广告牌钢结构抗风能力校验

工程建设与设计　“，ｍ　ｒｒｉ　ｆ　＆Ｄｅ¨胛ｋｂｒＰｒｏｊ，￣　广告牌钢结构抗风能力校验　Ｂｉｌｌｂ　ｏａｒｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｗｉｎｄ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　于水　（河北省高速公路京雄临时筹建处．石家庄０５００００）　ＹＵＳｈｕｉ　（ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＥｘｐｒｅｓｓｗａｙＪｉｎｇｘｉｏｎｇＴｅｍｐｏｒａｒｙＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｏｆｉｃｅ．Ｓｈｉｆｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００００，Ｃｈｉｎａ）　【摘　要】分析了石家庄房屋较稀疏的城市郊区安装在１　０ｍ高建筑物上的广告牌钢结构，采用建立有限元模型，对高建　筑物上广告牌进行受力仿真分析，通过应力云图和位移云图计算广告牌的抗风能力，并结合仿真结果，校验在风力作用　下广告牌是否安全。　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｂｉｌｌｂｏａｒｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｏｎ　１　０ｍ　ｈｉｇｈ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｌｏｃａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｐａｒｓｅ　ｕｒｂａｎ　ｓｕｂｕｒｂ　ｏｆ　ＳｈＯｉａｚｈｕａｎｇ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｉｆｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆｔｈｅ　ｂｉｌｌｂｏａｒｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆｔｈｅ　ｓｉｇｎ　ｉｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｉＳｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｃｌｏｕｄｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｌｂｒｃｅ　ｉｓ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　【关键词】广告牌钢结构；有限元：仿真分析；　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｂｉｌｌｂｏａｒｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ　【中图分类号】ＴＵ３５２　【文献标志码】Ｂ　【文章编号】１００７—９４６７（２０１９）０ｌ一００２４—０３　［ＤＯＩ］１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１９．０１．００３　１引言　随着很多高建筑物上广告牌日益增多，广告牌的安全隐　患也渐渐进入大众视线。通过对石家庄城市郊区广告牌设施　密度７．８４ｔ／ｍ　，泊松比０．３，屈服应力２１５ＭＰａ）；雪花钢（弹性模　量２１０　０００Ｎ／ｍ　，密度７．８４ｔ／ｍ　，泊松比０．３，屈服应力　２１５ＭＰａ）；彩钢（弹性模量２１０　０００Ｎ／ｍ　，密度７．８４ｔ／ｍ　，泊松比　０．３，屈服应力２１５ＭＰａ）。　当材料受到的应力达到屈服应力时，就会产生塑性形变，　的调查，建立有限元模型，将模犁简化为薄壁板结构和梁结　构，对广告牌进行受风载荷作用下的受力仿真分析，将最终结　果与２Ｏ世纪６０年代Ａ．Ｇ．Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ提出的风振理论和我国　的ＧＢ５０００９－－２０１２（（建筑结构荷载规范》【１１中给出的相应结构　表面在高度处的风葡载计算公式计算结果进行比较，从两确　定广告牌钢结构是否符合标准要求。　即受到的作用力消除后，材料产生的形变不能完全消除。在实　际情况中表现为受到大风作用产生变形后，在风停后变形不　能完全消除，因为没有雪花钢和彩钢的具体钢材型号或材料　参数，暂时将它们的屈服应力按Ｑ２１５Ａ的屈服应力进行计　算。雪花钢和彩钢面板的厚度均为ｌｍｍ。　２问题分析与模型建立　２．１材料参数与单元属性　结构中用到的材料包括．Ｑ２ｌ５Ａ（弹性模量２１０Ｏ００Ｎ／ｍ　，　２．２荷载作用标准　根据ＧＢ５０００９－－２０１２（（建筑结构荷载规范》中的规定，施　加在户外广告牌上高度　处的单位面积风荷载标准值０１．　应按　以　。计算。式中，　为高度ｚ处的风震系数；　为风荷　【作者简介】于水（１９７４～），男，河北武强人，高级工程师，从事公路　工程研究。　载体型系数；　为风　高度变化系数；　。