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1、2 0 0 6 年4 月 第3 5 卷第4 期 天津劝业场商厦屋顶广告牌钢结构检测和鉴定 何德湛 ( 中国市政工程华北设计研究院， 天津3 0 0 0 7 4 ) 摘要 通过对 户外广告设施钢结构技术规程) C E C S 1 4 8 : 2 0 0 3 的有关规定的学习， 结合天津劝业场商厦屋顶广告 牌钢结构检测和鉴定的工程实例， 对广告牌的安全检测、 鉴定的内容作了介绍， 提出鉴定意见。 关键词I 广告牌; 钢结构; 检测; 鉴定 【 中图分类号 T U 3 9 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 8 4 9 8 ( 2 . 0 0 6 ) 0 4 - 0 0 5 7 - 0
2、 3 Ev a l u a t i o n o f B i l l Bo a r d S t e e l I n s p e c t i o n a n dE S t r u c t u r e o n Ro o fo f T i a n j i n Q u a n y e c h a n g H a l l H E D e - z h a n ( N a t i o n a l M u n ic ip a l E 娜n e e r i n g N o n h C h i n a D e s 妙 R e s e a r c h I n s t it u te ， T ia n j in3 0
3、0 0 7 4 , C h i n a ) A b s t r a c t : 场 s t u d y i n g “ O u t D o o r B i ll B o a r d S t e e l S t r u c t u re T e c h n i c a l C o d e ( C E C S 1 4 8 : 2 0 0 3 ) ” ， a n d c o m b i n i n g w i t h i n s p e c t i o n a n d e v a l u a t i o n o f T i a n j i n Q u a n y e c h a n g H a l
4、l r o o f b i ll b o a r d s t e e l s t r u c t u r e ， s a f e t y i n s p e c t i o n a n d e v a l u a t i o n o f b i ll b o a r d a r e i n t r o d u c e d a n d s u g g e s t i o n s a re a l s o g i v e n i n t h i s p a p e r . K e y w o r d s : b i ll b o a r d ; s t e e l s t ru c t u re;
5、 i n s p e c t i o n ; e v a l u a t i o n 广告牌作为一种特殊的构筑物， 其设计、 施工、 安 装以及材料选用等过去无章可循， 存在不规范之处。 我国正式颁布的行业标准 户外广告设施钢结构技术 规程 C E C S 1 4 8 : 2 0 0 3 于2 0 0 3 年7 月1 日 正式施行。在 此之前的广告牌大部分由城市广告公司自 行设计和安 装施工。由于种种原因， 存在很多安全隐患。天津市 房屋质量安全鉴定检测中心受天津劝业场( 集团) 股份 有限公司的委托， 对该公司位于天津市和平区和平路 天津劝业场新商厦屋顶广告牌钢结构进行正常使用安 全技术鉴定
6、。 天津劝业场商厦屋顶广告牌安装于新商厦屋顶， 新商厦建于1 9 9 4 年， 为主体9 层、 局部 1 0 层的钢筋混 凝土框架结构， 9 层 屋顶高度为4 2 . 8 8 m . 屋顶广告牌由天津 市亚大装饰广告工 程公司于 1 9 9 4年设 计安装。分别为面 临和平路、 和平路与 长春道转角、 长春 道、 长春道与辽宁路 转角部位 4块广告 牌。广 告牌所 在 位 东 T W F 色 - 北 一 十南 置平面如图 1 所示。该广告牌系用钢结构骨架及撑 杆、 支撑锚固于屋顶混凝土墩上， 面板为板式及镂空 式。该广告牌安装使用至今已达1 0 余年。 由于委托方未能提供广告牌原始设计、 施工
