户外广告抗风计算

体积；v为风速；m为运动流体质元的质量；ωαV为静压能。将式牗１牘两边除以V，伯努利方程为

在气压为１０１．３２５ kPa，常温２５℃和绝对干燥的情况下，海面上的重力加速度 g＝９．８ m／s２。带入式（２）中得到单位面积上的风压力为

由于风压与大气压边界层内陆表粗糙度与高度有关，又考虑到：一般建筑物都是非流线体，当气流绕过建筑物时会产生分离、汇合等现象，引起建筑物表面压力分布不均匀。为了反映建筑结构上平均风压受到各种因素和情况影响，同时又能便于广告牌抗风设计之应用，我国《高耸结构设计规范》和《户外广告牌设施钢结构技术规程》把结构单位面积上的风荷载标准值规定为犤３－４犦

p＝βuω，       （４）式中：β为风振系数，一般取１．３； u为风载体型系数，一般在计算时出于安全考虑，取u＝１．２；ω为建筑物所在地区的基本风压。根据某市要求，广告牌、建筑结构等具有抗８级风的能力（最大风速为

２０．７m／s），代入式（３）中，计算出ω＝２６３ Pa。根据式

（４），计算出风压P＝１．０×１．３×１．２×２６３＝４１０ Pa。

１．２ 稳定性分析

独立柱广告牌的结构组成包括两部分：广告牌面板和支撑面板的柱。由于这种广告牌的建筑方案固定单一，因此立柱的刚度问题对广告牌的稳定性来说就特别重要。传统的施工方案是采用钢管混凝土柱结构，钢管外径１．８m，内径１．７６m，其抗弯刚度为犤５犦

K＝EsIs＋αEeIe，      （５）式中：Es和Ee分别为钢材和混凝土的弹性模量，Es＝２９００００ MPa，Ee＝２８８８２ MPa；Is 和 Ie 分别为钢材和混凝土的截面惯性矩；α为小于１的系数，反应了钢管混凝土受弯构件的特点对钢管混凝土抗弯刚度的影响，对于圆钢管混凝土α＝０．６。

钢管部分 EsIs＝２０６０００×１０３×６４^（１．８４－１．７６４）＝

所以钢管混凝土抗弯刚度为

K ＝ EsIs ＋０．６EeIe ＝

９．１３×１０６＋０．６×１．３７×１０７＝１．７３５×１０７ kNm２。２ 广告牌的结构优化

２．１ 立柱的结构改进

由于钢管混凝土在弯矩作用下，混凝土会因受拉而退出工作，导致抗弯刚度大幅下降。现考虑在钢管混凝土里面添加钢筋，受弯时混凝土和钢管产生相互作用的紧箍力，从而显著提高立柱的抗弯刚度。在为钢管混凝土配钢筋时，考虑到立柱受弯时中和轴附近受力较小，可考虑不配以尽量减少立柱的自重，其抗弯刚度为

K＝EsIs＋０．６EeIe＋EαIα。     （６）

钢筋直径为３０ mm，截面积Aα＝πR２＝７．０６×１０－４m２。钢筋对于其形心轴 x 轴的截面惯性矩采用近似计算公式

n１０

Iα＝? A αxi２＝A α（４? xi２＋２x１１２）＝０．０１５ m４ ，

１         １

其中， xi为钢筋至形心轴的距离；EαIα＝２０６０００×１０３×０．０１５＝３．０６×１０６ kNm２。

因此，配钢筋钢管混凝土抗弯刚度为

K ＝ E s Is ＋０．６ E e Ie ＋ E αI α＝

９．１３×１０６＋０．６×１．３７×１０７＋３．０６×１０６＝

２．０４×１０７ kNm２。

从计算结果可知，立柱抗弯刚度提高近２０％，在实际工程施工中也可以看出其效果（如图１）。

广告牌结构基础是结构的重要组成部分，它承担将上部结构所承受的全部荷载安全传递给地基，并保持结构整体稳定的作用。为保证广告牌结构的安全性和整体稳定性，要求基础能够抵抗广告牌自身压力以及弯矩引起的拔力。

广告牌结构基础设计中一般采用柱下独立扩展基础，这种结构方式需要混凝土和钢筋用量比较大，经济性能不佳，有必要对基础形式加以改进。图２和图３为改进的广告牌基础立面图和平