强风荷载作用下户外广告牌倒塌的原因分析与对策_王绪民
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建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
的风压高度变化系数； w0 为基本风压。 2. 1 基本风压
[ 3]
2009 年 11 月 9 日 23 时至次日 0 时期间，温州 市区突发强降雨。 据有关部门监测， 11 月 9 日夜里温 州内陆地区出现了 8 级至 10 级的大风， 市区最大风 力为 9 级。此次大风使得温州市区广告牌受损严重。 为探究广告牌倒塌的破坏形态及原因，对温州市区 进行了走访调查，发现市区很大部分广告牌的广告 布均被大风扯烂撕碎， 其中部分广告牌倒塌。 “重灾 区” 主要集中在温州水产市场 、 牛山北路 （客运中心 和十里亭路段） 、 时代广场 、 学院路与府东路交叉路 设置 口等地方。此次倒塌的广告牌主要为南北走向、 时间较长的广告牌。 3. 1 广告牌倒塌实例 实例一： 温州水产市场 （过境公路西 ） 立柱折断 （ 见图 1 ） ， 斜撑及面板扭曲变形 （ 见图 2 ） 。
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表 3 广告牌倒塌事故原因统计表
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州 315300 ）
【摘 要】 通过强台风作用下温州市区户外广告牌倒塌情况的 实地调查，分析了强风荷载作用下造成广告牌倒塌的主要原 因， 并针对以上问题提出了相应的解决办法。 【关键词】 户外广告牌； 风荷载； 倒塌 【中图分类号】 TU391【文献标志码】 A
可能很大， 使得广告牌对风的敏感性越来越强。所以 在大风袭来的时候，经常可以看见一些广告牌被吹 翻或吹坏， 掉落在地上， 造成不小的财产损失， 有时 在满足广告效果的前提 甚至会导致人身伤亡。因此， 下， 其结构的安全性尤其重要。 户外广告牌的结构形式主要有三种 : 落地广告 牌、 墙面广告牌和屋顶广告牌。落地广告牌由面板结 构(含灯箱)、 立柱和基础组成； 墙面广告牌由面板结 构、 建筑物或构筑物墙及面板结构的支座组成； 屋顶 广告牌由面板结构、 支承体系和支座锚栓组成。面板 悬臂 结构由面板和纵横梁组成， 支撑结构由悬臂梁、 衍架或空间桁架、 网架组成。施加在户外广告牌上的 作用可分为永久作用和可变作用两类。永久作用有 结构自重， 广告牌或固定设备 ( 灯光照明设施 ) 自重， 土压力和地基变 操作平台自重， 落地广告牌的土重、 形等。可变作用有风荷载， 覆冰荷载， 雪荷载， 安装或 检修荷载， 常遇地震作用， 温度变化等。
图 9 斜撑失效
图 10 立柱变形
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 结构设计不合理， 斜撑设计较弱。
注： 以本次调查出的 ６ 类破坏现象统计。 49
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
表 1 广告牌倒塌事故分析汇总表
实例三： 时代广场 立柱失效倒塌 （见图 11 ） ， 立柱柱脚与基础中预 ） 。 埋件脱焊 （见图 12
图 11 立柱失效倒塌 图 12 立柱柱脚与基础中预埋件脱焊
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 部分牌体结构设计不合理， 斜撑设计较弱；
图 5 锚固螺栓失效 图 6 面板变形
3 ） 立柱柱脚与基础中预埋件脱焊。 实例四： 学院路与府东路交叉路口 斜撑失效 （见图 13、 图 14 ） 。
图 13 斜撑失效
图 14 斜撑失效
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 部分牌体结构设计不合理， 斜撑设计较弱； 3 ） 屋顶广告牌过大， 房屋结构抗力不够， 使得房 屋受损。
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图 1 立柱折断
图 2 斜撑及面板扭曲变形
原因分析： 1 ） 水泥电线杆抗力不够， 脆性破坏 （破坏方式极 度危险 ） ； 2 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 3 ） 牌体较陈旧， 构件不同程度锈蚀， 截面削弱厉 害， 使得构件承载力下降； 4 ） 牌体采用镀锌面板等不通透性面板， 结构承 受风荷载时的体型系数较大，使得结构承受水平风 荷载过大； 5 ） 部分牌体结构设计不合理， 施工质量较差。 立柱弯曲失效 （ 见图 3 ） ， 立柱倾斜变形 （ 见图 4 ） 。
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 墙面广告牌牌体采用膨胀螺栓锚固在砖墙 上， 螺栓在风荷载长期反复作用下， 产生锚固力不足 失效； 3 ） 牌体斜撑与立柱连接位置偏低， 上挑高度较 大。 斜撑及立柱失效 （见图 7 ） ， 斜撑失效 （见图 8、 图 9 ） ， 立柱变形 （见图 10 ） 。
图 7 斜撑及立柱失效 图 8 斜撑失效
本次共调查了 13 个广告牌， 主要原因分析见表 1。 3. 2 倒塌事故原因分析 按广告牌倒塌的现象及外在原因分类统计如表 2 及表 3 所示。
表 2 广告牌倒塌事故现象统计表
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【Key words 】Through the field survey on outdoor billboards
collapsed of Wengzhou urban under the strong typhoon,the main causes of billboards collapsed under strong wind were analysed and corresponding solutions were advanced.
