一、检测的重要性
保障公共安全
户外广告牌通常位于人员密集的公共场所或交通要道附近。如果广告牌在强风作用下倒塌或部分构件脱落,可能会对行人和车辆造成严重的伤害,甚至危及生命。例如,在城市街道边的大型广告牌,一旦被风吹落,可能会砸中过往的行人或车辆。
确保广告设施正常运行
强风可能导致广告牌的结构变形、面板损坏或连接松动,从而影响广告的展示效果。如果广告牌频繁受到风的破坏,不仅会增加维修成本,还可能影响广告商的商业利益。结构损坏后的广告牌在后续的使用过程中更容易受到风的影响,形成恶性循环。
二、检测依据
国家标准
《建筑结构荷载规范》(GB 50009 -2012):规定了风荷载的基本计算方法和参数取值。包括基本风压的确定(根据不同地区的气象数据)、风荷载体型系数(与广告牌的形状和尺寸有关)、风压高度变化系数等内容,是计算广告牌风荷载的重要依据。
《钢结构设计标准》(GB 50017 -2017):提供了钢结构构件在各种荷载作用下的设计方法和强度、稳定性计算准则。在评估广告牌钢结构的抗风能力时,用于计算构件在风荷载下的内力和变形,以及判断构件是否满足强度和稳定性要求。
行业标准
《户外广告设施钢结构技术规程》(CECS148:2003):针对户外广告设施钢结构的特点,详细规定了广告牌的材料、制作、安装、防腐、维护以及抗风等技术要求,是广告牌抗风能力安全检测的直接参考标准。
三、检测流程
(一)检测准备
收集广告牌资料
设计图纸:获取广告牌的结构设计图纸,包括结构形式(如单立柱式、墙面附着式、屋顶式)、构件尺寸(立柱、横梁等的尺寸)、钢材型号、连接方式(焊接、螺栓连接)等信息。这些设计参数用于建立准确的计算模型和评估结构的合理性。
施工记录:查阅钢材质量检验报告、焊接工艺评定报告、螺栓紧固记录等施工文件,了解广告牌的实际施工质量和材料性能。例如,钢材的实际屈服强度和抗拉强度是否符合设计要求,焊接质量是否合格等信息对于评估抗风能力很重要。
使用和维护记录:掌握广告牌的使用年限、经历的维修情况(维修时间、部位、原因和维修方式)以及是否遭受过强风、暴雨、暴雪等自然灾害或意外事故(如车辆碰撞)。这些记录可以帮助分析广告牌的现有状况和潜在问题。
确定检测范围和重点区域
迎风面构件:广告牌的正面(迎风面)通常承受较大的风压力,该面上的立柱、横梁和面板等构件是重点检测对象。这些构件在风荷载作用下容易发生弯曲变形、局部失稳或面板破损等情况。
连接节点:立柱与基础、横梁与立柱等连接节点是应力集中区域,在风荷载作用下容易出现焊缝开裂、螺栓松动或连接破坏等问题。这些节点的破坏可能导致整个广告牌结构的失效。
高耸和悬臂部分:对于高耸的单立柱广告牌或有悬臂结构的广告牌,其顶部和悬臂端在风荷载下的受力情况较为复杂,容易产生较大的变形和内力,需要重点关注。
检测范围:涵盖广告牌的整体钢结构,包括立柱、横梁、斜撑、面板框架等主要受力构件,以及连接节点、基础锚固部分。对于有电气设备和照明系统的广告牌,还应包括电气线路和灯具等附属设施。
重点区域:
准备检测设备和工具
风速仪:用于现场测量风速,结合风向数据可以更准确地评估风荷载对广告牌的实际影响。风速仪应放置在广告牌周围开阔、不受遮挡的位置,以获取准确的风速数据。
压力传感器:安装在关键构件或连接节点处,用于测量实际作用在广告牌上的风压力大小。压力传感器需要经过校准,确保测量数据的准确性。
全站仪:用于测量广告牌各构件的空间位置,通过多次测量对比可以确定构件的变形情况(如挠度、位移和倾斜度)。在检测前需要对全站仪进行校准,保证测量精度。
水准仪:用于测量构件的高程差,从而判断构件是否发生沉降或不均匀变形。将水准仪安置在稳定的位置,通过后视和前视读数计算高差。
应变片和应变仪:应变片贴在构件表面,应变仪用于测量构件在风荷载等作用下的应变情况。根据应变 -应力关系,结合材料的弹性模量可以计算构件所受应力。
超声波探伤仪:用于检测钢材内部缺陷,特别是焊接部位的内部裂缝、夹渣等问题。探伤时根据钢材厚度和探伤要求选择合适频率的探头,在钢材表面涂抹耦合剂(如浆糊、机油)后进行扫描检测。
卡尺或千分尺:用于测量钢材构件的尺寸,确保构件的实际尺寸符合设计要求,检查尺寸偏差是否在允许范围内。
