金水区高速路广告牌及墙面广告牌安全检测报告
单立柱广告牌检测鉴定
单立柱广告牌鉴定主要依据《户外广告设施钢结构技术规程》( CECS 148: 2003 ) 、《民用建筑性鉴定标准》(GB50292 - 1999)等现行设计、施工规范,上部钢结构检测按《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205 - 2001)所列项目及要求进行,较为明确,而基础部分由于埋在地下,如何检查其质量成为一个难点。笔者根据多年经验,谈几点已有单立柱广告牌基础检查内容及方法。
⑴基础验算须地质资料,故如无地质勘探报告的应在广告牌周边进行补勘。
⑵基础局部开挖检查。基础型式主要有两种:一种是平衡重力式,即上部荷载主要由大体积基础及其上的覆土重力平衡,一般多用于场地开阔处,如公路旁农田、山坡处;另一种为灌注桩基础,一般在施工场地受**采用,多用于市区广告牌。对**种基础,可直接开挖量测基础尺寸;通过钻取混凝土芯样进行抗压强度试验获得基础混凝土强度值;通过钢筋扫描仪检查配筋;查看基础持力层情况,判断其是否与设计或地质勘探报告要求相符。大型广告牌桩基础深度一般**过5米,故较难开挖到桩底,检测时根据现场条件确定开挖深度。多数广告牌桩基础桩身较大弯矩出现在桩**下400mm～1000mm处,本次倾覆的广告牌基础即自桩**下660mm处破坏,故一般开挖深度应**过1米。同样通过钻取混凝土芯样进行抗压强度试验获得基础混凝土强度值,通过钢筋扫描仪检查基础配筋。本次倾覆的广告牌如出事前进行局部开挖检查,则可及时发现桩基础混凝土存在的问题。基础局部开挖检查时须注意开挖点须选在基础受力较小方向,必要时**行计算,确保局部开挖不影响安全,而检测完后须立即回填。
⑶地脚锚栓拉拔试验。广告牌是通过预埋在基础的地脚锚栓将上部荷载传递到基础,故基础对地脚锚栓的锚固能力至关重要。地脚锚栓拉拔试验是非破损试验,操作简便,速度快,费用少,能综合反映基础质量状况,是基础质量检查中使用较多的一种手段。建议将该试验报告作为进行广告牌基础验收时土建施工单位必须提交的技术文件之一。本次倾覆的广告牌锚栓与灌注桩中纵向主筋焊接,倾覆过程钢筋被拔出。受拉侧钢筋外表无缩径现象,从破坏截面截取的钢筋其拉力试验延性较好,有明显的屈服台阶及屈服点,说明倾覆过程受拉侧钢筋未产生明显塑性变形,受拉侧钢筋在广告牌破坏过程其截面应力未**过屈服点,基础对钢筋的锚固作用相当小。该广告牌如进行地脚锚栓拉拔试验,则在较小荷载下锚栓即被拔出,不能满足承载要求,必须进行处理,则完全可以避免事故发生。
⑷多桩基础广告牌立柱位于承台中心,此时可对灌注桩进行钻芯法检测,了解桩身完整性,混凝土强度及桩底持力层情况。单桩基础立柱位于灌注桩中心,此时不易采用钻芯法检测。
⑸荷载试验。通过施加水平力,使得立柱根部弯矩达到设计弯矩值。中小广告牌可以采用荷载试验对立柱及基础工作性能进行检测,但对大型广告牌,由于须施加较大荷载而不易采用。需特别提出的是,广告牌使用期间经历的台风可作为了解其工作性能的一个方法,但不能将其作为判断广告牌是否合格的标准。广告牌结构安全性鉴定必须由有资质单位按国家规范进行,鉴定报告须包括现场检测数据、结构计算数据、安全性分析评定结果及整改建议等。检测数据含结构、构件截面尺寸,基础开挖情况,锚栓数量、直径及拉拔试验报告,焊缝外观质量、焊脚尺寸,对接焊缝特别是立柱与底板连接焊缝的超声波探伤报告等。结构计算数据须包括上部结构计算及基础验算各参数取值和结果。
目前广告牌存在的几个主要问题
⑴众所周知,按国家规范、规程进行结构设计是保证建筑物有足够抵抗能力,确保安全使用的重要保证。而相当数量广告牌无正规设计图纸,由无结构设计资质的广告公司出具草图;或直接叫私人制作安装,根本无图纸。可以说,从一开始安全隐患已经埋下。究其因主要是由于广告公司长期习惯使然,而与相关管理部门的管理措施与监管力度也有一定关系。在与广告公司接触过程了解到,部分已成立多年的广告公司未委托过设计单位进行正式广告牌结构设计,对到哪些单位进行设计竟一无所知。从设计角度方面考虑,由于广告牌单体较小,设计费用较低,且广告牌作为一种特殊的构筑物设计有其自身特点,有别于常见的住宅、写字楼设计,故从经济方面考虑,相当多设计院不愿接广告牌设计项目。广告牌作为一种特殊的构筑物,早期无对应的设计、施工以及材料等规范,客观上不利于从技术上进行规范化管理。我国正式颁布的行业标准《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148: 2003于2003年7月1日正式施行,给管理、使用、设计、施工、监理等各单位行使相应职能、确保广告牌安全使用提出了具体要求和明确依据。
