CN102568346A

CN102568346A - 一种抗强风广告牌

Info

Publication number: CN102568346A
Application number: CN2011103949594A
Authority: CN
Inventors: 王浩; 祝谭雍; 牛杰
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种抗强风广告牌，包括牌头和立柱，牌头包括展板和展板支架，展板包括一块以上子展板，在每一个子展板的中轴线上设有一根钢管，在展板支架上设有安装轴，子展板通过钢管套装在展板支架上的安装轴上，所述钢管与驱动电机的输出轴相连接，所述驱动电机与随风转向控制器相连接。本发明提供的抗强风广告牌，通过子展牌结构设计，以及在在展板上均匀分布圆形开孔、随风转向控制器以及防塌落装置的设置，保证了广告牌结构在“小风不坏，中风可修，大风不倒”的前提下，减轻了广告牌重量，降低了工程造价，并且提高了广告牌的稳定性，还能够避免上部结构各组成部件在广告牌破坏之后直接落至地面而砸伤行人和车辆，有效降低事故严重程度。

Description

一种抗强风广告牌

技术领域

本发明涉及一种广告牌，尤其涉及一种安装在强风高发区的高速公路、铁路两旁，能够有效避免风载荷对之造成的破坏的大型户外广告牌。

背景技术

随着我国改革开放的不断深入与经济建设的迅速发展，大型钢结构商业广告牌的建设得到了长足的发展，为商业及经济的发展起到了不可磨灭的推动作用。一般广告牌多设置于城市人流量大的繁华地带和各交通主干道及高速公路出入口等地，虽然这样能够充分发挥广告宣传效应，但是对周边区域人民生命及财产安全造成了潜在的威胁。近年来，广告牌被大风刮倒而砸人、毁物的事件常有发生，有时甚至会造成严重的人员伤亡。

广告牌结构的竖向一般仅承受自重荷载，相对较小；但在风力作用下，其水平荷载却可能很大。这一点可以通过理论分析证明。

风压是垂直于气流方向的平面所承受的风的压力。根据伯努利方程，风的动压为：

W_p＝0.5r₀V² (1)

式中，W_p为风压，kN/m²；r₀为空气密度，kg/m³；V为风速，m/s。

由于空气的重度r为：

r＝r₀g

因而(1)式可变为：

W_p＝0.5rV²/g (2)

在标准状态下(气压1013hPa，温度15℃)，r＝0.01225kN/m³，45°N的重力加速度g＝9.8m/s²，带入(2)式，得：

W_P＝V/1600 (3)

一般将(3)式作为用风速估计的风压的通用公式。如10级大风相当于风速24.5～28.4m/s，取风速上限28.4m/s，得W_p＝0.5kN/m²，每平方米广告牌承受了50kg质量的力。相当于将广告牌水平放置时每平方米展板上承载一个成年人的重量。由上可知，风荷载的作用相当之大。对于广告牌此类高耸结构物来说，水平荷载(主要是风载)成为结构承受的主要荷载。

2003年7月，中国工程建设标准化协会就颁布了《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148：2003，对户外广告牌的安装与维护进行了详细的规定与说明。《户外广告设施钢结构技术规程》指出：导致户外广告牌成为杀手的两方面原因：一是广告牌地基失稳；二是刚性架构的脆裂与老化。现阶段，我国加固广告牌的方法主要分两类：一是扩基础、打深桩；二是加大结构受力截面、增补撑杆和支点。从理论出发，这些措施都是有效的，但它们存在一个共同的不足，即增加了广告牌的造价，缺乏经济性。

已有调查研究表明，大量的广告牌构件存在尺寸过小、广告牌立柱或撑杆抗力过弱等问题，因而造成了广告牌的整体或局部失稳。大部分钢构件的截面尺寸均小于国家相关技术标准，且广告公司不能够提供广告牌所用材料的合格证明或检测报告。可见，广告公司由于对利润的考虑，往往只重视广告牌所带来的宣传效应，而对广告牌的稳定性与安全性，则抱有侥幸心理。因此，改善结构的抗风性能，提高其抗风安全性至关重要。

风荷载是随机的，单方面通过增加工程材料用量来保证高耸结构在使用期内可以抵抗罕见大风，实际施行起来会遇到多方面的困难；因此设计一种既能够保证广告牌结构“小风不坏，中风可修，大风不倒”，又能够减轻广告牌重量，降低工程造价，使得户外大型广告牌的安全性、经济性及广告宣传效应达到统一的新型抗强风广告牌十分必要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种安装在强风高发区的高速公路、铁路两旁，可有效避免野外空旷地区不同方向、不同等级的风荷载对之破坏，且抗风能力强、稳定性能好、运输方便、安全经济、防塌落的大型户外广告牌。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种抗强风广告牌，包括牌头和立柱，所述牌头包括展板和展板支架，所述展板包括一块以上子展板，在每一个子展板的中轴线上设有一根钢管(比如通过螺栓结构将钢管与子展板固定起来)，在展板支架上设有安装轴，子展板通过钢管套装在展板支架上的安装轴上，所述钢管与驱动电机的输出轴相连接，所述驱动电机与随风转向控制器相连接。

