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本文所說的(de)高(gāo)立柱廣告牌主要是指以獨立基礎高(gāo)聳于道路兩側、機場、車站等人(rén)流較多(duō)場所的(de)戶外廣告牌。随著(zhe)我國改革開放的(de)不斷深入,經濟建設得(de)到了(le)迅速的(de)發展,伴随而起的(de)廣告業也(yě)日益興旺。在高(gāo)立柱廣告牌的(de)設計制作中,對其造型、規模及效益等方面的(de)要求也(yě)不斷提高(gāo),在滿足廣告效果的(de)前提下(xià),其結構與基礎的(de)安全性尤其重要。
國内目前高(gāo)立柱廣告牌的(de)設計水(shuǐ)平、結構與基礎型式、制作水(shuǐ)平及工程造價等方面差别很大(dà),要麽造價過高(gāo),設計過于保守,要麽設計難以滿足安全使用(yòng)的(de)要求。究其原因,主要有以下(xià)4個方面:
1)高(gāo)立柱廣告牌結構屬新近興起的(de)以風荷載爲主要控制荷載的(de)高(gāo)聳結構,雖然一些發達地區(如上海)已制定了(le)地方設計施工規程,但目前尚缺乏全國性的(de)規範規程作爲設計施工依據;
2)高(gāo)立柱廣告牌單體工程造價較低(一般低于30萬元),對于規模較大(dà)鋼結構及建築工程設計與施工單位而言,單體工程規模小、造價低,設計年限一般不高(gāo)于15年,予以的(de)重視程度不夠,然而由于其數量多(duō),對于廣告公司而言,其工程造價至關重要,因此目前高(gāo)立柱廣告牌的(de)設計制作還難以達到技術先進、經濟合理(lǐ)、安全适用(yòng)、确保質量的(de)要求。
3)高(gāo)立柱廣告牌雖然單體造價較低,但設計時涉及的(de)知識面廣、特别是基礎抗傾覆設計計算(suàn)十分(fēn)複雜,加之地質條件的(de)千變萬化(huà),使得(de)目前多(duō)數的(de)高(gāo)立柱廣告牌基礎設計難以滿足相關規程規範要求,在工程實踐中,特别是2004年台風中,在浙江有大(dà)量高(gāo)立柱廣告牌因基礎設計不安全而傾覆便是血的(de)教訓。
4)對高(gāo)立柱廣告牌結構的(de)受力特點缺乏充分(fēn)認識,有相當一部分(fēn)客戶及廣告公司都認爲高(gāo)立柱廣告牌的(de)結構重量是高(gāo)立柱廣告牌設計的(de)控制荷載,一般情況下(xià)這種認識都是不符合實際的(de)。風荷載是高(gāo)立柱廣告牌設計與制作的(de)控制荷載,風荷載的(de)确定和(hé)合理(lǐ)計算(suàn)亦是高(gāo)立柱廣告牌設計的(de)關鍵因素之一。
2. 高(gāo)立柱廣告牌設計依據
綜合結構、基礎設計要求,根據豐富的(de)設計施工經驗,高(gāo)立柱廣告牌的(de)設計與施工應主要依據以下(xià)規範規程:
1)GB50009 建築結構荷載規範
2)GBJ17 鋼結構設計規範
3)GB50057 建築物(wù)防雷設計規範
4)JGJ/T16 民用(yòng)建築電氣設計規範
5)GB50010-2002 混凝土結構設計規範
6)GB50007-2002 建築地基基礎設計規範
7)GBJ135-90 高(gāo)聳結構設計規範
8)《中華人(rén)民共和(hé)國廣告法》及國家、地方有關土地、規劃、市容管理(lǐ)等方面的(de)法律、法規等規範性文件。
主要參考依據:
1) 上海市地方标準《戶外廣告設施設置技術規範》
2) 上海市工程建設規範《地基基礎設計規範》
3) 地方地基基礎設計規範
3. 高(gāo)立柱廣告牌的(de)結構與構造
3.1高(gāo)立柱廣告牌的(de)形狀尺寸
高(gāo)立柱廣告牌的(de)一般分(fēn)爲兩面牌及三面牌兩種主要的(de)牌面形式,其中的(de)兩面牌由2個基本平行的(de)牌面組成,主要适合于單條道路的(de)兩側,有的(de)考慮到車輛行駛的(de)視覺效果,部分(fēn)兩面牌的(de)牌面設置成小幅度的(de)角度。而三面牌主要用(yòng)于道路交叉位置處。目前常用(yòng)的(de)高(gāo)立柱廣告牌單面牌面尺寸主要爲18m×6m,也(yě)有5m×15m及7m×21m的(de)牌面尺寸,在設計牌面尺寸時尚應考慮地方市容管理(lǐ)等方面的(de)規定,如上海市規定牌面尺寸不得(de)大(dà)于6m×18m。