7、图纸 资料， 我们从现场勘察着手， 对广告牌钢结构作全面检 查和检测。并绘制了必要的图纸供计算分析使用。同 时对受损严重的部位拍了照， 供加固修复时参考使用。 1 检查、 检测情况 1 . 1 广告牌外形尺寸 临和平路侧广告牌尺寸( 宽x 高) 为 1 8 . 5 m x 1 0 m ; 临长春道侧广告牌尺寸( 宽x 高) 为3 5 m x 1 0 m ; 位于长 春道与辽宁路转角部位广告牌展开长度为5 0 . 2 m ， 高 8 m ; 位于和平路与长春道转角部位广告牌为圆形， 直径 1 5 m ， 高8 m ， 广告牌底部距离屋面高度均为2 m . 1 . 2 广告牌结构 广告牌由框架式钢
8、结构骨架和格构式水平及斜向 支撑杆组成， 采用角钢焊接; 杆件连接和支座锚固均采 用铰接形式， 采用焊接和锚栓连接。以下以1 8 . 5 m x l o m广告牌钢结构为例， 将勘察情况作简要介绍。 滨江道 一遨5。 叹口从瞿 辽宁路 图1 广告牌所在位置 平面示意( 单位: m ) 收稿日 期 2 0 0 5 - 1 0- 1 3 作者简介 何德湛( 1 9 3 7 -) ， 男， 上海人， 中国市政工程华北设 计研究院高级工程师， 一级注册结构工程师， 天津市南开区土英 路宁盛里8 号楼3 门2 0 2 3 0 0 3 8 1 ， 电话: ( 0 2 2 ) 2 3 3 8 4 4 6 5
9、 施工技术第 3 5 卷 1 8 . 5 m x 1 0 m广告牌钢结构实钡 d 如图2 所示。 1 . 3 1 8 . 5 m x 1 0 m 广告牌钢结构勘察情况 ( 1 ) 广告牌立柱框架式立柱截面高度为6 0 0 m m ; 两端方钢管由2 根 L 6 3 x 6 对头焊接组成， 形成封闭方 钢管断面为6 3 m r n x 6 3 m m ， 水平及斜向腹杆采用 L 4 0 x 4 ， 角钢与方钢管焊接， 立柱高度为 l l m ， 经现场检查， 立柱焊接方钢管普遍存在锈蚀现象。其中焊缝间隔部 位锈蚀较为严重。抽测部位钢管锈蚀厚度为0 . 8 m m o 经对部分方钢管钻孔检查， 其
10、中大部分钻孔均有积水 流出。方钢管封闭较差， 空腔内有积水现象; 经对部分 腹杆进行现场检查， 腹杆构件普遍存在轻微锈蚀现象， 个别腹杆构件锈蚀较为严重。 ( 2 ) 广告牌横梁由2 根方钢管( 2 根 L 4 0 x 4 对 头焊接组成) 及部分水平和斜向角钢腹杆组成， 横梁截 面高度为6 8 0 m m ， 广告牌横梁长期受雨水侵袭普遍存 在杆件锈蚀现象， 部分方钢管严重锈蚀， 角部开裂， 显 著影响构件承载能力。 ( 3 ) 广告牌支撑系统由格构式水平和斜向撑杆 组成， 杆件截面尺寸为3 0 0 m m x 3 0 0 m m ， 四角由4 根 L 4 0 x 4 组合焊接。 ( 4 )
11、 广告牌支座广告牌钢骨架的斜向支撑和水 平支撑交汇连接， 节点处的锚固支座位于1 0 层屋顶， 现支座的钢板普遍存在锈蚀现象。其中部分支座雨水 存积处局部钢板已锈穿， 水平支撑与支座连接部位部 分焊缝开焊锈蚀， 广告牌钢骨架立柱支座位于9 层屋 顶， 支座钢板设计厚度为 l o m m ， 现支座钢板普遍存在 锈蚀现象， 抽测部位钢板锈蚀深度为0 . 2 m m a 2 焊缝与涂装 广告牌钢骨架与支撑杆均为焊接结构， 焊缝质量 等级为三级。经现场检查大部分焊缝焊脚高度较小， 且存在未焊满现象。其中部分焊缝存在锈蚀现象。广 告牌钢结构构件自1 9 9 4 年安装时进行涂装防护后于 2 0 0 0
