1混凝土结构构件的缺陷应全数检测。
2混凝土构件的外观缺陷检测包括蜂窝、孔洞、夹渣、疏松、露筋、连接部位缺陷、外形缺陷、外表缺陷等项目。混凝土构件外观缺陷的定方法,可按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204确定。
3混凝土构件的内部缺陷检测包括内部不密实区、空洞、混凝土两次浇筑形成的施工缝与加固修补结合面的质量、混凝土各部位的相对均匀性等内容。检测方法可采用超声法、冲击反射法、探达法等非破损方法,必要时可采用局部破损方法对非破损的检测结果进行验证。采用超声法检测混凝土内部缺陷时,可参照《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS 21的规定执行。采用探达法时可参照附录F进行。
某钢构架牌,位于长江边某建筑顶部,高12m,宽30m,是一个霓虹灯。甲方将牌委托给一个小公司制作安装。该公司初凭经验设计了该牌的钢构架,选用的是L50等边角钢。后来甲方觉得牌所处位置太高,又在江边,风荷载很大,故又委托作者验算该钢构架是否安全。由于牌钢构架是一个空间结构,作者采用着名的有限元程序ANSYS5.6进行了计算。钢构架的立面和轴侧,如图1所示。构架底部支座位于主体结构的梁上,通过膨胀螺栓连接。右边缺口部分是建筑物的水箱,钢筋混凝土做成,构架支座也可用膨胀螺栓与其连接。
2.2计算分析方法
钢构架主要承受风荷载,其参数取值如下:
(1)根据《建筑结构荷载规范》G009-2001,维护结构的风荷载标准值按下式计算:
wk=βgzμsμzw0 (1)
(2)根据G009-2001,取地面粗糙度为B类,牌距地面约90~95m,阵风系数βgz为1.515,风压高度变化系数μz为2.055。由于牌附属在主体结构表面部分的局部风压会超过平均风压,取局部风荷载体型系数μs为-2.0(负风压)。风荷载体型系数μs为1.3(正风压)。
(3)由于该牌钢架结构表面所设铝合金扣板(每块宽度为100mm)为隔一设一,故牌钢架的实际受风面积为50%总面积。根据G009-2001规定的“桁架”的体型系数的计算方法,该牌钢架结构可以乘以挡风系数(或透风系数)Φ。挡风系数Φ取为0.5。
(4)根据G009-2001中的全国基本风压分布图,基本风压w0取为0.3kN/m2。
(5)按照式(1)中所列风荷载标准值计算公式,其中μs为(μs(正风压)+μs(负风压))×Φ。后算得风荷载标准值wk为1.541kN/m2。
2.2计算结果及修改意见
经过分析,发现钢构架在风荷载和竖向荷载(重力荷载)作用下,除个别部位以外,杆件的弯矩和剪力都不太大,对多数杆件内力起控制作用的是轴力。
户外钢结构牌的安全事故主要有两种: 一是钢结构部分或整体垮塌; 二是电气安全, 包括电器漏电、防雷不当引起雷击。其中, 钢结构失效是常见的事故。牌钢结构的验收应考虑以下环节: 钢结构设计、钢结构施工、钢结构的维护。目前, 户外牌多设置在城市内, 使用期限一般少则3年, 多则10 年以上, 户外牌钢结构一旦发生事故, 极易造成群伤事故。为保证户外牌钢结构的安全, 就必须从钢结构设计、钢结构施工开始严格控制, 钢结构的日常维护必须严格按相关要求进行操作。我公司为第三方检测机构。通过了省技术审,通过了省技术认可,本公司内设行政办公室、经营管理室、建材检测室、结构检测室、功能检测室五个部门,所有检测人员均通过严格培训,并持证上岗。公司下设材料检测室、地基基础检测室、主体检测室、钢结构检测室、综合室及财务室。各种检测设备200余套。公司现有办公、试验场所建筑面积1070m2,其中恒温面积60 m2,室外面积200 m2,检测用房面积650 m2,各检测室采光充足,布局合理,线路整齐,面积及环境条件要求满足检测需要。钢结构设计:
