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构件强度
　　处理完结构的稳定性问题，其次就是构件的强度问题。我们要根据不同的结构形式采取不同的现代测试技术获取必要的结构功能参数指标，如排架柱为钢筋混凝土柱时采用钻芯法、回弹法、回弹法加钻芯强度修正的方法检测混凝土抗压强度；焊缝强度采用超声波探伤检测焊缝内部缺陷；钢板强度采用里氏硬度检测钢材牌号。
　　强度问题其实就是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的大应力是否超过建筑材料的极限强度,因此,这是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的大强度,对钢材则常取它的屈服点。构件强度低，则会使结构承载力不足，显着影响结构正常使用功能和抗震能力。
　　处理完上部结构检测工作后，就是基础的稳定问题了。一般采用高精度全站仪对排架柱、房屋四角的倾斜量进行量测判断结构变形状况；必要时对房屋进行沉降观测以判断基础是否稳定。
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。

近日，本公司承接东莞某牌安全检测检测： 
通过该牌的现场检测结果以及计算分析结果，对牌的目前现状得出以下结论与建议： 
（1）牌钢柱壁厚几何尺寸不符合设计要求，但经验算该尺寸满足使用要求。 
（2）牌杆件油漆剥落，锈蚀较重，应采取除锈措施并重新粉刷防锈漆。 
（3）对柱脚锚栓缺少螺母及螺母与锚杆未拧紧部位，应补齐缺少的螺母并与使其与锚杆固连接。 
（4）牌焊缝质量较差，多处地方存在少焊、漏焊、焊缝不饱满等现象。建议对牌焊缝进行普查，对存在问题部位应采取补焊或重焊等相应措施。 
（5）经验算，牌部分桁架方管杆件强度应力验算与整体稳定应力验算不满足要求。建议采取加固措施，如采用加焊双角钢或钢套管等方法。 
（6）定期对牌进行检测与维护。 
相关术语： 
户外牌outdoor advertisement board
    设置在道路旁或在建筑物、构筑物上的建筑，牌包括支撑结构、照明设旋、电器和必要的设备。
落地式牌standing advertisement board
     设置在地面上的牌，有单、双及多柱式牌和由多个桁架支承的牌。由面板结构(含灯箱)、立柱和基础组成。
附着式牌adhering advertisement board
     指固定于建筑物及构筑物上的牌，包括墙面牌和屋顶牌。
风荷载wind load
     风对牌或建筑物产生的作用力。 
作用效应effect of action
     由荷载引起结构或构件的内力和变形。
户外牌的分类
1落地式牌
2附着式牌
     附着式牌包括墙面牌和屋顶牌。
2. 1墙面牌
     由面板结构、建筑物或构筑物墙体及连接部件组成。
2. 2屋顶牌
     由面板结构、支承体系和连接部件组成。

通过对某牌钢构架的受力分析,指出对于那些位于建筑顶部的牌应该进行计算分析,以确保在大风荷载下的安全性。 
1、钢构架概况
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　50 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。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:
w k = βgz μs μz w0 (1)
(2) 根据G009 - 2001 ,取地面粗糙度为B类,牌距地面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w k 为1. 541kN/ m2 。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。计算结果表明,原设计存在以下问题:
(1) 全部采用　50 等边角钢的方案是不安全的。正风作用下杆件大轴压力为147kN ,反风作用下更达到152kN。如果用　50 等边角钢,应力已经超过了容许应力235N/ mm2 。因此,将其中一些部位改用　70 和　63 等边角钢,包括正立面两侧边跨和挑出部分的横杆( 70) ,该部位由于有悬挑,受弯矩和剪力控制;背后斜撑部分的竖直杆、水平杆和竖斜杆( 70) ,轴力控制;正立面两侧挑出部分的斜拉杆( 63) ,轴力控制;背后斜撑部分的中间斜杆( 63) ,轴力控制。
(2) 原设计方案两侧挑出部位没有加斜拉杆,这样会导致该部位的内力更大,更不安全。
(3)原设计支座与建筑主体连接的膨胀螺栓均采用六个,每个螺栓能承受20kN 的拉力,即支座能承受的大拉力为120kN。而计算出来的不少支座的拉力都大于120kN ,正风和反风作用下大的支座拉力分别达到kN 和144kN。估计这正是牌经常被整体吹落的原因。作者根据计算出来的每个支座反力,给出了相应的螺栓数量和布置的建议。根据上述计算分析结果修改后,各杆件的变形和应力均能满足要求。

常见的屋顶牌由面板结构、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 
部分屋顶牌采用的杆件长细比偏大，如某办公屋顶牌中，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《户外设施钢结构技术规程》第5.4.5条规定的长细比限值。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，以及保证牌结构的整体稳定性。 
从检测实例看，很多公司对牌结构支撑系统不重视，忽略支撑系统的重要性，屋顶牌桁架间支撑不全或支撑缺失，具体表现为：部分屋顶牌设置部分支撑，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，引起牌倒塌事故。《规程》要求：屋顶牌支座可用焊接、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、建筑、结构布置情况尺寸复核：为了正确掌握该区域的实际建筑、结构布置情况，在对现有资料进行查阅的基础上，根据现场实际情况，组织检测人员通过对受检区域的建筑轴线尺寸、主要结构构件尺寸、建筑与结构布置状况等的检测，查清该区域当前的结构承重体系和维修改造情况及现状，为正确价安全性能提供基本依据。
2、结构构件材料物理力学：混凝土强度的检测，采用回弹法，对混凝土抗压强度进行检测，测点随机且保证抽检率达20%。检测单元材料强度的推定，对混凝土应采用数理统计的方法推定，取95%保证率。
3、受检区域使用荷载的调查：对受检区域荷载及使用活荷载进行调查分析，荷载调查包括大型仪器设备布置、水电暖设备及使用活荷载等的全面调查。使用荷载根据标准《建筑结构荷载规范》（G009-2001）2006版确定。
4、受检区域完损状况检测：全面检测受检区域的损坏状况，主要包括开裂、变形、磨损、锈蚀等。
5、厂房倾斜和沉降情况的检测：采用Leica WILD NA2型高精度水准仪+Leica平板测微器对厂房相对不均匀沉降趋势进行测量。
6、对厂房的整体质量进行估。
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