劉玉蘭

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，利用既有鐵塔改造增掛廣告牌勢(shì)必會(huì)對(duì)原有鐵塔的使用狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，相同廣告牌在同種塔型上的不同掛載方式和不同掛載高度對(duì)整塔的應(yīng)力、位移等特性的影響也會(huì)不同。通過(guò)對(duì)某種大型高聳格構(gòu)筑廣告牌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選研究，得出不同荷載工況下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提出了一種綜合考慮風(fēng)速風(fēng)向影響的廣告牌風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，風(fēng)荷載和抗側(cè)剛度對(duì)高聳廣告牌格構(gòu)式立柱的影響，分析了單管塔加掛LED廣告牌前后對(duì)單管塔自振周期和應(yīng)力位移等特性的影響等。對(duì)新建廣告牌方案設(shè)計(jì)的研究，對(duì)既有結(jié)構(gòu)增加廣告牌后的影響研究較少，本文通過(guò)使用有限元分析軟件，對(duì)兩種典型既有通信鐵塔進(jìn)行增掛廣告牌模擬計(jì)算，并對(duì)增掛廣告牌后鐵塔的特性變化進(jìn)行分析研究，確定最適宜的增掛方案，可作為類(lèi)似工程的參考。

關(guān)鍵詞：廣告牌，單管式鐵塔，格構(gòu)式鐵塔，基礎(chǔ)

引言

通信鐵塔桿塔資源的共享利用符合綠色節(jié)能的發(fā)展方向，其中附掛廣告牌占比最高。廣告牌的樣式對(duì)桿塔的受力狀態(tài)影響較大。針對(duì)平板式和圓筒式廣告牌，分析廣告牌不同樣式對(duì)桿塔承載力的影響;針對(duì)桿體增設(shè)不同透風(fēng)系數(shù)的廣告牌，分析廣告牌透風(fēng)系數(shù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)受力性能的影響;針對(duì)廣告牌不同的高寬比，分析高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。分析后可知，圓筒式廣告牌對(duì)原塔體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)影響更小;增設(shè)的廣告牌透風(fēng)系數(shù)與內(nèi)力增加值負(fù)線(xiàn)性相關(guān);廣告牌高寬比越大，對(duì)塔體內(nèi)力影響越小。

1通信鐵塔分類(lèi)

可用于改造增掛廣告牌的高聳通信鐵塔按結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要分為單管式和格構(gòu)式兩種，單管式通信塔與鋼管電力塔相似，屬于高聳懸臂類(lèi)結(jié)構(gòu);格構(gòu)式通信塔包含角鋼塔、增高架、三管塔及其他形式的多管塔等，構(gòu)件多，剛度較大，既有通信鐵塔在滿(mǎn)足正常使用條件下，對(duì)允許新增的廣告牌等額外荷載控制較為嚴(yán)格，通過(guò)有限元軟件分析既有單管式塔和三管格構(gòu)式塔在增掛廣告牌后對(duì)自身應(yīng)力、變形等特性的影響，以尋求兩種類(lèi)型鐵塔改造增加廣告牌最適宜的方案。

2廣告牌樣式對(duì)單管塔結(jié)構(gòu)承載力影響分析

以《中國(guó)鐵塔股份有限公司通信鐵塔標(biāo)準(zhǔn)圖集V1.3》中40m單管塔DGT（C）-40-0.45-3PT5為算例，對(duì)比分析增加平板式和圓筒式廣告牌對(duì)原塔體結(jié)構(gòu)承載力的影響。單管通信塔DGT（C）-40-0.45-3PT5幾何參數(shù)為：塔體總高40m，塔頂口徑為600mm，塔底口徑為1170mm，塔體由4段插接連接，段長(zhǎng)分別為11500mm、9743mm、9976mm、10059mm。計(jì)算參數(shù)：基本風(fēng)壓為0.45kN/m2，抗震設(shè)防烈度為8度，地面粗糙度類(lèi)別為B類(lèi)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。擬增廣告牌投影面積為5m2。增設(shè)不同類(lèi)型廣告牌塔體內(nèi)力對(duì)比如表1所示。由表1計(jì)算得到，增設(shè)平板式廣告牌使得塔腳彎矩增加10.07%，塔腳剪力增加12.38%，桿體最大應(yīng)力增加10.44%，地腳螺栓應(yīng)力增加10.1%;增設(shè)圓筒式廣告牌使得塔腳彎矩增加7.36%，塔腳剪力增加9.05%，桿體最大應(yīng)力增加7.69%，地腳螺栓應(yīng)力增加7.35%.相同投影面積下，增設(shè)圓筒式廣告牌比增設(shè)平板式廣告牌內(nèi)力增幅減小約27%，圓筒式的廣告牌對(duì)原塔體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)影響更小。

3單管式鐵塔增掛廣告牌計(jì)算

使用中國(guó)鐵塔《通信鐵塔標(biāo)準(zhǔn)圖集V1.3》中DGT（C）-35-0.45-3PT3塔型作為計(jì)算示例，塔高35m，分4段塔身插接，Q345鋼材，頂部塔徑450mm，底部塔徑1120mm。采用有限元分析軟件SAP2000進(jìn)行鐵塔結(jié)構(gòu)計(jì)算，取50年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓0.45kN/m2，地面粗糙度B類(lèi)，為了顯示增掛廣告牌后鐵塔本身特性的變化，選取13組尺寸、透風(fēng)率、中心掛載高度、掛載方式各有不同的廣告牌進(jìn)行計(jì)算對(duì)比。其中對(duì)于長(zhǎng)邊較長(zhǎng)的廣告牌，可分為長(zhǎng)邊與塔身軸線(xiàn)平行或長(zhǎng)邊與塔身軸線(xiàn)垂直兩種掛置方式，廣告牌風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為多個(gè)集中力等距施加到塔身，中國(guó)鐵塔聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)塔桅風(fēng)荷載進(jìn)行了相關(guān)研究，對(duì)格構(gòu)式鐵塔風(fēng)荷載計(jì)算中的阻尼比、單管式塔的側(cè)移指標(biāo)都有了調(diào)整。參考中國(guó)鐵塔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《通信鐵塔技術(shù)要求（試行）（V1.2）》中的規(guī)定，以風(fēng)荷載為主的標(biāo)準(zhǔn)組合下，單管式塔頂部的水平位移不應(yīng)大于塔高的1/33，即1060mm，地腳螺栓拉力比可按不超過(guò)0.95控制。