式中， ξ 为脉动增大系数 ;v 为脉动影响系数 ;φh 为振
3 实例分析
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图 3 立柱弯曲失效
图 4 立柱倾斜变形
原因分析：
建筑与结构设计
ArΒιβλιοθήκη Baiduhitectural and Structural Design
1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 牌体结构设计不合理， 格构柱肢件材料尺寸 过小且间距过大， 横向缀条竖向间距过大。部分立柱 之间的间距过大， 牌体整体抗风性差。 实例二： 牛山北路 锚固螺栓失效 （见图 5 ） ， 面板变形 （见图 6 ） 。
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基本风压是根据全国各气象站历年来的最大风 速记录， 按基本风压的标准要求， 将不同风速仪高度 平 和时距所测最大风速， 统一换算为离地面 10m 高、 局风的时距为 10 min 的平均年最大风速。根据该风 速数据， 统计分析确定重现期为 50a 的最大风速， 以 此作为当地的基本风速，再按伯努利公式确定基本 风压。 按规定基本风压不得小于 0. 3 kPa 。 在进行广告 牌设计时可根据全国各城市基本风压值表确定当地 的基本风压值。 2. 2 风压高度变化系数 不同地面粗糙度下，风压高度变化系数定义为 任意高度处的平均风压与基本风压的比值。对于平 坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地 面 粗 糙 度 确 定 , 可 通 过 《建 筑 结 构 荷 载 规 范 》 (GB50009—2009) 查表得到某地的风压高度变化系 数。 2. 3 风荷载体型系数 风荷载体型系数是指风荷载作用在广告牌表面 上所引起的实际压力 (或吸力) 与来流风速度压的比 值,它描述的是广告牌表面在稳定风压作用下的静态 压力的分布规律, 主要与广告牌的体型和尺度有关, 也与周围环境和地面粗糙度有关。 2. 4 风振系数 高度 h 处的集中风荷载由静、 动力风荷载 2 个部 分组成。现定义风振系数 βh 为静、 动力风荷载 p(h)与 静力风荷载 pc(h)的比值,其表达式为 βh = p(h) = pc(h)+pd(h) =1+ pd(h) pc(h) pc(h) pc(h) 式中， pd(h)为动力风荷载。 在现行规范中高度 h 处的风振系数 βh 的表达式为 βh =1+ ξvφh μh 型系数。 (3) （2 ）
The Causes Analysis and coun termeasaues of Bill Board Collapse Under the Strong Wind Load WANG Xu-ming ,CHENG Jin-hua WANG Qian-hua
2 1 1
(1.School of Civil Engineering and Architecture,Hebei University of Technology,Wuhan 430068,China;2.Zhejiang Dahe Construction Material Testing Co.,Ltd,Weng zhou 315300,China)
【Key words 】outdoor billboard;wind lood;collapse
1 引言
随着我国改革开放的不断深入和经济建设的迅 速发展，大型钢结构商业广告牌的建设得到长足发 展， 为商业及经济的发展起到不可磨灭的促进作用 。 户外广告牌多位于城市人流量大的繁华地带或各交 通主干道及高速路出入口等地，其体型结构呈现出 复杂化和柔性化的趋势， 结构材料也朝着高 高大化、 强、 轻质的方向变化。广告牌结构竖向一般仅承受自 重荷载， 相对较小， 但在风力作用下， 其水平荷载却
2 作用在广告牌上的风荷载
基于风荷载对结构的作用,根据 《户外广告设施 钢结构技术规程》 (CECS 148 :2003)[1] , 施加在户外广 告牌上高度 h 处的单位面积风荷载标准值应按式(1) 计算,即 wk=βh μs μhw0 （1 ） 式中,wk 为风荷载标准值,按现行国家标准 《建筑结构 荷载规范》 (GB 50009—2009)[2]规定取值； βh 为高度 h 处的风振系数； μs 为风荷载体型系数 ; μh 为高度 h 处
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
【文章编号】 1007-9467 （2010 ） 11-0047-05
强风荷载作用下户外广告牌倒塌的 原因分析与对策
2 陈进华 1， 王前华 （ 1．湖北工业大学 土建学院， 武汉 430068； 2．浙江大合建设工程检测有限公司， 浙江 温 ■王绪民 1，
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
的风压高度变化系数； w0 为基本风压。 2. 1 基本风压
[ 3]