12、 , 2 0 0 2 年二次进行防锈涂装。因钢构件多年处于 露天气候环境， 经现场检查， 构件表面面漆脱落和起鼓 现象十分普遍。脱落面积已达总面积的1 0 %以上。 3 平面外侧倾变形M q f 对抽测的4 根立 桩 ， 抽测部位广告牌钢结构立柱 沿竖向平面外侧倾值分别为 1 2 , 1 8 , 6 , O m m ; 其对应倾 斜率为1 / 7 5 0 , 1 / 5 0 0 , 1 / 1 5 0 0 , 0 ， 其 狈 组 倾变形均满足相 关规范要求。 4 钢材材质检验 在广告牌立柱的 斜腹杆上截取3 根 L 4 0 x 4 ， 加工 成6 根标准试件分成 2 组进行试验， 检测结果表明
13、现 场取样检验的钢材材质， 其力学性能指标和化学性能 指标符合Q 2 3 5 B 的要求， 满足焊接结构钢材的要求。 具体检验项目为: 力学性能指标屈服强度、 抗拉强 度、 伸长率、 冷弯 1 8 0 0 试验; 化学性能指标碳、 硅、 锰、 磷、 硫 5 个元素的含量。 5 鉴定意见 天津劝业场商厦屋顶广告牌位于天津市中心商业 繁华地区， 根据 户外广告设施钢结构技术规程 C E C S 1 4 8 : 2 0 0 3 的相关规定， 其安全等级应为一级。依 据规范的相关要求， 并根据现场实测构件尺寸及型材 截面尺寸， 对立柱、 横梁、 支撑等主要受力构件在进行 内力分析的基础上， 进行截面复
14、核验算， 结果显示， 主 要受力构件即使在角钢断面厚度有一定锈蚀的情况下 仍能满足承载要求， 说明原广告牌的截面选用安全储 备较大。 但根据现场检查及检测情况， 所鉴定屋顶广 告牌仍存在以下安全隐患: ( 1 ) 钢结构构件表面普遍存在锈蚀现象， 造成构件 有效截面削弱， 同时主要构件的焊接方钢管封闭性较 差， 管内腔存在的积水现象加重构件的锈蚀损坏。 ( 2 ) 构成广告牌骨架的立柱和横梁构件， 因连接其 方钢管的角钢间距分布过大， 造成受力构件的刚度较 差， 在风荷载的作用下， 广告牌易产生风振现象。 ( 3 ) 钢构件的防锈涂装保护存在质量缺陷。 综合上述现状情况， 为保证该屋顶广告牌在
15、正常 使用情况下的安全使用， 防止倾覆和坠落事故的发生， 应采取以下措施: ( 1 ) 鉴于天津劝业场商厦处于天津市商业繁华地 区， 周围道路狭窄、 建筑物密布、 人口密集， 建议降低广 告牌的高度。 r 厂刀八/入厂 一一 一刁伙! 川 尸 万/一/门尸/ / 口又 区 二 区口巨匹/I / J 反一 ! 不刁厅门盯片月 大二 布一/ 厂夕尸曰一门万一一 ./l 7扮!二阅再国国唇 L努 一习 火/.曰一门一一/ 酬门圃典 oW1 - 1Ld ，丈 厂甲 口I I一I口口2L4 0 之 4 /丫洲 77 1 匡 二 习!_口门 / 节 一一爷产 -. 一 甲与产 水平支座 0000州。000
16、一XO一 ( 4 2 . 8 8 m) 图2 1 8 . 5 m x 1 0 m广告牌结构实测示意 ( 2 ) 对保留部分的广告牌钢结构构 件进行全面检查， 对存在质量缺陷和锈 蚀损坏严重的构件或部位进行拆换或加 固补强， 对焊缝质量不符合规定等级要 求的 缺陷部位应予以重新返修， 应保证 广告牌结构各支座和连接节点的可靠锚 固及整体结构稳定。 ( 3 ) 应按规定的防锈等级和涂装要 ( 下转第7 8 页) 施工技术 第3 5 卷 .T i - 0 一一TJ F S - 1 三三t之代狱 橄哄牟卿侧烦 梁端位移/ m m “ T i - 0 一 一 T J F S - 1 尹 叉一 少 梁端位
17、移川朋 n - “ - - T J - 0 一 一T J F S - 1 60555045403530 00仓0000 州喊掇寨训招 8 1 6 2 4 3 2 4 0 梁端位移加m d 任攀之“01)、彩映极瑕喇招 梁端位移i f = c 图， 节点抗展性能评价曲线 薄弱层层间变形的加固情况有着重要的实用价值， 而 单纯的碳纤维布加固方法是无法实现的。 由图9 。 可见， 由于延性与承载力的提高， 加固节 点T J F S - 1 的能量耗散能力较参照节点T i - 0 得到大幅度 提高， 其最终累计耗能达到Ti-0 的5 . 3 倍。由图9 d 可 见， 在加载前期T J F S - 1