钢结构的设计是重要的环节, 直接决定了整个钢结构的安全状况, 户外牌钢结构要求有的设计单位进行设计。在户外牌结构上的荷载分为荷载和可变荷载。荷载有结构自重、附着物重、水浮力、落地牌的土重、土压力或地基变形对结构承载力的影响。可变荷载有风荷载、常遇地震作用荷载、安装或检修荷载、温度变化等。在户外牌上的荷载应按《建筑结构荷载规范》G009 的规定采用。户外牌设计, 应根据可能同时出现的作用荷载, 选择下列荷载组合:
组合I: 可变荷载与荷载的组合。
组合II: 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。
组合Ⅲ: 重力荷载与地震作用荷载相组合。
风荷载是户外牌结构主要的可变荷载, 主要的户外
钢结构牌失效倒塌是由风荷载引起。作用在户外牌
结构上的高度z 处单位面积风荷载标准值Wk 按下式计算:
Wk =βzμsμzW0
Wk———风荷载标准值( kN/ m2) ;
Wo———基本风压( kN/ m2) ;
βz———高度 z处的风振系数;
μs———风荷载体型系数;
μz———高度 z处的风压高度变化系数。
落地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。建筑墙面上牌宜与建筑物一体考虑风振影响。建筑物屋顶上牌除应与建筑物一体考虑风振影响外, 还要考虑牌自身的基本自振周期来验算其风振影响。地震作用的计算可参照《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定进行。在地震设防烈度为7 度地区的户外牌钢结构必须进行抗震设计。特别是、多层建筑的屋顶牌和墙面牌, 在有条件时应与建筑物同时考虑地震共同作用。对于牌的悬挑桁架、悬臂梁等外伸结构, 还应考虑竖向地震作用。户外牌钢结构的选型、布置和构造应便于制作、安装、安全维护并使结构受力简单明确, 减少应力集中。
屋顶广告牌的现状
常见的屋顶广告牌由面板结构、支承体系和支座锚栓组成。
1.1面板结构问题
面板结构由面板和纵横梁组成,面板必须布置纵向和横向支撑。面板结构的问题表现为:面板纵向支撑和横向支撑不完整,面板纵、横梁锈蚀严重,构造连接不到位。
1.2支承体系问题
1.2.1结构布置不合理
屋顶广告牌钢桁架结构布置不合理,表现为缺失杆件或部分杆件不能与其他杆件有效连接形成桁架,杆件安装存在随意搭接现象。
例如:某电力公司办公屋顶广告牌钢桁架杆件布置存在杆件随意搭接、杆件缺失现象。对于缺失杆件的情况,采取的基本方法是补加杆件和节点,使之成为完整的桁架结构,以便完整桁架体系,合理传递风荷载。
1.2.2钢结构杆件长细比偏大
部分屋顶广告牌采用的杆件长细比偏大,如某办公屋顶广告牌中,一根受压杆件采用单根角钢L50×4,长为5.04 m,计算其长细比λ=327,远超过《户外广告设施钢结构技术规程》第5.4.5条规定的长细比限值150。对于长细比超限的情况,通常采用单角钢变双角钢、增加附加杆件、直接选择大截面杆件替代,解决钢结构杆件稳定问题。
1.2.3支撑系统的缺陷
钢桁架与面板结构均需布置支撑系统。布置支撑是为了保证结构的空间工作,提高结构的整体刚度,避免压杆的侧向失稳,承担和传递风荷载水平力,防止风振杆件产生过大的振动,以及保证广告牌结构的整体稳定性。
从检测实例看,很多广告公司对广告牌结构支撑系统不重视,忽略支撑系统的重要性,屋顶广告牌桁架间支撑不全或支撑缺失,具体表现为:部分屋顶广告牌设置部分支撑,部分仅采用通长系杆连接各个桁架。
1.3支座设置问题
屋顶广告牌支座设置位置是首要任务,包括其坐落房屋的屋顶高度(以便确定风载)、结构形式、建造年代。《规程》要求,屋顶广告牌钢桁架支座与屋顶的柱网布置相协调,以能直接有效承担广告牌结构传来的支座反力,包括压力、拔力和剪力。检测调查中发现,很多屋顶广告牌支座位置设置不当,严重超出挑檐沟的承载能力,如遇强台风易导致挑檐沟产生结构性失效,引起广告牌倒塌事故。《规程》要求:屋顶广告牌支座可用焊接、结构螺栓或锚栓与屋顶梁或柱中的预埋件连接,且“严禁采用摩擦型膨胀螺栓连接”。但实际中的屋顶广告牌支座钢板与屋顶之间的连接普遍的做法就是采用膨胀螺栓锚固连接。