2009 年 11 月 9 日 23 时至次日 0 时期间，温州 市区突发强降雨。 据有关部门监测， 11 月 9 日夜里温 州内陆地区出现了 8 级至 10 级的大风， 市区最大风 力为 9 级。此次大风使得温州市区广告牌受损严重。 为探究广告牌倒塌的破坏形态及原因，对温州市区 进行了走访调查，发现市区很大部分广告牌的广告 布均被大风扯烂撕碎， 其中部分广告牌倒塌。 “重灾 区” 主要集中在温州水产市场 、 牛山北路 （客运中心 和十里亭路段） 、 时代广场 、 学院路与府东路交叉路 设置 口等地方。此次倒塌的广告牌主要为南北走向、 时间较长的广告牌。 3. 1 广告牌倒塌实例 实例一： 温州水产市场 （过境公路西 ） 立柱折断 （ 见图 1 ） ， 斜撑及面板扭曲变形 （ 见图 2 ） 。
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表 3 广告牌倒塌事故原因统计表
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州 315300 ）
【摘 要】 通过强台风作用下温州市区户外广告牌倒塌情况的 实地调查，分析了强风荷载作用下造成广告牌倒塌的主要原 因， 并针对以上问题提出了相应的解决办法。 【关键词】 户外广告牌； 风荷载； 倒塌 【中图分类号】 TU391【文献标志码】 A
可能很大， 使得广告牌对风的敏感性越来越强。所以 在大风袭来的时候，经常可以看见一些广告牌被吹 翻或吹坏， 掉落在地上， 造成不小的财产损失， 有时 在满足广告效果的前提 甚至会导致人身伤亡。因此， 下， 其结构的安全性尤其重要。 户外广告牌的结构形式主要有三种 : 落地广告 牌、 墙面广告牌和屋顶广告牌。落地广告牌由面板结 构(含灯箱)、 立柱和基础组成； 墙面广告牌由面板结 构、 建筑物或构筑物墙及面板结构的支座组成； 屋顶 广告牌由面板结构、 支承体系和支座锚栓组成。面板 悬臂 结构由面板和纵横梁组成， 支撑结构由悬臂梁、 衍架或空间桁架、 网架组成。施加在户外广告牌上的 作用可分为永久作用和可变作用两类。永久作用有 结构自重， 广告牌或固定设备 ( 灯光照明设施 ) 自重， 土压力和地基变 操作平台自重， 落地广告牌的土重、 形等。可变作用有风荷载， 覆冰荷载， 雪荷载， 安装或 检修荷载， 常遇地震作用， 温度变化等。
图 9 斜撑失效
图 10 立柱变形
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 结构设计不合理， 斜撑设计较弱。
注： 以本次调查出的 ６ 类破坏现象统计。 49
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
表 1 广告牌倒塌事故分析汇总表
实例三： 时代广场 立柱失效倒塌 （见图 11 ） ， 立柱柱脚与基础中预 ） 。 埋件脱焊 （见图 12
图 11 立柱失效倒塌 图 12 立柱柱脚与基础中预埋件脱焊
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 部分牌体结构设计不合理， 斜撑设计较弱；
图 5 锚固螺栓失效 图 6 面板变形
3 ） 立柱柱脚与基础中预埋件脱焊。 实例四： 学院路与府东路交叉路口 斜撑失效 （见图 13、 图 14 ） 。
图 13 斜撑失效
图 14 斜撑失效
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 部分牌体结构设计不合理， 斜撑设计较弱； 3 ） 屋顶广告牌过大， 房屋结构抗力不够， 使得房 屋受损。
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图 1 立柱折断
图 2 斜撑及面板扭曲变形
原因分析： 1 ） 水泥电线杆抗力不够， 脆性破坏 （破坏方式极 度危险 ） ； 2 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 3 ） 牌体较陈旧， 构件不同程度锈蚀， 截面削弱厉 害， 使得构件承载力下降； 4 ） 牌体采用镀锌面板等不通透性面板， 结构承 受风荷载时的体型系数较大，使得结构承受水平风 荷载过大； 5 ） 部分牌体结构设计不合理， 施工质量较差。 立柱弯曲失效 （ 见图 3 ） ， 立柱倾斜变形 （ 见图 4 ） 。
原因分析： 1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 墙面广告牌牌体采用膨胀螺栓锚固在砖墙 上， 螺栓在风荷载长期反复作用下， 产生锚固力不足 失效； 3 ） 牌体斜撑与立柱连接位置偏低， 上挑高度较 大。 斜撑及立柱失效 （见图 7 ） ， 斜撑失效 （见图 8、 图 9 ） ， 立柱变形 （见图 10 ） 。
图 7 斜撑及立柱失效 图 8 斜撑失效
本次共调查了 13 个广告牌， 主要原因分析见表 1。 3. 2 倒塌事故原因分析 按广告牌倒塌的现象及外在原因分类统计如表 2 及表 3 所示。
表 2 广告牌倒塌事故现象统计表
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【Key words 】Through the field survey on outdoor billboards
collapsed of Wengzhou urban under the strong typhoon,the main causes of billboards collapsed under strong wind were analysed and corresponding solutions were advanced.
