戶外巨型廣告牌匾風(fēng)力預(yù)警等級研究

姚毅 劉揚

摘 要：文中針對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的戶外巨型廣告牌匾防傾倒系統(tǒng)沒有明確的預(yù)警等級，管理人員不容易判斷當前戶外巨型廣告牌匾風(fēng)險等級等問題，使用SAP2000軟件建立戶外巨型廣告牌匾牌模型，根據(jù)不同風(fēng)速計算求出風(fēng)荷載系數(shù)，通過模擬風(fēng)荷載來對模型進行受力分析，觀察對模型產(chǎn)生的影響，對位移等數(shù)值進行計算求出傾斜角度，從而制定出戶外巨型廣告牌匾的風(fēng)力預(yù)警等級：風(fēng)速達到14 m/s，系統(tǒng)發(fā)出藍色預(yù)警;風(fēng)速達到16 m/s，系統(tǒng)發(fā)出黃色預(yù)警;風(fēng)速達到19.5 m/s，系統(tǒng)發(fā)出橙色預(yù)警;風(fēng)速達到26.5 m/s，系統(tǒng)發(fā)出紅色預(yù)警。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);防傾倒系統(tǒng);智慧城市;監(jiān)測預(yù)警;風(fēng)荷載模擬;風(fēng)力預(yù)警等級

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2020）02-00-04

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟穩(wěn)定快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化的水平和速度都有很大的提高，商業(yè)區(qū)增多的同時使得戶外巨型廣告牌匾的數(shù)量也隨之增加。而這些戶外巨型廣告牌匾實際存在非常大的安全隱患，政府部門早已開始重視相關(guān)監(jiān)管、巡查工作。傳統(tǒng)的戶外巨型廣告牌匾監(jiān)管方式往往以人工巡查為主，十分耗費人力物力，而且發(fā)現(xiàn)問題不及時，無法實時監(jiān)測[1]。目前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一些相關(guān)的廣告牌管理系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，但是很多系統(tǒng)在預(yù)測功能上較為薄弱，無法提前預(yù)測戶外巨型廣告牌匾可能出現(xiàn)的險情。

文獻[2]提到關(guān)于風(fēng)電塔筒傾斜沉降信息預(yù)警的方法，使用視頻監(jiān)控電力工程建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的安全預(yù)警，對戶外巨型廣告牌匾的管理方式有一定啟發(fā)。文獻[3]通過視頻監(jiān)控戶外廣告牌，但還有發(fā)現(xiàn)問題不夠及時、視頻存儲占用空間大等問題。文獻[4-5]提出根據(jù)傾角來判斷戶外廣告牌狀態(tài)的方式，并且設(shè)計了管理系統(tǒng)對廣告牌進行監(jiān)測，系統(tǒng)可以給監(jiān)管人員發(fā)出報警短信，但并無預(yù)警功能。文

獻[6-7]研究了風(fēng)荷載對大型單立柱雙面廣告牌、大型單立柱三面廣告牌所造成的影響，進行了風(fēng)洞試驗等，科學(xué)地分析了不同風(fēng)荷載下對戶外巨型廣告牌匾可能造成的破壞，證明了風(fēng)力是戶外巨型廣告牌匾出現(xiàn)險情的主要原因之一，但并沒有應(yīng)用到相關(guān)系統(tǒng)中。文獻[8]對戶外巨型廣告牌匾管理系統(tǒng)報警功能進行了優(yōu)化，增加了防止誤報警的算法。

本文通過模擬分析不同風(fēng)荷載對戶外巨型廣告牌匾的影響，分析可能造成險情的風(fēng)速大小，從而制定了針對戶外巨型廣告牌匾的風(fēng)力預(yù)警等級，讓普通監(jiān)管人員也可以根據(jù)實時風(fēng)力準確預(yù)判戶外巨型廣告牌匾狀態(tài)，從而更好地避免廣告牌傾倒可能造成的險情。

2 模擬分析

采用SAP2000軟件建立戶外巨型廣告牌匾模型并分析，操作流程如圖2所示。

2.1 模型建立

結(jié)合實際戶外巨型廣告牌匾，設(shè)定支撐結(jié)構(gòu)選用

Q235型鋼材，角鋼為70×70×0.5，面板采用鋁板，型號為6061 T6，其厚度[12]設(shè)定為1 mm，底部添加節(jié)點約束，繪制模型結(jié)構(gòu)為8 m×5 m×0.5 m，如圖3所示。

2.2 荷載模擬

首先定義荷載模式，選擇類型為Wind、自動側(cè)向荷載模式為Chinese 2002。在修改側(cè)向荷載模式中輸入基本風(fēng)壓為0.465，地面粗糙度為C類。運行的荷載工況中選擇設(shè)置好的Wind為Run，其余不進行工況模擬運行，如圖4所示。

