户外钢结构广告牌通常位于交通要道、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,承受着风、雨、雪、日晒等自然因素的作用,还可能受到地震、车辆碰撞等意外情况的影响。如果广告牌结构出现安全隐患,如构件变形、连接松动、腐蚀等问题,可能会导致广告牌倒塌,对行人、车辆的安全构成严重威胁。因此,对户外钢结构广告牌进行检测是保障公共安全的重要措施。
二、检测依据设计规范
《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017):是钢结构广告牌设计和检测的基本依据,规定了钢结构的设计原则、材料选用、构件计算、连接设计等内容。
《户外广告设施钢结构技术规程》(CECS 148:2003):专门针对户外广告设施钢结构,详细规定了钢结构广告牌的设计、制作、安装、验收等方面的要求,包括结构选型、荷载取值、构件设计、连接设计和防腐设计等。
《高耸结构设计标准》(GB 50135 - 2017):对于高耸型广告牌,此标准提供了高耸结构在风荷载、地震荷载等作用下的设计方法和允许变形范围,有助于评估广告牌的稳定性和安全性。
施工及验收规范
《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205 - 2020):明确了钢结构广告牌施工过程中的质量验收程序、项目和标准,包括钢材质量、构件制作、焊接、螺栓连接、涂装等各个环节,用于检查施工质量是否符合要求。
三、检测内容(一)基础检测外观检查
观察基础周围的地面是否有裂缝、沉降或隆起现象。检查基础与广告牌立柱或支撑结构的连接部位是否有松动、开裂、锈蚀等情况。这些迹象可能表明基础存在不均匀沉降或连接失效的问题。
尺寸测量
测量基础的尺寸,包括长度、宽度、高度等,将测量结果与设计图纸进行对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。对于地脚螺栓等连接件,测量其间距、外露长度等参数,确保其符合设计要求。
承载能力评估(如有需要)
根据广告牌的类型、尺寸、高度和所在位置的地质条件,评估基础的承载能力。对于大型或重要的广告牌,可能需要进行地质勘察,获取地基土的承载力特征值等参数,通过计算来验证基础是否能够满足广告牌的承载要求。
(二)结构构件检测外观检查
检查钢柱、钢梁、钢桁架杆件等构件是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。重点关注构件的连接部位,查看焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层保护的钢构件,查看涂层是否有剥落、起皮等现象,涂层损坏会加速钢材的锈蚀。
检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。例如,在交通繁忙区域的广告牌可能会被车辆碰撞,需要检查是否有此类损伤。
尺寸测量
采用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,对主要结构构件进行尺寸测量。对于钢梁、钢柱,要测量其截面尺寸(如翼缘宽度、腹板厚度、高度、长度等);对于钢桁架杆件,要测量杆件的长度、管径(如果是圆管)或截面边长(如果是方管)等。
将测量结果与设计图纸对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。尺寸偏差过大可能影响构件的承载能力和结构的整体性能。例如,梁的截面尺寸减小可能导致其抗弯能力不足,柱的截面尺寸偏差可能影响其稳定性。
变形检测
整体变形检测:使用全站仪或水准仪等仪器,对广告牌的整体变形情况进行检测。测量广告牌的沉降、倾斜和水平位移等参数。在广告牌基础和立柱顶部等位置设置观测点,定期测量其高程和水平位置变化,以评估广告牌的整体稳定性。
局部变形检测:对钢柱、钢梁等主要构件的局部变形进行检测,如检查构件是否有弯曲、扭曲、局部凹陷等情况。可以使用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,测量构件的挠度、侧向弯曲等变形量。构件局部变形过大可能导致应力集中,降低构件的承载能力。
(三)材料性能检测钢材性能检测
钢材强度检测:从钢结构构件上截取钢材样本,按照国家标准规定的试验方法(如拉伸试验),在实验室进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标。通过这些指标判断钢材是否符合设计要求的强度等级。钢材强度不足可能导致构件在荷载作用下发生屈服或破坏。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,同时检查厚度的均匀性。厚度不足可能会导致构件承载能力下降,例如,对于受压构件,厚度减小可能使其稳定性降低。
钢材化学成分分析(如有需要):当怀疑钢材质量存在问题或需要确定钢材材质时,可采用光谱分析等方法对钢材的化学成分进行分析。检查钢材中的碳、锰、硅、硫、磷等元素的含量是否符合相应标准。化学成分不符合要求可能影响钢材的力学性能和焊接性能。
(四)连接质量检测焊接质量检测
