單立柱

隨著中國(guó)改革開放的不斷深入,經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了迅速的發(fā)展,伴隨而起的廣告業(yè)也日益興旺。在單立柱廣告牌的設(shè)計(jì)制作中,對(duì)其造型、規(guī)模及效益等方面的要求也不斷提高,在滿足廣告效果的前提下,其結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的安全性尤其重要。

國(guó)內(nèi)當(dāng)前單立柱廣告牌的設(shè)計(jì)水平、結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)型式、制作水平及工程造價(jià)等方面差別很大，要么造價(jià)過(guò)高，設(shè)計(jì)過(guò)于保守，要么設(shè)計(jì)難以滿足安全使用的要求。究其原因，主要有以下4個(gè)方面:

1)單立柱廣告牌結(jié)構(gòu)屬新近興起的以風(fēng)荷載為主要控 制荷載的高聳結(jié)構(gòu)，雖然一些發(fā)達(dá)地區(qū)(如上海)已制定了地方設(shè)計(jì)施工規(guī)程，但當(dāng)前尚缺乏全國(guó)性的規(guī)范規(guī)程作為設(shè)計(jì)施工依據(jù);

2)單立柱廣告牌單體工程造價(jià)較低(一般低于30萬(wàn)元)，對(duì)于規(guī)模較大鋼結(jié)構(gòu)及建筑工程設(shè)計(jì)與施工單位而言，單體工程規(guī)模小、造價(jià)低，設(shè)計(jì)年限一般不高于15年，予以的重視程度不夠，然而由于其數(shù)量多，對(duì)于廣告公司而言，其工程造價(jià)至關(guān)重要，因此當(dāng)前單立柱廣告牌的設(shè)計(jì)制作還難以達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求。

3)單立柱廣告牌雖然單體造價(jià)較低，但設(shè)計(jì)時(shí)涉及的知識(shí)面廣、特別是基礎(chǔ)抗傾覆設(shè)計(jì)計(jì)算十分復(fù)雜，加之地質(zhì)條件的千變?nèi)f化，使得當(dāng)前多數(shù)的單立柱廣告牌基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難以滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，在工程實(shí)踐中，特別是2004年臺(tái)風(fēng)中，在浙江有大量單立柱廣告牌因基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不安全 而傾覆便是血的教訓(xùn)。

4)對(duì)單立柱廣告牌結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)缺乏充分認(rèn)識(shí)，有相當(dāng)一部分客戶及廣告公司都認(rèn)為單立柱廣告牌的結(jié)構(gòu)重量是單立柱廣告牌設(shè)計(jì)的控制荷載，一般情況下這種認(rèn)識(shí)都是不符合實(shí)際的。風(fēng)荷載是單立柱廣告牌設(shè)計(jì)與制作的控制荷載，風(fēng)荷載的確定和合理計(jì)算亦是單立柱廣告牌設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一。

單立柱廣告牌設(shè)計(jì)依據(jù)

綜合結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)豐富的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，單立柱廣告牌的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)主要依據(jù)以下規(guī)范規(guī)程:

1)GB50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范

2)GBJ17鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

3)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范

4)JGJ/T16民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范

5)GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

6)GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范

7)GBJ135-90高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

8)《中華人民共和國(guó)廣告法》及國(guó)家、地方有關(guān)土地、規(guī)劃、市容管理等方面的法律、法規(guī)等規(guī)范性文件。

單立柱廣告牌一般分為兩面牌及三面牌兩種主要的牌面形式，其中的兩面牌由2個(gè)基本平行的牌面組成，主要適合于單條道路的兩側(cè)，有的考慮到車輛行駛的視覺(jué)效果，部分兩面牌的牌面設(shè)置成小幅度的角度。而三面牌主要用于道路交叉位置處。目前常用的單立柱廣告牌單面牌面尺寸主 要為18m×6m，也有5m×15m及7m×21m的牌面尺寸，在設(shè)計(jì)牌面尺寸時(shí)尚應(yīng)考慮地方市容管理等方面的規(guī)定，如上海市規(guī)定牌面尺寸不得大于6m×18m。

單立柱廣告牌的高度根據(jù)路面的高度而有所差異，國(guó)內(nèi)常用的高度一般為路面以上18m(自牌面頂部算起)，由于考慮到廣告效果，近幾年單立柱廣告牌的高度有逐步增加的趨勢(shì)，如上海地區(qū)當(dāng)前已較少采用18m的高度，總高度25m的單立柱廣告牌較為常見(jiàn)，有的甚至達(dá)到了三十多米高，其機(jī)構(gòu)形式可見(jiàn) 圖1:單立柱廣告牌上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)構(gòu)造示意圖