式中， ξ 为脉动增大系数 ;v 为脉动影响系数 ;φh 为振
3 实例分析
48
图 3 立柱弯曲失效
图 4 立柱倾斜变形
原因分析：
建筑与结构设计
ArΒιβλιοθήκη Baiduhitectural and Structural Design
1 ） 牌体部分构件尺寸过小， 结构抗力过弱； 2 ） 牌体结构设计不合理， 格构柱肢件材料尺寸 过小且间距过大， 横向缀条竖向间距过大。部分立柱 之间的间距过大， 牌体整体抗风性差。 实例二： 牛山北路 锚固螺栓失效 （见图 5 ） ， 面板变形 （见图 6 ） 。
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基本风压是根据全国各气象站历年来的最大风 速记录， 按基本风压的标准要求， 将不同风速仪高度 平 和时距所测最大风速， 统一换算为离地面 10m 高、 局风的时距为 10 min 的平均年最大风速。根据该风 速数据， 统计分析确定重现期为 50a 的最大风速， 以 此作为当地的基本风速，再按伯努利公式确定基本 风压。 按规定基本风压不得小于 0. 3 kPa 。 在进行广告 牌设计时可根据全国各城市基本风压值表确定当地 的基本风压值。 2. 2 风压高度变化系数 不同地面粗糙度下，风压高度变化系数定义为 任意高度处的平均风压与基本风压的比值。对于平 坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地 面 粗 糙 度 确 定 , 可 通 过 《建 筑 结 构 荷 载 规 范 》 (GB50009—2009) 查表得到某地的风压高度变化系 数。 2. 3 风荷载体型系数 风荷载体型系数是指风荷载作用在广告牌表面 上所引起的实际压力 (或吸力) 与来流风速度压的比 值,它描述的是广告牌表面在稳定风压作用下的静态 压力的分布规律, 主要与广告牌的体型和尺度有关, 也与周围环境和地面粗糙度有关。 2. 4 风振系数 高度 h 处的集中风荷载由静、 动力风荷载 2 个部 分组成。现定义风振系数 βh 为静、 动力风荷载 p(h)与 静力风荷载 pc(h)的比值,其表达式为 βh = p(h) = pc(h)+pd(h) =1+ pd(h) pc(h) pc(h) pc(h) 式中， pd(h)为动力风荷载。 在现行规范中高度 h 处的风振系数 βh 的表达式为 βh =1+ ξvφh μh 型系数。 (3) （2 ）
The Causes Analysis and coun termeasaues of Bill Board Collapse Under the Strong Wind Load WANG Xu-ming ,CHENG Jin-hua WANG Qian-hua
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(1.School of Civil Engineering and Architecture,Hebei University of Technology,Wuhan 430068,China;2.Zhejiang Dahe Construction Material Testing Co.,Ltd,Weng zhou 315300,China)
【Key words 】outdoor billboard;wind lood;collapse
1 引言
随着我国改革开放的不断深入和经济建设的迅 速发展，大型钢结构商业广告牌的建设得到长足发 展， 为商业及经济的发展起到不可磨灭的促进作用 。 户外广告牌多位于城市人流量大的繁华地带或各交 通主干道及高速路出入口等地，其体型结构呈现出 复杂化和柔性化的趋势， 结构材料也朝着高 高大化、 强、 轻质的方向变化。广告牌结构竖向一般仅承受自 重荷载， 相对较小， 但在风力作用下， 其水平荷载却
2 作用在广告牌上的风荷载
基于风荷载对结构的作用,根据 《户外广告设施 钢结构技术规程》 (CECS 148 :2003)[1] , 施加在户外广 告牌上高度 h 处的单位面积风荷载标准值应按式(1) 计算,即 wk=βh μs μhw0 （1 ） 式中,wk 为风荷载标准值,按现行国家标准 《建筑结构 荷载规范》 (GB 50009—2009)[2]规定取值； βh 为高度 h 处的风振系数； μs 为风荷载体型系数 ; μh 为高度 h 处
建筑与结构设计
Architectural and Structural Design
【文章编号】 1007-9467 （2010 ） 11-0047-05
强风荷载作用下户外广告牌倒塌的 原因分析与对策
2 陈进华 1， 王前华 （ 1．湖北工业大学 土建学院， 武汉 430068； 2．浙江大合建设工程检测有限公司， 浙江 温 ■王绪民 1，