涂层测厚仪:用于检测钢结构防腐涂层厚度,测量精度一般为 ±(1 -3)μm。测量时将探头垂直于涂层表面,在不同位置多次测量取平均值。
结构检测设备:
变形测量设备:
风荷载测试设备(如有需要):
(二)现场检测
外观检查
立柱和横梁:检查是否有弯曲、扭曲变形。观察表面是否有裂缝、锈蚀、剥落等现象。对于裂缝,要注意其位置、长度、宽度和深度,可使用裂缝宽度测量仪(如塞尺)进行jingque测量。对于锈蚀,要评估锈蚀程度,轻微的表面锈蚀可以通过除锈后重新涂装处理,严重的锈蚀可能会影响构件的承载能力。
连接节点:检查焊接节点的外观质量,看是否有焊缝开裂、气孔、夹渣等缺陷。对于螺栓连接节点,检查螺栓是否松动、缺失,垫圈和螺母是否齐全,螺栓头和螺母是否有锈蚀现象。可以使用扭矩扳手抽检部分螺栓的紧固扭矩是否符合设计要求。
面板及附属设施:检查面板是否有破损、变形、松动。对于有照明系统的广告牌,检查灯具是否损坏、亮度是否均匀等。检查电气线路是否有外露、老化、破损等情况,防止电气安全事故。
整体外观检查:从远处观察广告牌的整体形态,查看是否有明显的倾斜、变形或晃动。对于大型广告牌,可以使用全站仪或水准仪初步测量其整体的垂直度和水平度。
构件外观检查:
材料性能检测
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在立柱、横梁等构件的关键部位(如端部、中部、连接节点附近)进行厚度测量。每个构件至少测量3个点,记录测量结果并与设计厚度进行对比。如果实测厚度小于设计厚度,需要根据构件的受力情况和钢材的强度等级,评估其对承载能力的影响程度。
钢材内部缺陷检测:利用超声波探伤仪对钢材的焊接部位和关键构件进行探伤检测。探伤时,按照焊缝的长度和形状进行分区扫描,观察探伤仪显示屏上的波形,判断钢材内部是否存在裂缝、夹渣等缺陷。对于发现的缺陷,根据相关标准(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。
防腐涂层检测:使用涂层测厚仪在钢结构表面均匀选取多个测量点(一般每平方米不少于 3个点),测量防腐涂层的厚度。检查涂层是否有剥落、起皮、龟裂等现象。对于涂层附着力的检测,可以采用划格试验法,用专用刀具在涂层表面划格,用胶带粘贴划格区域,撕下胶带后观察涂层剥落情况,根据剥落程度来评定涂层附着力等级。
变形测量
静态变形测量:使用全站仪或水准仪对广告牌的立柱、横梁等主要构件进行变形测量。在构件上设置测量点,记录初始坐标或高程,经过一段时间(如一年或一个季节周期)后测量,对比两次测量结果,计算构件的变形量(如挠度、沉降、倾斜度)。一般要求构件的变形量不得超过设计允许值,如钢梁的挠度一般不应超过跨度的1/400。
动态变形测量(如有需要):对于位于交通要道、风口等特殊位置的广告牌,或者在检测期间遇到大风等恶劣天气时,可以采用动态变形测量方法。使用高精度的全站仪或激光位移传感器,实时监测构件在风荷载等动态荷载作用下的变形情况,分析广告牌的动态响应特性,评估其在动态环境下的抗风能力。
风荷载及承载能力分析
建立力学模型:根据广告牌的实际结构形式(如空间桁架结构、刚架结构),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。在模型中准确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)、边界条件(如立柱底部的固定方式、横梁与立柱的连接方式)等参数。
荷载组合与内力分析:将风荷载与广告牌的自重荷载(包括钢结构自重、面板自重和附属设备自重)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)进行组合。将组合后的荷载施加到力学模型上,进行内力分析,得到构件(如立柱、横梁)在风荷载和自重荷载组合下的内力(弯矩、剪力、轴力)结果。