18、的能量耗散系数与 T i - 0 相差不 大， 而在加载后期较T i - 0 有显著提高， 表明加固节点在 延性提高的同时， 其耗能效率也得到了改善。 3 结论 碳纤维布一 角钢组合加固方法结合了碳纤维布加 固方法和锚贴钢材加固法二者的优点， 能够有效改善 混凝土框架节点的抗震性能， 具体表现在: 碳纤维布有 效地增强了节点核心区的抗剪承载力， 改变节点的剪 切破坏模式， 使加固节点的破坏截面由节点核心区转 移至节点梁端， 从而发生具有延性特征的节点梁端弯 曲破坏， 梁端极限位移相对于参照节点提高幅度达 7 0 %; 锚固于梁一 柱阴角处的角钢在改善节点组合体延 J性性能的同时， 也大幅度地提
19、高了节点组合体在反复 荷载作用下的承载力， 加固节点相对于参照节点提高 幅度达5 4 . 5 %; 由于碳纤维布体系对于被加固构件的 约束作用， 限制了混凝土裂缝的开展， 使得加固节点的 强度退化和刚度退化均得以滞后; 随着破坏模式的转 变， 加固节点滞回曲线的“ 捏缩” 现象得到改善， 表征耗 能效率的能量耗散系数显著提高， 其累计耗能达到参 照节点的5 . 3 倍。 参考文献: 1 王步， 王溥， 夏春红. 核心区外碳纤维布增强混凝土框架节点抗 剪性能试验研究与机理分析【 J . 工业建筑， 2 0 0 5 , ( 7 ) . 2 唐九如. 钢筋混凝土框架节点抗震 M . 南京: 东南大学
20、出版 社， 1 9 8 9 . 3 G B 5 0 1 5 2 - 9 2 , 混凝土结构试验方法标准【 S . 4 1 J G J 1 0 1 - 9 6 ， 建筑抗震试验方法规程 S . ( 上接第5 8 页) 求对钢结构构件进行除锈和涂装保护。 ( 4 ) 该屋顶广告牌的改造和加固应由具备相应资 质的单位作出正式设计， 严格按图纸施工， 设计和施工 应符合 户外广告设施钢结构技术规程 和 钢结构施 工质量验收规范 G B 5 0 2 0 5 - 2 0 0 1 的相关要求， 同时在实 施过程中加强质量监督工作。其材料选用、 焊接制作、 拆换安装、 除锈涂装等均应符合国家相关的技术规范 的
21、要求， 以确保广告牌的改造及加固工程质量。 6 体会及认识 通过天津劝业场商厦屋顶广告牌的检测和鉴定工 作， 得出如下几点体会和认识。 ( 1 ) 屋顶广告牌大多为钢结构， 过去没有这方面的 专用设计、 施工规范或规程。而广告公司又缺乏钢结 构方面的设计经验， 故使设计上荷载考虑不全， 构造措 施不当， 施工质量差( 涂装保护不到位， 焊脚高度小， 焊 缝不饱满等) 。加上室外环境恶劣， 在长期使用过程 中， 广告牌钢构件本身锈蚀、 焊缝开裂等， 构成安全隐 患。广告牌的质量检测、 安全鉴定必须引起大家的高 度重视。如今 户外广告设施钢结构技术规程 已正式 实施， 必须按新的规程进行设计施工和
22、安装。 ( 2 ) 2 0 0 1 年前安装的广告牌， 由于( 建筑结构荷载 规范 G B 5 0 0 0 9 - 2 0 0 1 尚 未正式施行， 广告牌荷载按旧荷 载规范取值， 一般风荷载值偏小。以天津劝业场商厦 屋顶广告牌为例， 按新规范计算风荷载设计值 Q为 2 k N / rri ， 而按旧 规范Q 二 0 . 8 0 k N / m 2 ， 相差甚大。 取值 增大的因素: 户外广告设施钢结构技术规程 规定， 安全等级为一级的广告牌按百年一遇基本风压值 W O = 0 . 6 k N / 时( 天津地区) ， 比旧 规范 。 二 0 . 5 k N / 甘增大 2 0 %; 新规范中
23、的风振系数的计算， a x = 1 . 4 6 8 ( 本 例) ; 风荷载的分项系数为 1 . 4 。旧荷载规范中未考 虑风振系数和风荷载分项系数， 故旧规范风压值偏小。 由于风压值增大， 对广告牌主要受力构件必须重新进 行断面核算和进行必要加固， 消除因风荷载增大后造 成的安全隐患。 ( 3 ) 按照2 0 0 3 年7 月颁布的 户外广告设施钢结构 技术规程 规定， 新安装的户外广告牌钢结构使用2 一 3 年后必须进行安全检测。对用油漆防腐的钢结构每2 一 3 年应检测一次。 参考文献: 1 C E C S 1 4 8 : 2 0 0 3 ， 户外广告设施钢结构技术规程【 S . 2 王肇民， 蒋演德. 广告设施设计与检测技术【 M 北京: 机械工 业出版社， 2 0 0 3 .