戶外巨型廣告牌匾風力預警等級研究

姚毅 劉揚

摘 要：文中針對基于物聯網技術下的戶外巨型廣告牌匾防傾倒系統沒有明確的預警等級，管理人員不容易判斷當前戶外巨型廣告牌匾風險等級等問題，使用SAP2000軟件建立戶外巨型廣告牌匾牌模型，根據不同風速計算求出風荷載系數，通過模擬風荷載來對模型進行受力分析，觀察對模型產生的影響，對位移等數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力預警等級：風速達到14 m/s，系統發出藍色預警;風速達到16 m/s，系統發出黃色預警;風速達到19.5 m/s，系統發出橙色預警;風速達到26.5 m/s，系統發出紅色預警。

關鍵詞：物聯網;防傾倒系統;智慧城市;監測預警;風荷載模擬;風力預警等級

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

隨著我國經濟穩定快速發展，城鎮化的水平和速度都有很大的提高，商業區增多的同時使得戶外巨型廣告牌匾的數量也隨之增加。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監管、巡查工作。傳統的戶外巨型廣告牌匾監管方式往往以人工巡查為主，十分耗費人力物力，而且發現問題不及時，無法實時監測[1]。目前基于物聯網技術，一些相關的廣告牌管理系統已經投入使用，但是很多系統在預測功能上較為薄弱，無法提前預測戶外巨型廣告牌匾可能出現的險情。

文獻[2]提到關于風電塔筒傾斜沉降信息預警的方法，使用視頻監控電力工程建設過程中可能出現的安全預警，對戶外巨型廣告牌匾的管理方式有一定啟發。文獻[3]通過視頻監控戶外廣告牌，但還有發現問題不夠及時、視頻存儲占用空間大等問題。文獻[4-5]提出根據傾角來判斷戶外廣告牌狀態的方式，并且設計了管理系統對廣告牌進行監測，系統可以給監管人員發出報警短信，但并無預警功能。文

獻[6-7]研究了風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，進行了風洞試驗等，科學地分析了不同風荷載下對戶外巨型廣告牌匾可能造成的破壞，證明了風力是戶外巨型廣告牌匾出現險情的主要原因之一，但并沒有應用到相關系統中。文獻[8]對戶外巨型廣告牌匾管理系統報警功能進行了優化，增加了防止誤報警的算法。

本文通過模擬分析不同風荷載對戶外巨型廣告牌匾的影響，分析可能造成險情的風速大小，從而制定了針對戶外巨型廣告牌匾的風力預警等級，讓普通監管人員也可以根據實時風力準確預判戶外巨型廣告牌匾狀態，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

結合實際戶外巨型廣告牌匾，設定支撐結構選用

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]設定為1 mm，底部添加節點約束，繪制模型結構為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、自動側向荷載模式為Chinese 2002。在修改側向荷載模式中輸入基本風壓為0.465，地面粗糙度為C類。運行的荷載工況中選擇設置好的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，最大位移發生在戶外巨型廣告牌匾頂部的兩端，位移約為0.118 m。設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 風力預警等級定制

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

在《戶外廣告設施鋼結構技術規程》中對頂點水平位移有如下規定：在標準風荷載的作用下，戶外巨型廣告牌匾頂點的水平位移不應超過離地高度的1/100，轉換成角度為arctan（0.05/2）=1.43°。

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

由表1可得：在系統中設定風速達到14 m/s，系統發出藍色預警;風速達到16 m/s，系統發出黃色預警;風速達到19.5 m/s，系統發出橙色預警;風速達到26.5 m/s，系統發出紅色預警。

4 結 語

目前運用物聯網技術對戶外巨型廣告牌匾進行監管的應用越來越多，建立了很多相應的管理系統，但是對大型戶外廣告牌可能出現危險情況的報警、預警功能一直不夠準確。本研究針對風速這一影響廣告牌安全的主要因素進行模擬分析，設定風力預警等級表，普通監管人員也可以根據實時采集的風速數據對當前廣告牌安全狀態進行判斷，從而提早發現可能出現的險情，能有效降低廣告牌可能出現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針對的戶外大型廣告牌，并無普遍性，其他非正規、選取材料不同的廣告牌可能無法適用。綜上所述，本研究所確立的風力預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力預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.基于無線通信網的風電塔筒傾斜沉降信息預警方法的研究概述[J].現代交際，2017（1）：193.

[3]王任華.戶外廣告牌監控系統的設計和應用[J].計算機光盤軟件與應用，2012（10）：182-183.

[4]張悅.基于傾角傳感器的大型戶外廣告監測[D].北京：北京建筑大學，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測系統設計[J].物聯網技術，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荷載及風振響應分析[J].哈爾濱工業大學學報，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荷載的試驗研究[J].土木工程學報，2018，51（8）：11-20.

[8]劉清松，劉揚.基于物聯網的沿街牌匾監測系統移動報警判斷算法優化[J].無線電通信技術，2018，44（2）：143-147.

[9]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑結構荷載規范：GB 50009—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[10]中國工程建設標準化協會高聳構筑物委員會.戶外廣告設施鋼結構技術規程：CECS 148—2003[S].北京：筑龍網，2003.

[11]劉明暉，王琳.大型戶外廣告牌抗風性能的力學分析和模型試驗[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構體系研究[D].杭州：浙江科技學院，2017.