高(gāo)立柱廣告牌的(de)高(gāo)度根據路面的(de)高(gāo)度而有所差異,國内常用(yòng)的(de)高(gāo)度一般爲路面以上18m(自牌面頂部算(suàn)起),由于考慮到廣告效果,近幾年高(gāo)立柱廣告牌的(de)高(gāo)度有逐步增加的(de)趨勢,如上海地區目前已較少采用(yòng)18m的(de)高(gāo)度,總高(gāo)度25m的(de)高(gāo)立柱廣告牌較爲常見,有的(de)甚至達到了(le)三十多(duō)米高(gāo),其機構形式可(kě)見下(xià)圖。
圖1:高(gāo)立柱廣告牌上部結構與基礎構造示意圖
3.2高(gāo)立柱廣告牌上部結構與構造
高(gāo)立柱廣告牌的(de)上部結構主要由牌面與立柱組成。其中的(de)牌面結構一般由型鋼焊接而成的(de)鋼架與表面鐵皮組成,其作用(yòng)是作爲廣告發布的(de)載體。其設計要求滿足結構強度、防雷、防腐等要求。
立柱是廣告牌面的(de)支撐,其作用(yòng)是将廣告牌面的(de)自重及風荷載産生的(de)傾覆力矩傳遞至基礎結構,立柱的(de)形式有鋼架結構和(hé)單立柱結構等形式,目前主要以單立柱結構爲主,其設計要求滿足結構強度、防雷、防腐等要求。立柱的(de)外徑一般爲1m~1.2m,壁厚一般爲10mm~12mm。
高(gāo)立柱廣告牌的(de)上部結構需要定期的(de)進行刷漆保養,其上部結構的(de)設計年限應滿足廣告審批文件的(de)要求,上部結構主要是鋼結構,其結構設計年限不宜太長,一般不宜超過15年。
上部結構設計制作質量問題主要體現在以下(xià)方面:
1) 部分(fēn)結構構件焊接不牢固,局部構件掉落;
2) 刷漆保養質量不過關,導緻腐蝕嚴重、色澤難看;
3) 牌面結構不合理(lǐ)或焊接不牢固導緻牌面扭曲;
4) 牌面與立柱連接不牢固,導緻牌面脫落;
以上問題在工程實踐中均有所發生。
4. 高(gāo)立柱廣告牌的(de)基礎設計與制作解析
目前常用(yòng)的(de)高(gāo)立柱廣告牌的(de)基礎型式主要有:自重式鋼筋混凝土基礎(包括鋼筋混凝土伐闆基礎或鋼筋混凝土墩基礎)、樁伐基礎及人(rén)工挖孔單樁基礎三種基礎型式。筆者結合長期的(de)地基基礎工程設計與施工經驗,在下(xià)文中對各種基礎型式的(de)安全可(kě)靠性與經濟合理(lǐ)性進行剖析,以求推進高(gāo)立柱廣告牌基礎設計的(de)合理(lǐ)化(huà)進程。
4.1 自重式伐闆基礎
自重式伐闆基礎,包括鋼筋混凝土伐闆基礎與鋼筋混凝土墩基礎,是通(tōng)過大(dà)面積的(de)開挖(一般挖深2-3m),然後澆注大(dà)體積的(de)鋼筋混凝土,通(tōng)過預埋件與立柱連接,通(tōng)過鋼筋混凝土底闆及上覆土體的(de)自重來抵抗來自廣告牌面的(de)風力作用(yòng)。
這種基礎最大(dà)優點是施工簡單、方便、不需要大(dà)的(de)施工設備,因而被廣泛采用(yòng),是目前高(gāo)立柱廣告牌的(de)主要基礎形式。
目前常用(yòng)的(de)基礎尺寸有:6m×6m×3(或4)m,8m×6m×2(3)m,12m×6m×2m。
這一基礎的(de)最大(dà)缺點是采用(yòng)抗風能力小,非常不經濟,基礎造價昂貴且占地面積大(dà)。
目前采用(yòng)這一基礎形式的(de)高(gāo)立柱廣告牌設計制作中最大(dà)的(de)問題是:由于造價高(gāo),基礎設計尺寸偏小,其抗風能力一般均不能滿足規範約定的(de)設計要求,抗風能力低,因而在遇到大(dà)風時可(kě)能傾覆,2004年溫州一帶大(dà)量高(gāo)立柱廣告牌在台風中傾覆的(de)主要是這一基礎型式。究其原因主要有以下(xià)4個方面: 1)基礎造價高(gāo),業主一般難以接受滿足設計要求的(de)基礎造價;
2)由于基礎抗傾覆設計計算(suàn)涉及規範及知識面廣,設計者往往難以全面掌握風荷載計算(suàn)、水(shuǐ)浮力計算(suàn)、基礎抗風能力計算(suàn)及地基承載力計算(suàn)等諸多(duō)方面的(de)知識,導緻設計計算(suàn)考慮的(de)因素不充分(fēn),使基礎設計不合理(lǐ)。