为基本风压，数值为　０．３ｋＮ／ｍ２　２４　建筑与结构ｉ殳计　ｌ　Ｈ　ｂｉｔｅ　ｒｔｕｒ￣ｄ“，　ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＤｅｓｉｇｎ　根据ＧＢ５０００９－－２０１２（建筑结构荷载规范》，风载荷采用　石家庄地区５０ａ一遇的最大风压０．３５ｋＰａ。　根据ＧＢ５００１　ｌ一２ｏｌ０《建筑抗震设计规范》＿２１，标识牌所在　地区为城市郊区，属于Ｂ类场地，Ｂ类场地：ＪＢ　０．８９ｘ（１＋２ｐ，，）　式中：　，为风荷载的局部体型系数，／．ｚ＝０．３５￣／１０）一０．１６，得到：　＝１．３６１７。标志牌高度距离地面不足１０ｍ，故　＝１．０。　２．３建立有限元　２．３．１模型简化　ｊｉ　图２南面受风载荷应力最大点局部受力云图　结构的位移云图如图３昕示。　钢结构中的薄壁板结构，包括广告牌面板、大字、Ｌｏｇｏ、角　钢、方钢等，因为其尺寸远大于厚度，所以可以用壳单元模拟。　钢结构中的钢绳长度尺寸远大于其横截面尺寸，所以可　以用梁单元模拟。　２．３．２有限元模型的建立　根据上述模型简化规则，由给定参数及照片建立的有限　元模型，如图ｌ所示。　图３南面受风载荷位移云图　由图３可以看出，结构中产生位移最大的地　方是相邻支架间隔较远部位的面板靠上处，产生　的最大位移为５９．３ｍｍ。该部分的局部位移云图　如图４所示。　图１广告牌钢结构的有限元模型　如图ｌ，黑色框内结构为加固部分。该有限元模型中共有　壳单元５７６　９８９个，梁单元８０６１个，连接用刚性单元５３　２２８　个，共计６３８　２７８个单元。　２．４风载荷作用　１）施加载荷：风载荷和重力载荷。其中，风载荷分为东面　受风载荷和南面受风载荷２种情况，为使计算结果保守，加载　风载荷时，使风载荷垂直作用于受力面板。　２）约束：与屋顶水泥块连接的节点采用固定约束，即限制　这些节点的６个自由度位移均为零。　图４南面受风载荷位移云图（局部）　由图４可以看出，产生位移最大的点在面板加强筋的中　心处。　３广告牌受力分析　３．１风载荷作用　１）南面受风载荷　２）东面受风载荷　给整个结构施加重力和风压，其中，东面面板和面板上方　大致受到垂直于受力面的风压０．３５ｋＰａ，结构受应力最大的部　位为支撑钢架，受到的最大应力为１９６．３ＭＰａ。该数值小于相　应材料Ｑ２１５Ａ的屈服极限２１５ＭＰａ，所以符合要求。　结构的位移云图如图５昕示。　整个广告牌钢结构中，大字“中”下方的面板加强筋受到　的应力最大，为２ｌ１．３ＭＰａ。该数值小于相应材料Ｑ２１５Ａ的屈　服极限２１５ＭＰａ，所以符合要求。应力最大点的局部受力情况　工程建设与设计　ｃ０ｎｍ　ｔｉⅢｔ＆ｆ　‰ｈｔ　…　规定风压内不会产生不可恢复的变形，符合要求【３１。　４结语　分析中为使计算结果保守，施加风载时体现了实际中最　恶劣的情况，即风向与广告牌面板垂直。在这种情况下，广告　牌钢结构加固后在承受石家庄市５０ａ一遇的最大风压　０．３５ｋＰａ时是安全的。ｄ　【参考文献】　【１】ＧＢ　５０００９－－－２０１２建筑结构荷载规范［ｓ】．　【２】ＧＢ５００１　１—２０ｌ０建筑抗震设计规范［ｓ］．　图５东面受风载荷位移云图　【３】王春．交通标志牌风荷载的计算分析比较［Ｊ］＿中国市政工程，２０１５　（４１．８０—８３　由图５可以看出，结构中产生位移最大的地方是面板加　强筋相距较远的雪花板处，产生的最大位移为７０．６ｍｍ。　根据国家现行标准，石家庄市５０ａ一遇的最大风压为　０．３５ｋＮ／ｍ　，是９级风力会产生的风压。　３．２应力计算结果　由上面计算得到，钢结构南面受垂直风载荷时，钢结构产　生的最大应力为２Ｉ１．３ＭＰａ，小于相应材料Ｑ２１５Ａ的屈服极　限２１５ＭＰａ，所以，在规定风压内不会产生不可恢复的变形，符　合要求。　钢结构东面受垂直风载荷时，钢结构产生的最大应力为　１９６．３ＭＰａ，小于相应材料Ｑ２１５Ａ的屈服极限２１５ＭＰａ，所以在　【收稿Ｂ期１２０ｌ８—０９一ｌ２　（ｔ－接第２３页）　虑各方面限制因素，利用绿色建筑技术以及可移动、可变动机　械技术的加持，使乡村文娱建筑产生的积极影响最大化。在此　基础上，建筑的文娱功能改变留守儿童的日常生活方式，丰富　与高速发展的城市生活不对应的留守儿童匮乏的精神文化生　活，促进乡村人文建设与发展。ｄ　【参考文献】　【１】辜胜阻，易善策，李华．城镇化进程中农村留守儿童问题及对策［Ｊ】．　教育研究，２０　１　１，３２（９）：２９—３３．　５创新绿色移动建筑，增强建筑的适应性　绿色可移动集装箱建筑拟建绿色能源可持续集装箱建　筑，充分实现对环境友好的目的，并以此来统筹解决留守儿童　精神文化和文娱建筑问题。同时，以移动式绿色建筑的形式重　新定义，便可以以经济、环保的方式解决集装箱闲置问题，这　与国家号召的装配式建筑不谋而合。该类建筑结合了太阳能　发电、太阳能供暖等绿色建筑技术和使集装箱可移动、集装箱　外墙可移动的机械技术，两者结合，使地理环境对集装箱的限　制尽可能的减少，使集装箱建筑在不同场合具有不同的使用　功能，创造不同的共享　司，以此来增加建筑单体的可适应性。　【２】赵星．基于技术支持的动态建筑设计［Ｊ】＿工业建筑，２０１２，４２（１１）：　】５４．１　Ｓ７　６结语　综上所述，绿色移动式建筑在留守儿童文化娱乐事业建　设的应用具有多方面的作用价值，在应用过程中，通过充分考　２６　【收稿Ｂ期１２０１８－０２—２１