單立柱廣告牌的上部結(jié)構(gòu)主要由牌面與立柱組成。 其中的牌面結(jié)構(gòu)一般由型鋼焊接而成的鋼架與表面鐵皮組成，其作用是作為廣告發(fā)布的載體。其設(shè)計(jì)要求滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(fēng)荷載產(chǎn)生的傾覆力矩傳遞至基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，立柱的形式有鋼架結(jié)構(gòu)和單立柱結(jié)構(gòu)等形式，當(dāng)前主要以單立柱結(jié)構(gòu)為主，其設(shè)計(jì)要求滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防雷、防腐等要求。立柱的外徑一般為1m~1.2m，壁厚一般為10mm~12mm。

單立柱廣告牌的上部結(jié)構(gòu)需要定期的進(jìn)行刷漆保養(yǎng)，其上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)年限應(yīng)滿足廣告審批文件的要求，上部結(jié)構(gòu)主要是鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限不宜太長(zhǎng)，一般不宜超過(guò)15年。

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作質(zhì)量問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下方面:

1)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接不牢固，局部構(gòu)件掉落;

2)刷漆保養(yǎng)質(zhì)量不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致腐蝕嚴(yán)重、色澤難看;

3)牌面結(jié)構(gòu)不合理或焊接不牢固導(dǎo)致牌面扭曲;

4)牌面與立柱連接不牢固，導(dǎo)致牌面脫落;

單立柱廣告牌主要是指以獨(dú)立基礎(chǔ)高聳于道路兩側(cè)、機(jī)場(chǎng)、車站等人流較多場(chǎng)所的戶外廣告牌。

單立柱安結(jié)構(gòu)和實(shí)用效果的不同可分為，雙面單立柱和三面單立柱。如下圖所示:

其設(shè)計(jì)因地制宜，直觀而立體的表現(xiàn)廣告內(nèi)容.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下:

當(dāng)前常用的單立柱廣告牌的基礎(chǔ)型式主要有:自重式鋼筋混凝土基礎(chǔ)(包括鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)或鋼筋混凝土墩基礎(chǔ))、樁伐基礎(chǔ)及人工挖孔單樁基礎(chǔ)三種基礎(chǔ)型式。

自重式伐板基礎(chǔ)，包括鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)與鋼筋混凝土墩基礎(chǔ)，是通過(guò)大面積的開挖(一般挖深2-3m)，然后澆注大體積的鋼筋混凝土，通過(guò)預(yù)埋件與立柱連接，通過(guò)鋼筋混凝土底板及上覆土體的自重來(lái)抵抗來(lái)自廣告牌面的風(fēng)力作用。

這種基礎(chǔ)最大優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、方便、不需要大的施工設(shè)備，因而被廣泛采用，是當(dāng)前單立柱廣告牌的主要基礎(chǔ)形式。

當(dāng)前常用的基礎(chǔ)尺寸有:6m×6m×3(或4)m，8m×6m×2(3)m，12m×6m×2m。 這一基礎(chǔ)的最大缺點(diǎn)是采用抗風(fēng)能力小，非常不經(jīng)濟(jì)，基礎(chǔ)造價(jià)昂貴且占地面積大。

目前采用這一基礎(chǔ)形式的單立柱廣告牌設(shè)計(jì)制作中最大的問(wèn)題是:由于造價(jià)高，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，其抗風(fēng)能力一般均不能滿足規(guī)范約定的設(shè)計(jì)要求，抗風(fēng)能力低，因而在遇到大風(fēng)時(shí)可能傾覆，2004年溫州一帶大量單立柱廣告牌在臺(tái)風(fēng)中傾覆的主要是這一基礎(chǔ)型式。究其原因主要有以下4個(gè)方面:

1)基礎(chǔ)造價(jià)高，業(yè)主一般難以接受滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)造價(jià);

2)由于基礎(chǔ)抗傾覆設(shè)計(jì)計(jì)算涉及規(guī)范及知識(shí)面廣，設(shè)計(jì)者往往難以全面掌握風(fēng)荷載計(jì)算、水浮力計(jì)算、基礎(chǔ)抗風(fēng)能力計(jì)算及地基承載力計(jì)算等諸多方面的知識(shí)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算考慮的因素不充分，使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理。