3)基礎設計不但與廣告牌所屬區域的(de)風荷載有關,而且與基礎下(xià)部的(de)地基土特性密切相關,一般的(de)高(gāo)立柱廣告牌設計難以提供準确的(de)岩土工程勘察報告,套用(yòng)的(de)基礎型式居多(duō),地基土的(de)性質複雜多(duō)變,也(yě)是基礎設計不合理(lǐ)的(de)主要原因之一。
4)目前的(de)設計依據往往以過去的(de)設計爲基礎,過去設計的(de)高(gāo)立柱廣告牌未傾覆并不代表就能滿足設計要求,因爲任何一項設計均需經過長期的(de)考驗及一定的(de)安全儲備。
4.2樁伐基礎
樁伐基礎的(de)結構主要由提供抗拔、抗壓工程樁提供承載力,通(tōng)過樁頂的(de)小尺寸鋼筋混凝土伐闆産生力矩抵抗風荷載。
該種基礎形式的(de)工程樁一般對稱分(fēn)布,工程樁數量一般不低于4根。
該種基礎形式的(de)最大(dà)優點是抗風能力強。目前常用(yòng)的(de)工程樁型式主要有:鑽孔灌注樁、預制樁,最大(dà)的(de)缺點是施工設備大(dà),進出場費用(yòng)高(gāo),加之對施工場地的(de)平整度要求高(gāo),工程樁的(de)抗拔承載力小,因而在工程中較少使用(yòng)。
于2005年通(tōng)過上海市鑒定的(de)傘式自擴錨擴底樁新技術彌補了(le)這一缺陷,爲樁伐基礎在高(gāo)立柱廣告牌基礎設計制作中的(de)應用(yòng)開辟了(le)新思路,具有廣闊的(de)應用(yòng)前景。
傘式自擴錨是一種新的(de)抗拔基礎形式,其原理(lǐ)是能象雨(yǔ)傘一樣地收起和(hé)撐開,該裝置在收起狀态下(xià)錨入土體,通(tōng)過在土體表面處拉拔,使錨固端在深遠土體中可(kě)以象雨(yǔ)傘一樣撐開,從而提供巨大(dà)抗拔、抗壓承載力。
傘式自擴錨擴底樁由于其獨特的(de)創造性、新穎性及實用(yòng)性,其科研及應用(yòng)成果已被《土木(mù)工程學報》、《岩土工程學報》等權威刊物(wù)所報道,目前已在高(gāo)立柱廣告牌基礎中有應用(yòng)。
傘式自擴錨擴底樁施工機械輕便,施工操作簡單,因而其适應性強、進出場費底、工期快(kuài),單樁承載力高(gāo),因而工程造價低,同等條件下(xià)的(de)基礎造價一般爲自重式伐闆基礎的(de)40%~60%。
在上海等沿海風力大(dà)的(de)地區、軟土地基區域、結構高(gāo)度大(dà)的(de)廣告牌尤爲經濟适用(yòng)。一般單個廣告牌樁基礎造價爲3-4萬之間,且可(kě)提供的(de)抗風力矩爲4000kN.m~6000kN.m之間。
4.3人(rén)工挖孔單樁基礎
人(rén)工挖孔樁由于施工設備少,工程造價低,近年來在北(běi)方硬土地區也(yě)有所使用(yòng)。
這一基礎型式一般包括1根人(rén)工挖孔樁,樁頂澆注有一承台,以求共同抵抗風荷載,而這一基礎型式一般純屬套用(yòng),缺乏計算(suàn)依據。
從事岩土工作的(de)工程師一般均知道,單樁的(de)抗彎矩能力都是很低的(de),采用(yòng)單樁抗傾覆設計原理(lǐ)上是不合理(lǐ)的(de),該種基礎型式在北(běi)方硬土地區之所以可(kě)以使用(yòng)主要有2方面的(de)原因,其一是土體強度很高(gāo),其二是隻使用(yòng)于風力小的(de)區域。該種基礎型式應該有嚴格的(de)使用(yòng)條件,在以下(xià)情況下(xià)不可(kě)使用(yòng): 1)軟土地區不可(kě)使用(yòng),主要因爲一方面軟土地區不能施工人(rén)工挖孔樁,其二是土體強度低,人(rén)工挖孔樁的(de)的(de)抗彎能力太小。
2)在風力大(dà)的(de)區域不能使用(yòng),主要原因是單樁不能提供足夠的(de)抗風彎矩。
3)在較高(gāo)的(de)廣告牌中不能使用(yòng),主要原因是較高(gāo)的(de)廣告牌抗風要求高(gāo),單樁抗傾覆能力不能滿足設計要求。
5. 結語
随著(zhe)高(gāo)立柱廣告牌年租金日益上漲,業主和(hé)用(yòng)戶對其設計制作質量與要求也(yě)在不斷提高(gāo),高(gāo)立柱廣告牌的(de)設計與制作正在逐步引起政府主管部門與工程界的(de)重視,希望本文能服務于廣大(dà)的(de)業主及設計、施工工作者,促進高(gāo)立柱廣告牌設計與制作的(de)規範化(huà)、合理(lǐ)化(huà)進程。
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