由于风荷载是可变作用，风荷载对广告牌的作用与广告牌的迎风面积直接相关；虽然施加在广告牌上的单位面积风荷载是由风荷载的基本参数所决定的，但是可以通过调节展板方位角的方法减少广告牌的迎风面积，从而降低整个广告牌所受到的风荷载。当遇到强台风来袭时，可利用气象部门发布的台风信息，或者利用在广告牌附近安装的风速仪等的监测信息来进行预警，并对广告牌的随风转向控制器发布指令，以调节广告牌子展板的方位角至最佳位置。在本发明的结构中，子展板能够根据随风转向控制器接收到的风向信息沿轴向转动，减少子展板承受的风压；同时，展板可由一系列形状面积都相同的子展板构成，便于批量加工生产，减少生产成本。

上述结构中每一个子展板可以由一个驱动电机控制。亦可以将子展板分成若干组，每一组子展板可以由一个驱动电机控制。还可以将所有子展板通过一个驱动电机控制；采取这种设计时，可以将子展板并排安装成一横排，所述钢管位于竖直方向，在钢管的两端固定有齿轮，所有固定在钢管上端的齿轮安装在一条链条上，所有固定在钢管下端的齿轮安装在另一条链条上，将链条与驱动电机的输出轴相连接；这样通过链条与齿轮的传动，就可以带动子展板随驱动电机输出轴转动了；当然传动方式也不限于链条与齿轮配合的传动方式，亦可以采用皮带传动、齿轮组传动等方式。

现有的展板支架一般包括由弦杆构成的上横梁与下横梁，在竖直面上形成相互平行的桁架结构，上横梁和下横梁的中部固定在立柱上形成悬臂梁结构，安装轴固定在上横梁和/或下横梁上。

基于现有的展板支架结构，作为对本发明稳定性的一种改进，本发明的广告牌还可以包括两根预应力钢绞线，分别记为A钢绞线和B钢绞线，并且在上横梁的两端分别设有A锚固端和B锚固端；所述两根预应力钢绞线贯穿立柱直至其顶部，之后沿上横梁横向延伸，并贯穿钢管的连接端，其中A钢绞线和B钢绞线的一端锚固在地基上，A钢绞线的另一端锚固在A锚固端上，B钢绞线锚的另一端锚固在B锚固端上；这样两根预应力钢绞线分别贯穿了地基、立柱、上横梁和各个钢管的连接端，使本发明的广告牌具备了防塌落功能，在保持立柱的稳定性的同时改善了上横梁与立柱的整体受力能力，并且在局部结构方式破坏后能够防止广告牌的直接塌落，提高了安全性。这种提高稳定性的措施在长细比较大的结构中应用较多，例如用于气象测试的风速仪塔架通常通过设置这种钢绞线来增强其稳定性能；同样，在水平面内通过上部结构的合理设置高强预应力钢铰线亦能够提高广告牌结构的整体稳定性。

作为对本发明的一种改进，在子展板上还可以设有开孔；已有研究表明，中央开孔将显著降低结构所受风荷载，这种抗风设计思想已经在大跨度桥梁工程的主梁、大型结构的幕墙、大跨屋盖结构等领域得到广泛应用；因此在广告牌的子展板上均匀开设圆孔将增强其透风功能，有效降低风荷载对广告牌的作用。

所述开孔为均匀分布在子展板上的圆形开孔；将开孔设计为圆形可以降低边缘应力集中所致的不良影响，在每块子展板上可以设计四个圆形开孔。

安装和运输通常是大型工程结构需要面临的难题之一，也是广告牌设计中需要认真考虑的问题。借鉴大型工程结构(如预制梁、板、楼盖等)已有的安装和运输思想，本发明的广告牌采用了化整为零的设计思路，不论是上横梁、下横梁、单块子展板的尺寸与原来相比都大幅减小；且减小广告牌迎风面的设计方法降低了立柱的重量，这些优点都增强了本发明的现场安装功能，便于广告牌各部件的独立运输到位，就地安装。

有益效果：本发明提供的抗强风广告牌，通过对广告牌结构设计，以及在展板上均匀分布圆形开孔、随风转向控制器以及防塌落装置的设置，保证了广告牌结构在“小风不坏，中风可修，大风不倒”的前提下，减轻了广告牌重量，降低了工程造价，并且提高了广告牌的稳定性，还能够避免上部结构各组成部件在广告牌破坏之后直接落至地面而砸伤行人和车辆，有效降低事故严重程度。显然，该新型户外广告牌的安全性、经济性及广告宣传效应达到统一。由于其具有抗风能力强，稳定性能好，运输方便，防塌落等诸多优点，随着国民经济和交通基础设施建设的迅速发展，该新型抗强风广告牌必将广泛应用于大型钢结构广告牌的建设当中，并能够产生显著的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的左视结构示意图；

