整，無拱起、松動(dòng)等問題，基礎(chǔ)不存在破損、開裂問題。

現(xiàn)場外觀質(zhì)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(gòu)件截面尺寸檢測

根據(jù)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)廣告牌結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抽樣檢測，檢驗(yàn)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(xiàng)目施工質(zhì)量的檢測，可用于既有結(jié)構(gòu)的重要項(xiàng)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(jié)果表明，構(gòu)件截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。其中，立柱尺寸實(shí)測值為φ1 500×13.90；橫梁尺寸實(shí)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(qiáng)度檢測

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 700—2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》[6]等相關(guān)規(guī)定，對(duì)構(gòu)件鋼材強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測。檢測結(jié)果表明，構(gòu)件材料強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。其中，立柱里氏硬度平均值為290，抗拉強(qiáng)度推定值為391MPa；橫梁里氏硬度平均值為305，抗拉強(qiáng)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(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)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(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)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(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度推定值分別為391，397，403MPa。

2.5 涂裝質(zhì)量檢測

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)構(gòu)件涂層厚度進(jìn)行抽樣檢測，各構(gòu)件隨機(jī)選取5個(gè)測點(diǎn)。檢測結(jié)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(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》和JGJ 8—2016《建筑變形測量規(guī)范》[7]要求進(jìn)行垂直度檢測，檢測結(jié)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(gòu)件銹蝕削弱程度檢測

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)外觀具有明顯銹蝕的構(gòu)件進(jìn)行銹蝕削弱程度檢測。檢測結(jié)果表明，東側(cè)面板檁條銹蝕削弱值包括1.13，1.50，0.96，1.54，1.22mm，對(duì)應(yīng)的削弱程度分別為22.6%，30.0%，19.2%，30.8%，24.4%；西側(cè)面板檁條銹蝕削弱值包括1.01，0.84，0.68，0.84，0.90mm，對(duì)應(yīng)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(jié)果(考慮構(gòu)件銹蝕削弱)和設(shè)計(jì)圖紙，采用PKPM軟件三維空間模塊進(jìn)行整體建模分析，面板采用面單元模擬，獨(dú)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(jì)算模型如圖5所示。

圖5 三維空間計(jì)算模型

2.8.1模型假定

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

2.8.2構(gòu)件計(jì)算長度

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

2.8.3風(fēng)荷載取值

廣告牌主要受風(fēng)荷載控制，根據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[8]，主體結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk按下式計(jì)算：

wk=βzμsμzw0

(1)

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

(2)

式中：βgz為陣風(fēng)系數(shù)；μs1為局部體型系數(shù)。

根據(jù)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》及《戶外獨(dú)立柱廣告牌風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究報(bào)告》[9]等，風(fēng)荷載基本風(fēng)壓w0取0.5kN/m2，風(fēng)振系數(shù)βz和陣風(fēng)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(fēng)壓高度變化系數(shù)μz按20m計(jì)算，取1.23。

2.8.4驗(yàn)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，該戶外獨(dú)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(píng)級(jí)

2.9.1鑒定評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，戶外廣告設(shè)施鑒定評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 鑒定評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.9.2構(gòu)件技術(shù)狀況與承載能力評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果與《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》要求，將面板結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定為4級(jí)，將主體承重結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定為3級(jí)，將地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定為1級(jí)，將主要承重構(gòu)件承載能力評(píng)定為a級(jí)。

2.9.3子系統(tǒng)安全性鑒定評(píng)級(jí)

將面板結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級(jí)評(píng)定為C級(jí)，將主體承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級(jí)評(píng)定為B級(jí)，將基礎(chǔ)安全性鑒定等級(jí)評(píng)定為A級(jí)。

2.9.4結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)

根據(jù)各子系統(tǒng)安全性鑒定評(píng)級(jí)結(jié)果，將整個(gè)廣告牌結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級(jí)評(píng)定為Bu級(jí)。

3 安全性鑒定技術(shù)分析

在戶外獨(dú)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(shè)施技術(shù)規(guī)范》要求，在構(gòu)件技術(shù)狀況評(píng)定中未明確每項(xiàng)評(píng)級(jí)中各子項(xiàng)之間的關(guān)系，在構(gòu)件評(píng)級(jí)中存在一定困擾。

2)根據(jù)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》要求，在安全性鑒定評(píng)級(jí)過程中，綜合評(píng)定結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)與承載能力時(shí)，以承載能力評(píng)定為主，存在不妥之處，如面板結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定為4級(jí)，面板結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級(jí)評(píng)定為C級(jí)，整體結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級(jí)最終評(píng)定為Bu級(jí)，而Bu級(jí)表示結(jié)構(gòu)存在輕微缺陷或破壞，不會(huì)危及人員和設(shè)施安全，采取一般養(yǎng)護(hù)措施即可，這與現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)安全情況不符。

3)本研究以北京地區(qū)某戶外獨(dú)立柱廣告牌為例，安全性鑒定評(píng)級(jí)主要根據(jù)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》，而國內(nèi)大部分地區(qū)未制定關(guān)于戶外獨(dú)立柱廣告牌安全性鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

1)建議對(duì)《戶外廣告設(shè)施技術(shù)規(guī)范》安全性鑒定流程中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)修改，如確定戶外廣告設(shè)施子系統(tǒng)安全等級(jí)時(shí)，應(yīng)取結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)評(píng)級(jí)和承載能力評(píng)級(jí)結(jié)果的低者；確定戶外廣告設(shè)施整體結(jié)構(gòu)安全等級(jí)時(shí)，應(yīng)取面板結(jié)構(gòu)、主要承重結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)或支座安全性鑒定等級(jí)的最低級(jí)，以保證鑒定評(píng)級(jí)結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠。

2)鑒于國內(nèi)大部分地區(qū)缺少現(xiàn)行戶外廣告設(shè)施安全性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，建議參考GB 50144—2019《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[10]和GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[11]中關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)的有關(guān)規(guī)定，也可專門進(jìn)行研究，制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。