外观检查:检查焊缝的外观质量,查看焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于重要焊缝,要求焊缝表面平整、光滑,无明显缺陷。外观缺陷可能会降低焊缝的承载能力,成为应力集中的源头。
内部探伤检测:利用超声波探伤仪、射线探伤仪等设备,对焊缝内部进行探伤检测。检查焊缝内部是否存在裂缝、未熔合、夹渣等缺陷。探伤检测应按照相关标准(如 GB/T 11345 - 2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》)进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,并评估其对构件安全的影响。内部缺陷可能严重削弱焊缝的强度,导致构件在荷载作用下焊缝开裂。
螺栓连接质量检测
外观检查:检查螺栓的规格、型号是否符合设计要求,螺栓头和螺母是否有损坏、变形的情况。查看垫圈是否齐全,螺栓的外露丝扣是否符合规定。不符合要求的螺栓外观可能影响其连接性能。
拧紧力矩检测:使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于高强度螺栓连接,拧紧力矩的控制尤为重要,拧紧不足可能导致连接松动,拧紧过度可能导致螺栓断裂。松动的螺栓连接无法有效传递荷载,可能导致结构的局部破坏。
(五)荷载及承载能力检测荷载调查
恒荷载:统计广告牌自身结构重量(包括钢构件、广告面板材料等)作为恒荷载。根据构件的尺寸、材料密度等计算其重量,或者查阅设计文件获取相关数据。
活荷载:主要考虑风荷载,根据广告牌所在地区的基本风压、广告牌的体型系数(与广告牌的形状、尺寸等因素有关)、高度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009 - 2012)的规定计算风荷载大小。在特殊情况下,如广告牌位于人员活动频繁区域,可能还需要考虑人群撞击等偶然荷载。
地震荷载(如有需要):对于位于地震设防区的广告牌,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版)的要求,结合广告牌的结构特点、场地类别等因素,计算地震作用。
承载能力验算
力学模型建立:根据广告牌的实际结构形式和构件布置情况,利用结构力学软件(如 SAP2000、ANSYS 等)或手算方法建立力学计算模型。在模型中输入构件的几何尺寸、材料特性(如钢材的弹性模量、屈服强度等)、边界条件(如柱的固定方式、梁的支撑条件等)等参数。
内力分析与承载能力计算:将计算得到的各种荷载(恒荷载、活荷载、地震荷载等)按照设计规范规定的荷载组合方式(如承载能力极限状态下的基本组合、正常使用极限状态下的标准组合)施加到力学模型上,进行内力分析,得到构件(如钢柱、钢梁、钢桁架杆件等)在不同荷载组合下的内力(弯矩、剪力、轴力)结果。根据《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017)等相关规范,结合构件的截面形式(如工字形、箱形等)和尺寸,计算构件的承载能力(如抗弯承载能力、抗剪承载能力、轴心受压承载能力等)。
结果对比与评估:将构件的计算内力与承载能力进行对比,如果计算内力小于承载能力,且构件的变形量在允许范围内,则广告牌结构在现有荷载作用下是安全的;反之,则需要采取加固措施或调整广告牌的设计参数。
四、检测流程(一)检测准备收集资料
设计图纸和文件:收集广告牌的原始设计图纸,包括结构图、节点详图、基础图等,了解广告牌的结构形式、构件尺寸、材料强度等级、连接方式、荷载取值等设计信息。
施工记录:查阅施工过程中的质量控制文件,如钢材质量检验报告、焊接工艺评定报告、螺栓拧紧力矩记录、隐蔽工程验收记录、涂装施工记录等,掌握广告牌施工过程中的质量情况。
使用和维护记录:获取广告牌的使用年限、维修保养记录(包括构件更换、涂装维修等)以及是否遭受过自然灾害(如地震、台风、暴雨)或意外事故(如车辆碰撞、火灾)等信息,这些记录有助于分析广告牌可能存在的安全隐患。
确定检测范围和重点区域
结构受力复杂部位:如梁柱节点、柱脚节点、桁架杆件的交汇节点等,这些部位在荷载作用下受力较大,容易出现连接失效或构件破坏的情况。
变形敏感区域:如广告牌的顶部、悬臂部分、高度较高的立柱等部位,这些部位容易产生较大的变形,需要重点检测其变形情况。
易腐蚀部位:如处于潮湿环境或有化学腐蚀介质的区域,如靠近海边的广告牌、位于工业污染区的广告牌等部位,重点检查材料的锈蚀情况和涂装质量。
检测范围:涵盖广告牌的基础、主体结构(包括钢柱、钢梁、钢桁架等)、广告面板、连接部位(如焊缝、螺栓连接)、涂装层等。
重点区域:
准备检测设备和工具
划格试验工具(如划刀、胶带等):用于涂层附着力检测。
记录表格和标签:用于记录检测数据和标记检测位置。
扭矩扳手:用于检测螺栓的拧紧力矩。
放大镜和焊缝量规:用于焊接外观检查。
卡尺、钢尺和超声波测厚仪:用于测量构件尺寸和钢材厚度。
全站仪和水准仪:用于检测广告牌的整体变形和构件的局部变形。
钢材力学性能测试设备(如试验机):用于进行钢材强度检测。
超声波探伤仪和射线探伤仪(如有需要):用于焊缝内部探伤检测。
涂层测厚仪:用于检测涂层厚度。
结构检测设备:
连接质量检测工具:
其他工具:
(二)现场检测基础检测