4基于嵌入式技術(shù)的智能廣告牌系統(tǒng)的實(shí)踐步驟

根據(jù)智能廣告牌系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)方案中應(yīng)當(dāng)包含無(wú)線(xiàn)通信、客戶(hù)端、主控端和節(jié)點(diǎn)若干個(gè)。用戶(hù)可以在用戶(hù)端對(duì)電子廣告牌系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及設(shè)置，使用方便，節(jié)省了人工成本。該系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)智能廣告牌，主控端基于嵌入式技術(shù)，能夠與客戶(hù)端及節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程通信。節(jié)點(diǎn)主要用于和主控端通信，同時(shí)直接控制廣告牌顯示屏。此外，智能廣告牌顯示屏能夠顯示多種圖案，美觀(guān)度高，能夠重復(fù)利用。具體可以分為以下幾個(gè)實(shí)踐步驟。（1）基于嵌入式技術(shù)的智能廣告牌系統(tǒng)的需求分析。通過(guò)對(duì)廣告牌行業(yè)市場(chǎng)的行情分析，對(duì)商家、銷(xiāo)售者、消費(fèi)者進(jìn)行調(diào)研、問(wèn)卷調(diào)查、面對(duì)面交流，找出他們對(duì)該系統(tǒng)的需求，分析系統(tǒng)的可行性。（2）對(duì)智能廣告牌測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及研究。通過(guò)對(duì)目前嵌入式ARM技術(shù)的最新技術(shù)研究，找到適合本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，并對(duì)該平臺(tái)的總體物理架構(gòu)、總體功能模塊和關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，并給出實(shí)施方案。（3）對(duì)系統(tǒng)移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)及研究。對(duì)手機(jī)終端進(jìn)行設(shè)計(jì)及研究，開(kāi)發(fā)出一個(gè)控制系統(tǒng)的界面，方便用戶(hù)對(duì)廣告牌進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制。（4）對(duì)廣告牌顯示系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及研究。廣告牌顯示系統(tǒng)采用電子顯示屏，多為圖形點(diǎn)陣模式。圖形點(diǎn)陣應(yīng)用廣泛，能夠顯示豐富的信息內(nèi)容，應(yīng)用場(chǎng)合較多。廣告牌顯示屏與節(jié)點(diǎn)直連，每個(gè)廣告牌顯示屏都對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)直接控制顯示內(nèi)容。（5）對(duì)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信傳輸技術(shù)進(jìn)行研究?；谇度胧郊夹g(shù)的智能廣告牌系統(tǒng)主要依賴(lài)兩方面的通信技術(shù)：短距離視頻通信和遠(yuǎn)距離的移動(dòng)通信技術(shù)，重點(diǎn)主要是對(duì)這些通信技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)終端、節(jié)點(diǎn)間的遠(yuǎn)程通信。

5格構(gòu)式鐵塔增掛廣告牌計(jì)算

1）原塔地腳螺栓強(qiáng)度冗余量較多，增掛廣告牌后整塔強(qiáng)度由塔底段的主桿穩(wěn)定性應(yīng)力比控制;2）總面積相同時(shí)，使用字體和單塊牌的形式，計(jì)算結(jié)果相同;3）與單管塔計(jì)算結(jié)果類(lèi)似，廣告牌透風(fēng)率達(dá)到30%時(shí)，與降低3m掛高時(shí)的計(jì)算結(jié)果相近。由對(duì)比的結(jié)論可知，此35m三管塔最適宜的改造增掛方案為：1）在10m～25m高度范圍增掛總面積約30m2，且透風(fēng)率達(dá)到30%的字體或單塊牌;2）在15m～20m高度范圍增掛面積約30m2，長(zhǎng)邊橫向放置的單塊牌。

結(jié)語(yǔ)

1）既有通信鐵塔塔身結(jié)構(gòu)均有一定的強(qiáng)度余量滿(mǎn)足于增掛廣告牌，增掛后單管塔整體強(qiáng)度由地腳螺栓拉力比控制，三管塔則由塔底段主桿穩(wěn)定性應(yīng)力比控制。2）廣告牌透風(fēng)率達(dá)到30%時(shí)與不透風(fēng)廣告牌降低3m掛高產(chǎn)生的風(fēng)荷載效應(yīng)相近，本文計(jì)算示例可作參考，具體的廣告牌增掛方案需根據(jù)實(shí)際塔型的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核確定。

參考文獻(xiàn)

[1]陳智.試論簡(jiǎn)易LED電子廣告牌的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字產(chǎn)業(yè)，2013（13）：74.

[2]黃道燚，陳敏敏.基于GPRS與物聯(lián)網(wǎng)的廣告屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件開(kāi)發(fā)，2019（2）：48-49.

[3]杜艷菊.我國(guó)戶(hù)外廣告的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].新聞研究導(dǎo)刊，2015（12）：247.