图4为本发明在子展牌受风力转向后的正视结构示意图；

图5为本发明在子展牌受风力转向后的俯视结构示意图；

图6为本发明在子展牌受风力转向后的左视结构示意图；

图7为本发明结构中两根预应力钢绞线走向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1～7所示，为一种抗强风广告牌，该广告牌包括牌头1、立柱2和两根预应力钢绞线7，所述牌头1包括展板和展板支架；所述展板支架包括由弦杆8构成的上横梁5和下横梁6，在上横梁5和下横梁6位置处设有安装轴；所述展板包括三块并排放置的子展板3，在每一块子展板3的中轴线上各设有一根钢管4；子展板3通过钢管4套装在展板支架上的安装轴上；在每一个子展板3上均有开有四个圆形开孔13。

在钢管4的两端固定有齿轮11，所有固定在钢管4上端的齿轮安装在一条链条10上，所有固定在钢管4下端的齿轮安装在另一条链条10上，所述链条10与驱动电机9的输出轴相连接，所述驱动电机9与随风转向控制器12相连接；所述驱动电机9和随风转向控制器12固定在展板支架上。

所述两根预应力钢绞线7，分别记为A钢绞线和B钢绞线，在上横梁5的两端分别设有A锚固端14和B锚固端15；所述两根预应力钢绞线7贯穿立柱2直至其顶部，之后沿上横梁5横向延伸，并贯穿钢管4的连接端，其中A钢绞线和B钢绞线的一端锚固在地基上，A钢绞线的另一端锚固在A锚固端14上，B钢绞线锚的另一端锚固在B锚固端15上。

下面对该广告牌的工作原理做进一步的说明：

在一般天气条件下，风荷载作用较小，各子展板3上均匀分布圆形开孔13，使得子展板3具有一定起到了透风性能，可以有效降低风荷载对广告牌的作用。设计时在每块子展板3上均匀地布置了四个圆形开孔13，开孔的圆形设计可降低边缘应力集中造成的不利影响。

当遇到强台风来袭时，首先由气象部门提供台风的风力、风向等主要参数，并将信息传输到公路及铁路沿线各大型户外广告牌进行处理，广告牌上需设立一个信息接收及处理装置，即随风转向控制器12，在收到台风信息后，准确调整广告牌各子展板3的迎风方位角，使得所有子展板3的方位与主风向保持平行，从而达到尽可能减小广告牌迎风面积的目的。因为钢管4是展板支架与各子展板3连接的关键部件，故采用强度高防腐蚀性能好的不锈钢材料，提高结构的安全性。

随风转向控制器12对子展板3方位角的调节，首先由随风转向控制器12接收来自于气象部门强风信息的输入信号，经过系统逻辑处理之后启动和停止驱动电机9，驱动电机9使得位于上横梁5、下横梁6位置处的链条10启动，链条10的传动带动了所有活动钢管4端部的齿轮11旋转，使得各活动钢管4得以沿轴向转动，让各自控制的子展板3产生一个与主风向平行的方位角。

在水平面内，通过在立柱2相对的两侧各设置一根高强预应力钢铰线7来提高广告牌的整体稳定性。两个高强预应力钢铰线7从地基部分锚固端作为起始端，沿立柱2两侧竖直布置至立柱顶端，再分别沿着上横梁5向其两侧延伸至梁的两端进行锚固(A钢绞线与A锚固端14相锚固，B钢绞线锚与B锚固端15相锚固)，其间连接各活动钢管4的连接端、立柱2以及上横梁5，能够避免牌头1的各部件在广告牌发生破坏之后直接落至地面而砸伤行人和车辆。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种抗强风广告牌，包括牌头(1)和立柱(2)，所述牌头(1)包括展板和展板支架，其特征在于：所述展板包括一块以上子展板(3)，在每一个子展板(3)的中轴线上设有一根钢管(4)，在展板支架上设有安装轴，子展板(3)通过钢管(4)套装在展板支架上的安装轴上，所述钢管(4)与驱动电机(9)的输出轴相连接，所述驱动电机(9)与随风转向控制器(12)相连接。

2.根据权利要求1所述的抗强风广告牌，其特征在于：所述子展板(3)并排安装成一横排，所述钢管(4)位于竖直方向，在钢管(4)的两端固定有齿轮(11)，所有固定在钢管(4)上端的齿轮安装在一条链条(10)上，所有固定在钢管(4)下端的齿轮安装在另一条链条(10)上，所述链条(10)与驱动电机(9)的输出轴相连接。

3.根据权利要求1所述的抗强风广告牌，其特征在于：该广告牌还包括两根预应力钢绞线(7)，分别记为A钢绞线和B钢绞线，所述展板支架包括上横梁(5)，在上横梁(5)的两端分别设有A锚固端(14)和B锚固端(15)；所述两根预应力钢绞线(7)贯穿立柱(2)直至其顶部，之后沿上横梁(5)横向延伸，并贯穿钢管(4)的连接端，其中A钢绞线和B钢绞线的一端锚固在地基上，A钢绞线的另一端锚固在A锚固端(14)上，B钢绞线锚的另一端锚固在B锚固端(15)上。

4.根据权利要求1所述的抗强风广告牌，其特征在于：所述子展板(3)上设有开孔(13)。

5.根据权利要求4所述的抗强风广告牌，其特征在于：所述开孔(13)为均匀分布在子展板(3)上的圆形开孔。