三面落地式独立柱广告牌设计方案及抗风技术

1.独立柱破坏特征

2017年“天鸽”强台风之后一周，平常季风作用下，位于东莞市中心的高度约18 m的三面落地式独立柱广告牌发生整体倒塌，把停车场的车及邻近商铺砸坏，风灾破坏等级为完全破坏，见图6.2.2-1、图6.2.2-2。独立柱的最大弯矩与最大剪力产生在根部，地脚螺栓拉断，地脚螺栓与基础连接失效，见图6.2.2-3。铁皮面板覆盖层围护结构连接质量较好，未见风灾致损，倒塌后才损坏。

图6.2.2-1　季风造成东莞某广告牌倾覆

图6.2.2-2　季风造成东莞某落地广告牌倒塌

图6.2.2-3　季风造成东莞某广告牌地脚螺栓拉断

2017年“天鸽”强台风中，位于斗门区富山工业园的三面落地式独立柱广告牌发生整体倒塌，风灾破坏等级为完全破坏，见图6.2.2-4。调研发现独立柱的基础钢底板采用厚度24 mm钢板，独立柱基础为钢筋混凝土基础，独立柱的钢底板开孔φ58 mm，见图6.2.2-5。每边设置7个φ36 mm地脚螺栓与基础连接，见图6.2.2-6。“天鸽”强台风中独立柱的最大弯矩与最大剪力产生在根部，地脚螺栓断裂，地脚螺栓与基础连接失效，见图6.2.2-7。独立柱的钢管根部产生绕曲变形，见图6.2.2-8，钢底板与加劲肋连接发生很高的拉应力导致焊缝受拉破坏，钢底板平面外产生塑性变形，见图6.2.2-9。面板支撑体系由于三面落地式独立柱广告牌面板的平面形状为三角形，稳定性较好，受力及支撑杆件没有损坏。幕布或铁皮等面板覆盖层围护结构连接质量较好，未见风灾致损。

图6.2.2-4　“天鸽”造成珠海富山工业园某落地广告牌整体倒塌

图6.2.2-5　独立柱的钢底板开孔

图6.2.2-6　地脚螺栓拉断

图6.2.2-7　独立柱整体弯曲破坏

图6.2.2-8　独立柱钢管根部绕曲

图6.2.2-9　柱脚加劲肋焊缝受拉破坏(www.xing528.com)

图6.2.2-10　“威马逊”导致湛江某广告牌倒塌1

图6.2.2-11　“威马逊”导致湛江某广告牌倒塌2

图6.2.2-12　珠海某广告牌铁皮面板损坏

2014年“威马逊”强台风导致位于湛江市中心高度约18 m的三面落地式独立柱广告牌结构发生整体倒塌，直接倒塌在主干道上，严重影响抢险救援，风灾破坏等级为完全破坏，见图6.2.2-10、图6.2.2-11。独立柱薄弱部位出现在根部，地脚螺栓拉断与基础连接失效。三角形钢桁架刚度大，抗变形能力强，幕布面板覆盖层围护结构连接质量不好，风灾致损。

2.三面落地式独立柱广告牌三角形钢桁架破坏特征

2017年“天鸽”强台风中，在珠海市前山河边上的某三面落地式独立柱广告牌由于周边有前山桥，对广告牌产生一定遮挡，独立柱未发生整体倒塌，三角形钢桁架的横梁未发生破坏，但是竖向的小角钢骨架由于广告牌顶部局部风荷载较高以至于弯曲破坏，风灾破坏等级为中等破坏，见图6.2.2-12。

3.广告牌幕布或铁皮破坏特征

2017年“天鸽”强台风中，在珠海市的两个三面落地式独立柱广告牌独立柱未发生整体倒塌，三角形钢桁架的横梁和竖向的骨架未发生破坏。幕布或铁皮等面板覆盖层围护结构与面板骨架支撑体系连接不牢固，钢材的型号、厚度、尺寸、强度不足等因素导致幕布或铁皮等面板覆盖层大面积风致破坏，见图6.2.2-13、图6.2.2-14。

4.原因分析

据有关资料，对三面落地式独立柱广告牌风向角进行了定义，见图6.2.2-15，三面落地式独立柱广告牌的最大风合力出现在90°风向角，内侧面、外侧面叠加合压力系数为1.40，分布均匀对称，与一般矩形房屋1.30接近。最大扭矩在0°风向角，合压力系数和偏心距系数分别为1.28 和0.28，扭矩较大。各块板之间的相互干扰导致广告牌的局部压力系数较大，最大压力局部压力系数达到1.0，最大吸力局部压力系数达到-2.0。因此由于面板局部极值风压系数偏大而导致面板围护结构连接的破坏，破坏后引起风压分布重分布，进一步引起整个面板围护结构的连续破坏，最后整体倒塌。

图6.2.2-13　“天鸽”造成珠海某广告牌幕布损坏1

图6.2.2-14　“天鸽”造成珠海某广告牌幕布损坏2

图6.2.2-15　三角形广告牌风向角

当三面落地式独立柱广告牌的独立柱采用外露式柱脚时，设计未准确计算柱脚螺栓的拉力并采取加强措施，柱脚与底板连接施工质量不合格，柱脚螺栓和底板锈蚀，柱脚螺栓锈蚀后力学性能受到一定影响，导致地脚螺栓发生受拉破坏而导致独立柱倾覆倒塌，柱脚是三面落地式独立柱广告牌最薄弱部位。