⑵有正规设计图纸,但设计存在问题。广告牌多为钢结构,过去没有**设计规范、规程,而部分设计单位又缺乏钢结构方面的设计经验,故设计图纸经常出现荷载考虑不全、构造措施不当等问题。《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148: 2003 *71111条规定:落地广告牌基础均应进行抗压、抗拔、抗弯、抗倾覆计算。而对一些单立柱广告牌尚应考虑荷载偏心进行抗扭计算。有些广告牌面板悬挑于立柱*,如图3所示广告牌面板悬挑长度达8米,对立柱及基础,扭矩为其主要荷载;其他如两面广告牌面板中心与立柱中心、三面广告牌合力作用点与立柱中心不一致,及由于周边建筑物、地形影响致使风压不均匀,面板所受风力合力作用点与立柱中心不一致,均产生较大扭矩。构件截面及连接设计时必须认真考虑扭矩影响。柱脚锚栓承受拉力,不宜用于承受水平剪力。沿海地区风压较大,由风荷载引起的水平剪力一般无法由底板与混凝土基础间的摩擦力(摩擦系数可取014)全部承受,此时须在柱底设置抗剪键来承受水平剪力,而目前,相当多广告牌未采取这一措施。抗剪键应采用在广告牌主受力方向截面刚度较大的工字钢等垂直焊接与柱底板的底面,其截面和连接焊缝的抗剪承载力应进行计算。如抗剪键较高,须在基础表面作坑以便安装时将其插入,然后进行灌浆。结构承受扭矩时,柱脚较应设置专门构造措施来传递扭矩。单立柱广告牌应特别注意风振系数的计算。《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148: 2003规定落地式广告牌当结构的基本自振周期大于0125 s时应考虑由脉动风引起的风振影响。计算风振系数的关键是计算结构**振型的自振周期,可通过M IDAS、3D3S、SAP等有限元软件或STS ( PKPM系列) 、MTS等钢结构软件进行计算。
⑶2002年前安装的广告牌,建筑结构荷载规范GB 50009- 2001尚未正式施行,广告牌荷载按旧荷载规范GBJ 9 - 87取值,一般风荷载值偏小。以地处人流密集路口的某广告牌为例,按新规范基本风压值为017kN /㎡ ,而按旧规范基本风压值为016kN /㎡。根据《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148: 2003,其安全等级为一级,则结构构件重要性系数取112。综合考虑上述因素,荷载值增加了40%。
⑷套图施工,一套图纸可以用来施工数十面广告牌。这种情况非常普遍,其主要未考虑以下三种不同情况可能出现的差别,导致埋下安全隐患。①地区间风荷载差异,以福州地区为例,不同地区50年一遇基本风压值较大为1130kN /m2 ,较小为0135kN /m2 ,二种相差数倍; ②不同地方地质情况不同,地基基础必须根据具体参数进行计算; ③根据广告牌所处位置其安全等级分为三级,对应结构构件重要性系数分别为019、110、111～112,位于闹市区与高速公路空旷处其重要性明显不同。
⑸施工单位无资质,施工质量差,存在偷工减料现象。基础截面尺寸小,混凝土强度低或存在严重缺陷;钢结构构件截面小,钢材材质不合格,对接焊缝存在根部未焊透、夹渣等缺陷未能达到与母材等强要求,焊缝不饱满,焊脚高度不足,涂装保护不到位等。
⑹使用过程维护不足,室外环境恶劣,在长期的使用过程中,广告牌钢构件锈蚀,截面变小,连接松动、脱落等,构成安全隐患。
广告牌荷载的相关规定：
1. 1作用在户外广告牌结构上的荷载分为*荷载和可变荷载。
1. 1. 1*荷载有结构自重、附着物重、水浮力、落地广告牌的土重、土压力或地基变形对结构承载力的影响。
1.1. 2可变荷载有风荷载、裹冰荷载、常遇地震作用荷载、雪荷载、安装或检修荷载、温度变化等。 ：
1 .2 作用在户外广告牌上的荷载应按GB 50009的规定采用。
1. 3 户外广告牌设计，应根据可能同时出现的作用荷载，选择下列荷载组合：
a) 组合I：可变荷载与*荷载的组合。
b)组合1I：施工阶段，应根据可能出现的施工荷载(如结构自重、脚手架、材料机具、人群、风力等)进行组合。
c) 组合Ⅲ：重力荷载与地震作用荷载相组合。
1 .4 水浮力的计算应符合下列要求
1 .4. 1 位于透水性地基上的广告牌基础，当验算稳定时，应采用设计水位的浮力；当验算地基应力时，仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。
1 .4. 2 基础嵌入不透水性地基时。可不考虑水的浮力，、
1. 4. 3 当不能肯定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他荷载组合，取其较不利者。
注：低水位系指枯水季节经常保持的水位。
1. 5作用在户外广告牌结构上的高度z处单位面积风荷载标准值w。按下式计算：
Wk=βgzμsμzW0……………………(3)
式中：
wk——风荷载标准值(kN／m0)‘
wo——基本风压(kN／一)；
βgz——高度z处的阵风系数；
μs——风载体型系数；
μz——高度z处的风压高度变化系数。
1. 6落地广告牌结构应考虑由脉动风引起的风振影响，当结构的基本自振周期小于0 25s时，可不考虑风振影响。建筑墙面上广告牌宜与建筑物一体考虑风振影响。建筑物屋顶上广告牌除应与建筑物一体考虑风振影响外，还要独立考虑广告牌自身的基本自振周期来检算其风振影响。
1. 7地震作用的计算可参照GB 50011的规定进行。
1. 8北京地区的户外广告牌结构必须进行抗震设计，特别是高层、多层建筑的屋顶广告牌和墙面广告牌应与建筑物同时考虑地震作用。对于广告牌的悬挑衍架、悬臂梁等外伸结构，还应考虑竖向地震作用。
1 .9在地震设防烈度分别为7度、8度时，对于地基静承载力标准值分别大于80 kPa和100 kPa，且高不**过25m的落地广告牌结构，可不进行截面抗震验算，仅需满足抗震构造要求。