1.4施工质量问题
多数屋顶广告牌未经正规设计,现场施工人员、管理人员对钢结构安装又缺乏专注技术和经验。因此,屋顶广告牌安装较普遍存在施工方面的问题:制作工艺粗糙,节点无节点板或节点板偏小,导致交汇杆件的焊缝长度不满足要求,有些部位仅采用点焊。焊缝普遍存在焊缝高度小,焊缝不饱满,存在裂纹、烧穿、气孔、夹渣、咬边、未焊透等焊接缺陷。
1.5维护保养问题
在使用过程中,屋顶广告牌长期处于露天气候环境中,日晒雨淋,一些屋顶广告牌杆件采用槽钢,由于在施工中忽略了使用中雨水积留的情况,忘记在能蓄水的部位预留孔洞泄水,致使杆件锈蚀严重。加上使用人不注意对屋顶广告牌的维护与保养,杆件表面面漆脱落和起皮现象十分普遍,并伴有焊缝开裂现象等,构成结构安全隐患。
主要依据《户外设施钢结构技术规程》( CE 148: 2003 ) 、《民用建筑性检测标准》(G292 - 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》(G205 - 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,一般在施工场地受限时采用,多用于市区牌。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。
大型牌桩基础深度一般超过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。多数牌桩基础桩身大弯矩出现在桩顶下400mm~1000mm处,本次倾覆的牌基础即自桩顶下660mm处破坏,故一般开挖深度应超过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。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牌基础验收时土建施工单位必须提交的技术文件。本次倾覆的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,受拉侧钢筋在牌破坏过程其截面应力未超过屈服点,基础对钢筋的锚固作用相当小。该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,但对大型牌,由于须施加较大荷载而不易采用。需特别提出的是,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牌是否合格的标准。牌结构安全性检测必须由有单位按规范进行,检测报告须包括现场检测数据、结构计算数据、安全性分析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。
近年来房屋改造很常见,如仓库改造成办公室、餐厅改造成厂房等。这些改造后的房屋是不能立即使用的,一定要经具有的检测检测机构检测之后才能使用,那么,房屋改造后要进行哪些安全检测呢?
1、房屋安全检测
使用一系列检测的仪器、设备、工具和软件验算等技术手段,对建筑结构已建原材料的外观或内部的物理性能、化学性能等进行测试,并对检测数据进行加工、处理、分析。
房屋安全检测主要通过调查、现场检测、结构分析验算,对房屋安全性进行检测,主要适用于已发现安全隐患、危险迹象或其他需要定安全性等级的房屋(适用于房屋报监、办理产权证)。
2、房屋抗震等级检测
因为房屋的用途改变,抗震等级也会改变,原来的抗震能力不一定能承受现在的房屋使用功能。房屋抗震等级检测就是通过检测房屋的质量现状,按规定的抗震设防要求,对房屋在规定烈度的地震作用下的安全性进行估的过程。后再针对估情况对建筑及房屋进行抗震等级划分。
经过对原有房屋结构进屋安全检测和抗震检测,综合估改建后的结构安全性,必要时,提出改建方案优化措施和原结构加固措施建议。
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