户外巨型广告牌匾风力预警等级研究

姚毅 刘扬

摘 要：文中针对基于物联网技术下的户外巨型广告牌匾防倾倒系统没有明确的预警等级，管理人员不容易判断当前户外巨型广告牌匾风险等级等问题，使用SAP2000軟件建立户外巨型广告牌匾牌模型，根据不同风速计算求出风荷载系数，通过模拟风荷载来对模型进行受力分析，观察对模型产生的影响，对位移等数值进行计算求出倾斜角度，从而制定出户外巨型广告牌匾的风力预警等级：风速达到14 m/s，系统发出蓝色预警;风速达到16 m/s，系统发出黄色预警;风速达到19.5 m/s，系统发出橙色预警;风速达到26.5 m/s，系统发出红色预警。

关键词：物联网;防倾倒系统;智慧城市;监测预警;风荷载模拟;风力预警等级

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）02-00-04

0 引 言

随着我国经济稳定快速发展，城镇化的水平和速度都有很大的提高，商业区增多的同时使得户外巨型广告牌匾的数量也随之增加。而这些户外巨型广告牌匾实际存在非常大的安全隐患，政府部门早已开始重视相关监管、巡查工作。传统的户外巨型广告牌匾监管方式往往以人工巡查为主，十分耗费人力物力，而且发现问题不及时，无法实时监测[1]。目前基于物联网技术，一些相关的广告牌管理系统已经投入使用，但是很多系统在预测功能上较为薄弱，无法提前预测户外巨型广告牌匾可能出现的险情。

文献[2]提到关于风电塔筒倾斜沉降信息预警的方法，使用视频监控电力工程建设过程中可能出现的安全预警，对户外巨型广告牌匾的管理方式有一定启发。文献[3]通过视频监控户外广告牌，但还有发现问题不够及时、视频存储占用空间大等问题。文献[4-5]提出根据倾角来判断户外广告牌状态的方式，并且设计了管理系统对广告牌进行监测，系统可以给监管人员发出报警短信，但并无预警功能。文

献[6-7]研究了风荷载对大型单立柱双面广告牌、大型单立柱三面广告牌所造成的影响，进行了风洞试验等，科学地分析了不同风荷载下对户外巨型广告牌匾可能造成的破坏，证明了风力是户外巨型广告牌匾出现险情的主要原因之一，但并没有应用到相关系统中。文献[8]对户外巨型广告牌匾管理系统报警功能进行了优化，增加了防止误报警的算法。

本文通过模拟分析不同风荷载对户外巨型广告牌匾的影响，分析可能造成险情的风速大小，从而制定了针对户外巨型广告牌匾的风力预警等级，让普通监管人员也可以根据实时风力准确预判户外巨型广告牌匾状态，从而更好地避免广告牌倾倒可能造成的险情。

2 模拟分析

采用SAP2000软件建立户外巨型广告牌匾模型并分析，操作流程如图2所示。

2.1 模型建立

结合实际户外巨型广告牌匾，设定支撑结构选用

Q235型钢材，角钢为70×70×0.5，面板采用铝板，型号为6061 T6，其厚度[12]设定为1 mm，底部添加节点约束，绘制模型结构为8 m×5 m×0.5 m，如图3所示。

2.2 荷载模拟

首先定义荷载模式，选择类型为Wind、自动侧向荷载模式为Chinese 2002。在修改侧向荷载模式中输入基本风压为0.465，地面粗糙度为C类。运行的荷载工况中选择设置好的Wind为Run，其余不进行工况模拟运行，如图4所示。

2.3 倾角计算

由模拟图可知，最大位移发生在户外巨型广告牌匾顶部的两端，位移约为0.118 m。设定户外巨型广告牌匾高度为5 m，但由图6可知：随高度的增加，模型弯曲程度也在不断变大，所以在计算时不应直接选择广告牌匾高度。在选取了合适的高度后，计算得到最大倾斜角度为arctan（0.118/2）=3.38°。

3 风力预警等级定制

按照第2节的方式，代入图1计算的风速与风压多次进行模拟分析，得出不同风速下广告牌匾的形变位移量，风速与户外巨型广告牌匾倾角关系如图9所示。

在《户外广告设施钢结构技术规程》中对顶点水平位移有如下规定：在标准风荷载的作用下，户外巨型广告牌匾顶点的水平位移不应超过离地高度的1/100，转换成角度为arctan（0.05/2）=1.43°。

根据基于倾角传感器的巨型广告牌匾监测文中的倾角预警等级角度：2.1°为黄色预警;3.15°为橙色预警;6.47°为红色预警。本研究沿用该成果，反推出造成此角度的风速表如表1所示。

由表1可得：在系统中设定风速达到14 m/s，系统发出蓝色预警;风速达到16 m/s，系统发出黄色预警;风速达到19.5 m/s，系统发出橙色预警;风速达到26.5 m/s，系统发出红色预警。

4 结 语

目前运用物联网技术对户外巨型广告牌匾进行监管的应用越来越多，建立了很多相应的管理系统，但是对大型户外广告牌可能出现危险情况的报警、预警功能一直不够准确。本研究针对风速这一影响广告牌安全的主要因素进行模拟分析，设定风力预警等级表，普通监管人员也可以根据实时采集的风速数据对当前广告牌安全状态进行判断，从而提早发现可能出现的险情，能有效降低广告牌可能出现倾倒等危险情况的概率。

本研究目前还存在很多不足。第一，模拟对象尺寸为8 m×5 m×0.5 m，建模基于落地式大型户外广告牌，但并不适用于更大尺寸、离地更高大型单立柱广告牌、大型独立柱三面广告牌等。第二，建模选取的材料、连接方式等只为本系统针对的户外大型广告牌，并无普遍性，其他非正规、选取材料不同的广告牌可能无法适用。综上所述，本研究所确立的风力预警等级表还存在一定局限性，但是本文所提的等级制定思路方法希望可以为以后更加完善的大型户外广告牌风力预警等级标准提供借鉴。

参 考 文 献

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