淺談T型鋼結構廣告牌的結構設計方法

劉豐

摘 要：本文從T型鋼結構廣告牌的結構類型、荷載及應力等方面進行綜合分析，結合本人實際工作情況，就如何提高T型鋼結構廣告牌的安全性和穩定性作出深入探討。

關鍵詞：T型鋼 廣告牌 結構 設計

T型鋼，顧名思義，是一種鑄造成“T”字型的鋼材。利用T 型鋼設計成的戶外廣告牌，因結構簡單、壽命長等優點，被廣泛應用到企業產品宣傳。但實際使用時，因廣告牌設計施工等不合理造成的倒塌事故屢見不鮮，對公眾的生命財產構成嚴重威脅。因此，T型鋼結構廣告牌的安全性和穩定性備受關注。

一、T 型鋼結構廣告牌基本結構類型

根據 T 型鋼銜接骨架的不同，將T型鋼廣告牌結構分為兩種類型。

第一種，是利用一根獨立鋼柱焊接成T型主骨架，上部焊接一根橫向主梁，因其斷面似英文字母“T”，所以稱T型鋼。其副骨架由槽鋼和角鋼焊接聯合而成，與主骨架形成三角形應力空間，可承受強大內力作用。該結構受力明確、模型簡單、可利用STS進行計算，廣告燈箱面板利用掛件、斜撐等固定其上。焊接完畢后，能進行現場拼裝，質量可靠；缺點為用鋼量較大[1]。

另一種類型，則是更為穩定的桁架結構，該結構由多道橫梁及之間的連接鋼筋焊接而成。主骨架為垂直鋼柱，T型鋼則作為衍生骨架。為增加此種結構的穩定性，不同橫梁之間應采用鋼筋或角鋼進行焊接，從而形成縱向或對角向的應力作用。該結構受力復雜，且上部桁架多現場焊接，焊點多，不能保證工程質量；但優點為用鋼量少，外形美觀。

二、T 型鋼結構廣告牌作用荷載

T 型鋼結構因自身的構造特性和位置因素等，要承受一定的荷載，主要包括結構自重和風荷載，具體概括如下。

（一） 結構自重

T 型鋼結構廣告牌主要應用于戶外廣告。為引起公眾注意，要求廣告牌面積足夠大，同時為避免戶外風雨壓力對廣告面造成破壞，要求使用特殊材質的廣告裝飾布料，這就導致廣告牌自重增加。因此，對T型鋼各連接與承載部分的應力有較高要求，避免廣告牌脫落造成安全事故[2]。

（二） 風荷載

風荷載是T型鋼結構廣告牌的主要荷載，可根據公式 8.1.1-1W k=βzμsμzWo計算其標準值。因T型廣告牌易受風荷載影響，因此應適當增加基本風壓值；同時，此結構廣告牌風荷載與其自震周期相比有明顯提高。因此，從長周期來看，此結構可有效屏蔽風效應。

三、T 型鋼結構廣告牌應力分析和變形

（一）T 型鋼建模和動力分析

在對T 型鋼結構廣告牌建造參數進行計算時，應重點對其面板大小、橫梁和立柱等進行建模和動力分析，注意其整體性。

T 型鋼結構動力特性主要由其自身組成形式、結構剛度和材料性質等決定，包括自振周期、阻尼系數等。應力分析T 型鋼立柱承載力由鋼柱長細比、截面尺寸及鋼柱荷載等構成。計算結果表明，鋼立柱承載力與穩定控制有關。因此，T 型鋼結構的主體部分可自成體系，并采用鉸接或剛結方式，與垂直立柱部分進行接合，其穩定性主要決定于上層結構特性。

（二）避免水平風載荷位移

T 型鋼結構廣告牌結構設計時，應避免在水平風載荷方向上出現位移。更嚴重的是若此位移較明顯，不僅影響廣告牌的使用效果，更增大了傾斜風險。同時，位移和變形還將引起T型鋼出現附加應力，結構內部荷載增大，嚴重降低該結構的安全系數。

因此，T 型鋼廣告牌結構設計時應嚴格控制其變形。根據上文公式，在風荷載標準值下，以T 型鋼廣告牌鋼結構頂點為參考點，其水平位移不能超過該點到地面高度的1%；其橫梁撓度限定值為l/150。如果使用的空鋼柱不能滿足柱頂位移的相關要求，可采用素鋼柱或配筋鋼柱替換空鋼柱作為立柱，以提高鋼柱的剛度[3]。

四、T型鋼結構廣告牌基礎設計方法

T型鋼廣告牌的基礎構造部分，是整體設計的關鍵。基礎部分起到“呈上傳下”的作用，也就是說它要將上部結構的全部荷載安全地傳遞到地面，同時承擔維持該結構的整體穩定性的重任。因此，為保證T型鋼結構廣告牌的安全、穩定，要求基礎部分能承受廣告牌自重及彎矩拔力。

設計基礎部分時，應充分考慮該結構的地基承載力及上部荷載大小，據此基礎可選擇采用樁基礎還是柱下獨立擴展基礎，二者均有優缺點。樁基礎穩定性好，可有效抵抗T型鋼結構水平荷載及上拔力，施工面小，適于場地受限的情況；應用垂直柱體結構簡單、成本低，但此種結構的荷載及應力均來自柱體上方廣告牌，因此對柱體重力基準要求較高。說明采用此結構時應重點關注施工地點的地質條件，必要時先進行考察分析。樁基礎主要承受水平作用力，據測量，樁身最大彎矩出現在樁頂下400-1000mm處。

實際施工中，還應根據柱腳錨栓的應力特點，適當考慮T 型鋼結構廣告牌所處位置。因其能較大程度承受拉力，而對水平剪力的承受有限。因此，應根據當地的氣候條件合理選擇。如施工地點位于沿海地帶，風壓較大，其造成的水平剪力不能通過應力直接傳輸到垂直底座，因此混凝土底板無法完全消化該剪力，后期維護較困難，同時存在安全隱患。在這種情況下，實際施工中可采用“工”字鋼垂直焊接，該方式能增加混凝土底板截面摩擦系數和承載力。

結語

戶外廣告牌是進行品牌宣傳和推廣的有效方式之一，尤其是戶外T 形廣告牌因面積大、廣告醒目，非常容易引起行人的注意。但是對T 形廣告牌結構設計和安全性的要求很高，在滿足廣告效果的前提下保證廣告牌的安全性是重要研究內容。結合本人在實際工作對部分T 型鋼結構廣告牌的實地考察，總結出以下幾點建議：前期設計階段的關鍵是對基礎和結構的把控；設計計算應充分考慮風荷載的相關參數；結構計算分析應關注T 型鋼柱的穩定性和變形性。

參考文獻

[1]趙敬源.大型鋼結構廣告牌的設計和施工特點[J].科技創新導報，2009，11：78-79.

[2]闕永東. 淺談鋼結構廣告牌的設計和施工[J].商品與質量，2009，S3：43-45.

[3]黃杰. 淺談T型鋼結構廣告牌的結構設計[J].福建建材，2014，09：52-53.