2.3 傾角計算

由模擬圖可知，最大位移發(fā)生在戶外巨型廣告牌匾頂部的兩端，位移約為0.118 m。設(shè)定戶外巨型廣告牌匾高度為5 m，但由圖6可知：隨高度的增加，模型彎曲程度也在不斷變大，所以在計算時不應(yīng)直接選擇廣告牌匾高度。在選取了合適的高度后，計算得到最大傾斜角度為arctan（0.118/2）=3.38°。

3 風(fēng)力預(yù)警等級定制

按照第2節(jié)的方式，代入圖1計算的風(fēng)速與風(fēng)壓多次進行模擬分析，得出不同風(fēng)速下廣告牌匾的形變位移量，風(fēng)速與戶外巨型廣告牌匾傾角關(guān)系如圖9所示。

在《戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對頂點水平位移有如下規(guī)定：在標準風(fēng)荷載的作用下，戶外巨型廣告牌匾頂點的水平位移不應(yīng)超過離地高度的1/100，轉(zhuǎn)換成角度為arctan（0.05/2）=1.43°。

根據(jù)基于傾角傳感器的巨型廣告牌匾監(jiān)測文中的傾角預(yù)警等級角度：2.1°為黃色預(yù)警;3.15°為橙色預(yù)警;6.47°為紅色預(yù)警。本研究沿用該成果，反推出造成此角度的風(fēng)速表如表1所示。

由表1可得：在系統(tǒng)中設(shè)定風(fēng)速達到14 m/s，系統(tǒng)發(fā)出藍色預(yù)警;風(fēng)速達到16 m/s，系統(tǒng)發(fā)出黃色預(yù)警;風(fēng)速達到19.5 m/s，系統(tǒng)發(fā)出橙色預(yù)警;風(fēng)速達到26.5 m/s，系統(tǒng)發(fā)出紅色預(yù)警。

4 結(jié) 語

目前運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對戶外巨型廣告牌匾進行監(jiān)管的應(yīng)用越來越多，建立了很多相應(yīng)的管理系統(tǒng)，但是對大型戶外廣告牌可能出現(xiàn)危險情況的報警、預(yù)警功能一直不夠準確。本研究針對風(fēng)速這一影響廣告牌安全的主要因素進行模擬分析，設(shè)定風(fēng)力預(yù)警等級表，普通監(jiān)管人員也可以根據(jù)實時采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)對當前廣告牌安全狀態(tài)進行判斷，從而提早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的險情，能有效降低廣告牌可能出現(xiàn)傾倒等危險情況的概率。

本研究目前還存在很多不足。第一，模擬對象尺寸為8 m×5 m×0.5 m，建模基于落地式大型戶外廣告牌，但并不適用于更大尺寸、離地更高大型單立柱廣告牌、大型獨立柱三面廣告牌等。第二，建模選取的材料、連接方式等只為本系統(tǒng)針對的戶外大型廣告牌，并無普遍性，其他非正規(guī)、選取材料不同的廣告牌可能無法適用。綜上所述，本研究所確立的風(fēng)力預(yù)警等級表還存在一定局限性，但是本文所提的等級制定思路方法希望可以為以后更加完善的大型戶外廣告牌風(fēng)力預(yù)警等級標準提供借鑒。

參 考 文 獻

[1]孟秀麗.城市戶外廣告管理問題與對策初探：以上海市金山區(qū)為例[J].科技信息，2013（3）：12-15.

[2]丁國亮，聶吉輝，周進艷.基于無線通信網(wǎng)的風(fēng)電塔筒傾斜沉降信息預(yù)警方法的研究概述[J].現(xiàn)代交際，2017（1）：193.

[3]王任華.戶外廣告牌監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2012（10）：182-183.

[4]張悅.基于傾角傳感器的大型戶外廣告監(jiān)測[D].北京：北京建筑大學(xué)，2015.

[5]張悅，劉揚，杜明義.基于傾角傳感器的大型廣告牌匾傾斜監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（11）：12-15.

[6]汪大海，李志豪，陳新中.大型單立柱雙面廣告牌風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，50（6）：31-39.

[7]汪大海，李志豪，李杰.大型戶外單立柱三面廣告牌風(fēng)荷載的試驗研究[J].土木工程學(xué)報，2018，51（8）：11-20.

[8]劉清松，劉揚.基于物聯(lián)網(wǎng)的沿街牌匾監(jiān)測系統(tǒng)移動報警判斷算法優(yōu)化[J].無線電通信技術(shù)，2018，44（2）：143-147.

[9]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[10]中國工程建設(shè)標準化協(xié)會高聳構(gòu)筑物委員會.戶外廣告設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：CECS 148—2003[S].北京：筑龍網(wǎng)，2003.

[11]劉明暉，王琳.大型戶外廣告牌抗風(fēng)性能的力學(xué)分析和模型試驗[J].實驗室研究與探索，2014，33（4）：49-53.

[12]朱勇逾.一種落地式廣告牌鋼結(jié)構(gòu)體系研究[D].杭州：浙江科技學(xué)院，2017.