承载能力验算:根据钢结构设计规范,结合构件的截面形式(如工字形、圆形)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)。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,则构件在风荷载作用下是安全的;则需要采取加固措施或对广告牌进行整改。
基本风压确定:根据广告牌所在地理位置,查阅《建筑结构荷载规范》确定当地的基本风压值。基本风压是根据当地多年平均大风速统计数据计算得到的,不同地区的基本风压值不同。
体型系数确定:根据广告牌的形状和尺寸,参考规范确定风荷载体型系数。体型系数反映了广告牌在风中的空气动力特性,例如,平板式广告牌和有造型的立体广告牌的体型系数不同。对于形状不规则的广告牌,可能需要通过风洞试验或数值模拟来确定更准确的体型系数。
高度变化系数考虑:考虑广告牌的高度对风荷载的影响。一般来说,随着高度的增加,风压也会增大。根据广告牌的实际高度,从规范中查取风压高度变化系数,并将其应用于风荷载计算。
风荷载标准值计算:按照公式(其中为风荷载标准值,为风振系数,为风荷载体型系数,为风压高度变化系数,为基本风压)计算风荷载标准值。对于一些高度较高、刚度较小的广告牌,风振系数的取值需要根据结构的自振频率和阻尼比等因素确定。
风荷载计算:
承载能力分析:
(三)实验室分析(如有需要)
样本制备与测试:如果在现场检测中发现钢材性能存在疑问,或者需要更准确地评估钢材的力学性能,采集钢材样本带回实验室进行测试。样本应按照相关标准进行制备,如拉伸试验样本应加工成标准的哑铃状试件。在实验室进行拉伸试验、冲击试验、硬度试验等,获取钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和硬度等性能指标。
数据分析与反馈:将实验室测试得到的钢材性能数据与现场检测数据相结合,如将实测钢材强度代入结构承载能力计算模型中,重新评估广告牌钢结构的承载能力。根据实验室分析结果,对现场检测结论进行修正和完善,确保检测结果的准确性和可靠性。
(四)检测结果评估与建议
数据整理与分析:对现场检测和实验室分析得到的所有数据进行整理和分类,包括外观检查记录、材料检测数据、变形测量结果、风荷载计算数据和承载能力分析结果等。对数据进行统计分析,剔除异常数据,分析数据的变化趋势,如构件的变形是否在逐渐增大、钢材的锈蚀速度是否加快等。
安全评估:根据整理后的数据分析广告牌的抗风安全状况。从结构稳定性、构件强度、连接可靠性、变形程度等多个方面进行综合评估。如果广告牌的各项指标都满足设计要求和抗风安全标准,判定广告牌为抗风安全状态;如果存在部分指标超出允许范围,但通过简单的维修或加固措施可以恢复到安全状态,判定为可修复状态;如果存在严重的安全隐患,如结构严重变形、关键构件强度不足等,判定为危险状态。
建议措施:
安全状态:对于安全状态的广告牌,建议定期进行维护和检查,一般每年至少进行一次外观检查,每 3 - 5年进行一次全面检测。维护内容包括清洁钢结构表面、修补防腐涂层、检查电气系统等。在遇到强风天气后,也应及时进行检查。
可修复状态:针对可修复状态的广告牌,提出具体的维修和加固方案。维修方案包括修复损坏的构件(如更换锈蚀的钢材、修补焊缝)、调整变形的构件(如校正弯曲的横梁)等。加固方案可以是增加构件截面尺寸、增设支撑构件、加强连接节点等措施,以提高广告牌的抗风能力和结构稳定性。
危险状态:对于危险状态的广告牌,建议立即停止使用,并尽快拆除。在拆除过程中,要制定详细的拆除方案,确保拆除工作的安全进行。
(五)检测报告编制与审核
报告编制:按照规定的格式和内容要求编制广告牌抗风能力安全检测报告。报告应包括广告牌的基本信息(位置、尺寸、结构形式等)、检测目的、检测依据、检测范围和内容、检测方法、检测结果(包括外观检查、材料检测、变形测量、风荷载与承载能力分析等方面的详细结果)、安全评估结论和建议措施等部分。报告内容应准确、完整、清晰,数据和结论要有充分的依据。
报告审核与签发:检测报告编制完成后,由检测机构内部的审核人员对报告进行审核。审核内容包括报告格式是否符合要求、数据是否准确、结论是否合理、建议措施是否可行等。审核通过后,由检测机构的负责人或授权签字人签发报告,确保报告的合法性和性。