淺談弧形獨(dú)立柱廣告牌設(shè)計(jì)

王麗

【摘要】本文結(jié)合某廣告牌設(shè)計(jì)項(xiàng)目，對弧形獨(dú)立柱廣告牌的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了闡述，介紹了廣告牌選型、風(fēng)荷載計(jì)算、立柱及基礎(chǔ)計(jì)算的要點(diǎn)，作為一種技術(shù)交流，與大家分享。

【關(guān)鍵詞】弧形獨(dú)立柱 結(jié)構(gòu)選型 風(fēng)荷載 基礎(chǔ)計(jì)算

1.引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，伴隨而起的廣告事業(yè)也日益興旺。在廣告牌設(shè)計(jì)過程中，對其造型、規(guī)模及效益等方面的要求也不斷的提高。獨(dú)立柱廣告牌作為一種最為常見的廣告牌形式，越來越多的出現(xiàn)在人們生活的視野中。本文結(jié)合工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程，對弧形獨(dú)立柱廣告牌的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行簡要的闡述，同時與大家做個交流。

2.工程概述

本文闡述的廣告牌牌面為5m×14m，總高度為13m，立柱采用弧形，兩座廣告牌間距18m。下面結(jié)合本工程對此樣式的廣告牌的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行簡要的闡述。

3.廣告牌設(shè)計(jì)

廣告牌設(shè)計(jì)過程中主要包括結(jié)構(gòu)形式的選擇、牌面設(shè)計(jì)、立柱大小設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)幾個部分。由于本工程的牌面為標(biāo)準(zhǔn)牌面，其構(gòu)架桿件均按照國標(biāo)圖集進(jìn)行選取即可。本文主要介紹弧形立柱的計(jì)算過程。

3.1 廣告牌結(jié)構(gòu)形式選擇

本工程中的廣告牌是在獨(dú)立柱廣告牌的基礎(chǔ)上優(yōu)化得來的，立柱不再選用直立形式，而是用弧形來達(dá)到視覺上的一種美感。

3.2 風(fēng)荷載計(jì)算要點(diǎn)分析

大量的工程實(shí)例表明，風(fēng)荷載在廣告牌設(shè)計(jì)中起到控制作用。戶外獨(dú)立柱廣告牌的風(fēng)荷載計(jì)算具有其特殊性，不能簡單的套用一般房屋建筑的有關(guān)參數(shù)。因此需要根據(jù)《戶外鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立柱廣告牌》中的相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行選取計(jì)算。

3.2.1 風(fēng)荷載計(jì)算公式

風(fēng)荷載計(jì)算公式與一般建筑物的計(jì)算公式相同，均為： ，廣告牌風(fēng)荷載計(jì)算的重點(diǎn)是各個參數(shù)的合理選取。

3.2.1.1 基本風(fēng)壓

根據(jù)廣告牌所處的位置，按照荷載規(guī)范中的表格查詢出本工程的基本風(fēng)壓為0.4kN/m2。由于對于高層建筑、高聳建筑以及對風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓取值應(yīng)適當(dāng)提高，故本工程取風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)為1.1。

3.2.1.2 高度Z處的風(fēng)振系數(shù)

獨(dú)立柱廣告牌的結(jié)構(gòu)重量主要集中在結(jié)構(gòu)的頂部，屬于典型的高聳構(gòu)筑物，在風(fēng)荷載的作用下，會產(chǎn)生明顯的風(fēng)動效應(yīng)，因此，應(yīng)按照特殊結(jié)構(gòu)來計(jì)算。根據(jù)《戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定：落地廣告牌結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮由脈動引起的風(fēng)振影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期小于0.25s時，可不考慮風(fēng)振的影響。本工程在設(shè)計(jì)時按照此規(guī)程中的相關(guān)公式，計(jì)算出風(fēng)振系數(shù)為1.7。

3.2.1.3風(fēng)荷載體形系數(shù)

準(zhǔn)確的體型系數(shù)是風(fēng)荷載計(jì)算的關(guān)鍵。而對于獨(dú)立柱廣告牌的體形系數(shù)，現(xiàn)行的荷載規(guī)范中沒有明確的規(guī)定，因此，本工程在設(shè)計(jì)時參考國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《戶外鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立柱廣告牌》07SG526中的數(shù)值選用，取值為1.5。