外观检查:环绕广告牌基础进行检查,观察地面情况和基础与立柱等构件的连接部位。使用小锤轻敲基础表面,检查是否有松动、空鼓等现象。
尺寸测量:使用钢尺等工具,按照设计要求的测量点和方法,对基础的尺寸进行测量。对于地脚螺栓,测量其间距、外露长度等参数,并与设计图纸进行对比。
承载能力评估(如有需要):如果需要评估基础承载能力,可根据广告牌的实际情况,如尺寸、高度、所在位置的地质条件等,采用合适的方法进行评估。对于简单的情况,可以参考地质勘察报告和设计文件进行初步判断;对于复杂情况,可能需要进行现场试验或数值模拟分析。
结构构件检测
整体变形检测:在广告牌基础和立柱顶部等位置设置观测点,使用全站仪或水准仪进行定期测量,记录观测点的高程和水平位置变化。对于新建广告牌或怀疑有较大变形的广告牌,应增加测量频率。
局部变形检测:采用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,对钢柱、钢梁等主要构件的局部变形进行检测。对于梁的挠度检测,在梁的跨中设置吊线或使用全站仪进行测量;对于柱的侧向弯曲检测,可在柱的侧面设置靠尺或拉线进行测量。记录变形量,并与规范允许值进行比较。
使用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,按照一定的抽样原则(如每隔一定数量的构件或在关键部位的构件)对钢柱、钢梁、桁架杆件等构件进行尺寸测量。记录测量数据,并与设计图纸进行对比,对于尺寸偏差较大的构件,详细记录其位置和偏差程度。
对钢柱、钢梁、钢桁架杆件等钢结构构件进行外观检查,查看是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。检查焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层的钢构件,查看涂层是否有剥落、起皮等现象。检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。
外观检查:
尺寸测量:
变形检测:
材料性能检测
钢材强度检测:从有代表性的构件上截取钢材样本,样本的截取位置和数量应符合相关标准。将样本送往实验室,按照拉伸试验等标准试验方法进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等数据。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,同时检查厚度的均匀性。
钢材化学成分分析(如有需要):对于需要进行化学成分分析的钢材,采用光谱分析等方法进行检测。在构件表面选择合适的检测点,按照仪器的操作说明进行分析,获取钢材的化学成分数据,并与相应标准进行对比。
钢材性能检测:
连接质量检测
外观检查:检查螺栓的规格、型号是否符合设计要求,螺栓头和螺母是否有损坏、变形的情况。查看垫圈是否齐全,螺栓的外露丝扣是否符合规定。
拧紧力矩检测:使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于高强度螺栓连接,要特别注意拧紧力矩是否符合要求。
外观检查:使用放大镜和焊缝量规,对焊缝的外观质量进行检查。检查焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,查看焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于发现的缺陷,应进行详细记录,包括缺陷的位置、大小、形状等信息。
内部探伤检测:根据焊缝的重要性和现场情况,选择合适的探伤方法(如超声波探伤或射线探伤),对焊缝内部进行探伤检测。按照相关标准进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,并评估其对构件安全的影响。
焊接质量检测:
螺栓连接质量检测:
荷载及承载能力检测
力学模型建立:根据广告牌的实际结构形式(如单柱式、双柱式、桁架式等)和构件布置情况,利用结构力学软件(如 SAP2000、ANSYS 等)或手算方法建立力学计算模型。在模型中输入构件的几何尺寸、材料特性(如钢材的弹性模量 E = 206000MPa、屈服强度等)、边界条件(如柱脚为固接或铰接等)等参数。
恒荷载计算:统计广告牌自身结构重量(包括钢构件、广告面板材料等)。根据构件的尺寸和材料密度计算其重量,如钢材密度通常取 7850kg/m³,对于广告面板材料,根据其实际材质(如亚克力板、铝板等)和厚度计算重量。
活荷载计算:主要考虑风荷载,根据广告牌所在地区的基本风压(可查阅当地气象资料或相关规范)、广告牌的体型系数(根据广告牌的形状和尺寸确定)、高度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009 - 2012)的规定计算风荷载大小。在特殊情况下,如广告牌位于人员活动频繁区域,可能还需要考虑人群撞击等偶然荷载,可根据实际情况进行估算。
地震荷载计算(如有需要):对于位于地震设防区的广告牌,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版)的要求,结合广告牌的结构特点、场地类别等因素,计算地震作用。一般采用底部剪力法或振型分解反应谱法进行计算。
荷载调查:
承载能力验算: