本文所說的高立柱廣告牌主要是指以獨立基礎高聳于公路兩旁、機場、車站等人流眾多場所的戶外廣告牌。隨著*轉型開放的不斷深入,經濟建設受到了快速的演進,伴隨而起的廣告業也逐漸興旺。在高立柱廣告牌的設計制作中,對其外形、規模及效率等方面的規定也不斷增加,在滿足廣告效果的前提下,其構架與基礎的安全性特別重要。
*現在高立柱廣告牌的設計水準、結構與基礎型式、制作水準及項目造價等方面差異巨大,要么造價偏高,設計更加保守,要么設計無法滿足安全使用的規定。究其理由,主要有下述4個方面:
1)高立柱廣告牌結構屬新近興起的以風荷載為主要控制荷載的高聳結構,雖然一些發達地區(如北京)已建立了地方設計施工規程,但現在尚缺少*性的完善規程作為設計施工依據;
2)高立柱廣告牌單體項目造價較低(通常高于30億元),對于規模較大鋼結構及建筑項目設計與監理單位而言,單體項目規模小、造價低,設計壽命通常不超過15年,予以的注重程度不夠,然而鑒于其數目多,對于廣告公司而言,其項目造價至關重要,因此現在高立柱廣告牌的設計制作還無法超過技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的規定。
3)高立柱廣告牌其實單體造價較低廣告牌設計,但設計時涵蓋的知識面廣、特別是基礎抗傾覆設計計算非常復雜,加之地質條件的千變萬化,使得現在多數的高立柱廣告牌基礎設計無法滿足相關細則規范規定,在項目實踐中,特別是2004年臺風中,在浙江有長期高立柱廣告牌因基礎設計不安全而傾覆便是血的教訓。
4)對高立柱廣告牌結構的受力特點欠缺充分了解,有非常一個別用戶及廣告公司都覺得高立柱廣告牌的結構尺寸是高立柱廣告牌設計的控制荷載,一般狀況下這些了解都是不符合實際的。風荷載是高立柱廣告牌設計與制作的控制荷載,風荷載的確認和合理計算亦是高立柱廣告牌設計的關鍵原因之一。
2.高立柱廣告牌設計依據
綜合結構、基礎設計規定,根據豐富的設計施工經驗,高立柱廣告牌的設計與施工應主要根據下列規范細則:
1)建筑結構荷載規范
2)GBJ17鋼結構設計規范
3)建筑物防雷設計規范
4)JGJ/T16民用建筑電氣設計規范
5)-2002混凝土結構設計規范
6)-2002建筑地基基礎設計規范
7)-90高聳結構設計規范
8)《中華人民共*廣告法》*家、地方有關用地、規劃、市容管理等方面的法律、法規等完善性文件。
主要參考根據:
1)北京市地方標準《戶外廣告設施設定技術完善》
2)上海市項目建設完善《地基基礎設計規范》
3)地方地基基礎設計完善
3.高立柱廣告牌的結構與構造
3.1高立柱廣告牌的顏色尺寸
高立柱廣告牌的通常分為兩面牌及三面牌兩種主要的牌面方式,其中的兩面牌由2個基本平行的牌面構成,主要適合于單條道路的兩側,有的考慮到汽車行駛的視覺效果,部分兩面牌的牌面設置成小幅度的視角。而三面牌主要用于道路交叉位置處。目前常用的高立柱廣告牌單面牌面寬度主要為18m×6m,也有5m×15m及7m×21m的牌面寬度,在設計牌面寬度時尚應考量地方市容管理等方面的細則,如上海市要求牌面寬度不得小于6m×18m。
高立柱廣告牌的高度依據道路的高度而有所變化,國內常見的高度通常為地面以上18m(自牌面頂部算起),由于考慮到廣告效果,近幾年高立柱廣告牌的高度有大幅降低的態勢,如上海地區現在已較少采取18m的高度,總高度25m的高立柱廣告牌較為常用,有的并且超過了三十多米高,其機構方式可見下圖。
圖1:高立柱廣告牌上部結構與基礎構造示意圖
3.2高立柱廣告牌上部結構與構造
高立柱廣告牌的下部結構主要由牌面與立柱構成。其中的牌面結構通常由鋼管焊接而成的鋼梁與表層鐵皮構成,其作用是成為廣告公布的契機。其設計規定滿足結構密度、防雷、防腐等要求。
立柱是廣告牌面的支撐,其作用是將廣告牌面的自重及風載荷產生的傾覆力矩傳遞至基礎構架,立柱的方式有鋼架結構和單立柱結構等方式,目前主要以單立柱結構為主,其設計規定滿足結構密度、防雷、防腐等規定。立柱的直徑通常為1m~1.2m,壁厚一般為10mm~12mm。
高立柱廣告牌的下部結構必須定期的進行刷漆保養,其下部結構的設計期限應滿足廣告審批文件的規定,上部結構主要是鋼結構,其結構設計年限不宜太長,一般不宜低于15年。
上部結構設計制作品質問題主要表現在下面方面:
1)個別結構構件焊接不穩固,局部構件掉落;
2)刷漆保養質量不過關,導致銹蝕嚴重、色澤難看;
3)牌面結構不合理或焊接不穩固導致牌面扭曲;
4)牌面與立柱連接不穩固,導致牌面脫落;
以上問題在項目實踐中均有所出現。
4.高立柱廣告牌的基礎設計與制作解析
現在常用的高立柱廣告牌的基礎型式主要有:自重式鋼筋混凝土基礎(比如鋼筋混凝土伐板基礎或鋼筋預應力墩基礎)、樁伐基礎及人工挖孔單樁基礎三種基礎型式。筆者結合大量的地基基礎項目設計與施工經驗,在下文中對各類基礎型式的安全可靠性與經濟合理性進行分析,以求推動高立柱廣告牌基礎設計的合理化進程。
4.1自重式伐板基礎
自重式伐板基礎,包括鋼筋預應力伐板基礎與錨桿混凝土墩基礎,是借助大面積的開挖(通常挖深2-3m),然后澆筑大直徑的箍筋混凝土,通過預埋件與木柱連接,通過錨桿混凝土承臺及上覆土層的自重來抵抗來自廣告牌面的風力作用。
這些基礎最大特點是施工簡單、方便、不應該大的施工設備,因而被廣泛運用,是現在高立柱廣告牌的主要基礎方式。
現在常用的基礎型號有:6m×6m×3(或4)m,8m×6m×2(3)m,12m×6m×2m。
這一基礎的最大特點是運用抗風能力小,非常不經濟,基礎造價昂貴且占地面積大。
現在采取這一基礎方式的高立柱廣告牌設計制作中最大的難題是:由于造價高,基礎設計規格偏小,其抗風能力通常均不能滿足規范約定的設計規定,抗風能力低,因而在遭遇大風時也許傾覆,2004年溫州一帶長期高立柱廣告牌在臺風中傾覆的主要是這一基礎型式。究其理由主要有下述4個方面:
1)基礎造價高,業主通常無法接受滿足設計規定的基礎造價;
2)因為基礎抗傾覆設計計算涉及完善及常識面廣,設計者通常無法全面把握風荷載計算、水重力計算、基礎抗風能力計算及地基承載力計算等各種方面的知識,導致設計計算考慮的誘因不充分,使基礎設計不合理。
3)基礎設計不但與廣告牌所屬區域的風荷載有關,而且與基礎下部的地基土特征密切相關,一般的高立柱廣告牌設計無法提供精確的巖土工程勘測報告,套用的基礎型式居多,地基土的性質復雜多變,也是基礎設計不合理的主要因素之一。
4)現在的設計根據通常以過去的設計為基礎,過去設計的高立柱廣告牌未傾覆并不代表能夠滿足設計規定,因為任何一項設計均需經過大量的考量及一定的安全儲備。
4.2樁伐基礎
樁伐基礎的構架主要由提供抗拔、抗壓工程樁提供承載力,通過樁頂的小長度鋼筋預應力伐板造成力矩抵抗風載荷。
該種基礎方式的項目樁通常對稱分布,工程樁數量通常不超過4根。
該種基礎方式的最大特點是抗風能力強。目前常見的項目樁型式主要有:鉆孔灌注樁、預制樁,最大的特點是施工設備大,進出場費用高,加之對施工場地的平整度要求高,工程樁的抗拔承載力小,因而在工程中較少使用。
于2005年通過北京市鑒定的傘式自擴錨擴底樁新技術掩蓋了這一缺憾,為樁伐基礎在高立柱廣告牌基礎設計制作中的應用開辟了新思路,具有廣闊的應用前景。
傘式自擴錨是一種新的抗拔基礎方式,其機理是能象雨傘一樣地抬起和張開,該裝置在收起狀態下錨入土體,通過在應力表面處拉拔,使錨固端在深遠土體中可以象雨傘一樣撐開,從而提供很大抗拔、抗壓承載力。
傘式自擴錨擴底樁因為其獨到的造就性、新穎性及實用性,其科研及應用成果已被《土木工程學報》、《巖土工程學報》等權威雜志所報導,目前已在高立柱廣告牌基礎中有應用。
傘式自擴錨擴底樁施工機械輕便,施工操作簡潔廣告牌設計,因而其適應性強、進出場費底、工期快,單樁承載力高,因而項目造價低,同等條件下的基礎造價大概為自重式伐板基礎的40%~60%。
在上海等沿岸風力大的地區、軟土地基區域、結構高度大的廣告牌尤為經濟適用。一般單個廣告牌樁基礎造價為3-4萬之間,且可提供的抗風力矩為.m~.m之間。
4.3人工挖孔單樁基礎
人工挖孔樁因為施工設備少,工程造價低,近年來在南方硬土地區還有所使用。
這一基礎型式通常包含1根人工挖孔樁,樁頂澆注有一橋墩,以求共同抵抗風荷載,而這一基礎型式通常純屬套用,缺乏計算按照。
從事巖土工作的項目師通常均知道,單樁的抗彎矩能力都是很低的,采用單樁抗傾覆設計原理上是不合理的,該種基礎型式在北方硬土地區之所以可以使用主要有2方面的誘因,其一是土體強度很大,其二是只使用于風力小的區域。該種基礎型式應該有嚴格的使用條件,在下面情況下不可使用:
1)軟土地區不可使用,主要由于一方面軟土地區不能施工人工挖孔樁,其二是應力密度低,人工挖孔樁的的抗彎能力太小。
2)在風力大的區域不能使用,主要因素是單樁不能提供足夠的抗風彎矩。
3)在較高的廣告牌中不能使用,主要因素是較高的廣告牌抗風要求高,單樁抗傾覆能力不能滿足設計要求。
5.結語
隨著高立柱廣告牌年單價日益增長,業主和客戶對其設計制作品質與規定也在不斷增加,高立柱廣告牌的設計與制作正在逐漸導致*經理部門與項目界的注重,希望本文能服務于廣大的業主及設計、施工工作者,促進高立柱廣告牌設計與制作的完善化、合理化進程。
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