3.2.1.4 風(fēng)壓高度變化系數(shù)

根據(jù)廣告牌的總高度以及所在地區(qū)地面粗糙度情況，按照荷載規(guī)范中的相應(yīng)表格，查詢計(jì)算得到本工程的風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.1。

按照上述公式及相應(yīng)的參數(shù)取值，本工程計(jì)算得到的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.23kN/m2，其作用在牌面上的風(fēng)荷載再按照牌面的尺寸進(jìn)行后續(xù)計(jì)算即可。

3.3 弧形立柱計(jì)算分析

立柱計(jì)算主要是對其強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。與直立式立柱相比較，弧形立柱除了需要承受牌面的荷載以及風(fēng)荷載之外，其自身的重力也會對柱腳位置產(chǎn)生一定的彎矩。因此在計(jì)算鋼柱強(qiáng)度時，還要考慮立柱自身重力產(chǎn)生的這部分彎矩。

3.3.1 弧形立柱受力分析

對于本工程中的弧形立柱，其主要受力有：牌面構(gòu)架自重在柱頂產(chǎn)生的豎向力，兩個方向的風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力，立柱自身重量對柱腳位置產(chǎn)生的彎矩。本工程中廣告牌的建筑立面圖如圖3-1所示。根據(jù)建筑立面，確定豎向力作用點(diǎn)距離柱腳的水平距離，

3.3.2 弧形立柱強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)圖3-2中的立柱及牌面的對稱軸標(biāo)注，對立柱進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，其公式如下：

表3-1 鋼柱強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算表

在鋼柱強(qiáng)度計(jì)算的過程中，對鋼柱進(jìn)行了尺寸上的簡化。即將鋼柱由弧形簡化為直線型，其計(jì)算的高度按照弧形的弧長來選取，同時考慮了弧形立柱自重產(chǎn)生的彎矩的影響，從而使鋼柱的計(jì)算更加保守安全。此力的作用點(diǎn)距離柱底計(jì)算點(diǎn)的力臂長度按照2.5m進(jìn)行計(jì)算。此外，在計(jì)算時，還考慮了廣告牌的檢修荷載（按照標(biāo)準(zhǔn)圖集中取2.4kN），此荷載作為集中力，力臂長度按照0.5m取值。牌面的自重作用力臂按照1.5m取值進(jìn)行計(jì)算。

本工程中初步擬定鋼柱的規(guī)格為D1200x16，轉(zhuǎn)換成豎直高度約為11.65m。根據(jù)上述公式，對此型號的鋼柱進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。經(jīng)過計(jì)算，在風(fēng)荷載作用下的鋼柱的強(qiáng)度 ，小于鋼材的屈服強(qiáng)度值，故此規(guī)格鋼柱滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過計(jì)算，本工程最終選定的鋼柱規(guī)格即為擬定的鋼柱D1200x16。其與面板構(gòu)架的相關(guān)連接做法均按照標(biāo)準(zhǔn)圖集中的相應(yīng)做法進(jìn)行選取。

4. 基礎(chǔ)計(jì)算

根據(jù)《戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，對基礎(chǔ)進(jìn)行了抗壓、康博、抗彎和抗傾覆的驗(yàn)算，經(jīng)過計(jì)算后的基礎(chǔ)大小為6.2mX7m，基礎(chǔ)埋深為2.5m，同時，立柱底部高出自然地坪2.2m范圍管內(nèi)均灌如C30砼，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)固。

5. 結(jié)束語

本文通過工程實(shí)例，對廣告牌的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了簡要的論述，重點(diǎn)介紹了風(fēng)荷載的計(jì)算中相應(yīng)參數(shù)的選取原則，以及立柱的簡化方式。綜上所述，個人認(rèn)為，獨(dú)立柱廣告牌設(shè)計(jì)的主要影響因素為風(fēng)荷載，只有合理的選取風(fēng)荷載計(jì)算參數(shù)，對其進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，才能保證整體結(jié)構(gòu)的安全性。

6參考文獻(xiàn)

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[4] 獨(dú)立柱雙面廣告牌風(fēng)荷載計(jì)算研究 陽芳 張海 周蘭芝