3)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不但與廣告牌所屬區(qū)域的風(fēng)荷載有關(guān)，而且與基礎(chǔ)下部的地基土特性密切相關(guān)，一般的單立柱廣告牌設(shè)計(jì)難以提供準(zhǔn)確的巖土工程勘察報(bào)告，套用的基礎(chǔ)型式居多，地基土的性質(zhì)復(fù)雜多變，也是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理的主要原因之一。

4)當(dāng)前的設(shè)計(jì)依據(jù)往往以過(guò)去的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，過(guò)去設(shè)計(jì)的單立柱廣告牌未傾覆并不代表就能滿足設(shè)計(jì)要求，因?yàn)槿魏我豁?xiàng)設(shè)計(jì)均需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的考驗(yàn)及一定的安全儲(chǔ)備。

樁伐基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)主要由提供抗拔、抗壓工程樁提供承載力，通過(guò)樁頂?shù)男〕叽玟摻罨炷练グ瀹a(chǎn)生力矩抵抗風(fēng)荷載。 該種基礎(chǔ)形式的工程樁一般對(duì)稱分布，工程樁數(shù)量一般不低于4根。 該種基礎(chǔ)形式的最大優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)能力強(qiáng)。

當(dāng)前常用的工程樁型式主要有:鉆孔灌注樁、預(yù)制樁，最大的缺點(diǎn)是施工設(shè)備大，進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用高，加之對(duì)施工場(chǎng)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(guò)上海市鑒定的傘式自擴(kuò)錨擴(kuò)底樁新技術(shù)彌補(bǔ)了這一缺陷，為樁伐基礎(chǔ)在單立柱廣告牌基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制作中的應(yīng)用開辟了新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。

傘式自擴(kuò)錨是一種新的抗拔基礎(chǔ)形式，其原理是能象雨傘一樣地收起和撐開，該裝置在收起狀態(tài)下錨入土體，通過(guò)在土體表面處拉拔，使錨固端在深遠(yuǎn)土體中可以象雨傘一樣撐開，從而提供巨大抗拔、抗壓承載力。

傘式自擴(kuò)錨擴(kuò)底樁由于其獨(dú)特的創(chuàng)造性、新穎性及實(shí)用性，其科研及應(yīng)用成果已被《土木工程學(xué)報(bào)》、《巖土工程學(xué)報(bào)》等權(quán)威刊物所報(bào)道，當(dāng)前已在單立柱廣告牌基礎(chǔ)中有應(yīng)用。

傘式自擴(kuò)錨擴(kuò)底樁施工機(jī)械輕便，施工操作簡(jiǎn)單，因而其適應(yīng)性強(qiáng)、進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)底、工期快，單樁承載力高，因而工程造價(jià)低，同等條件下的基礎(chǔ)造價(jià)一般為自重式伐板基礎(chǔ)的40%~60%。

在上海等沿海風(fēng)力大的地區(qū)、軟土地基區(qū)域、結(jié)構(gòu)高度大的廣告牌尤為經(jīng)濟(jì)適用。一般單個(gè)廣告牌樁基礎(chǔ)造價(jià)為3-4萬(wàn)之間，且可提供的抗風(fēng)力矩為4000kN.m~6000kN.m之間。

人工挖孔樁由于施工設(shè)備少，工程造價(jià)低，近些年來(lái)在北方硬土地區(qū)也有所使用。

這一基礎(chǔ)型式一般包括1根人工挖孔樁，樁頂澆注有一承臺(tái)，以求共同抵抗風(fēng)荷載，而這一基礎(chǔ)型式一般純屬套用，缺乏計(jì)算依據(jù)。

從事巖土工作的工程師一般均知道，單樁的抗彎矩能力都是很低的，采用單樁抗傾覆設(shè)計(jì)原理上是不合理的，該種基礎(chǔ)型式在北方硬土地區(qū)之所以可以使用主要有2方面的原因，其一是土體強(qiáng)度很高，其二是只使用于風(fēng)力小的區(qū)域。該種基礎(chǔ)型式應(yīng)該有嚴(yán)格的使用條件，在以下情況下不可使用:

1)軟土地區(qū)不可使用，主要因?yàn)橐环矫孳浲恋貐^(qū)不能施工人工挖孔樁，其二是土體強(qiáng)度低，人工挖孔樁的的抗彎能力太小。

2)在風(fēng)力大的區(qū)域不能使用，主要原因是單樁不能提供足夠的抗風(fēng)彎矩。

3)在較高的廣告牌中不能使用，主要原因是較高的廣告牌抗風(fēng)要求高，單樁抗傾覆能力不能滿足設(shè)計(jì)要求。