專利名稱：一種抗強風廣告牌的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廣告牌，尤其涉及一種安裝在強風高發區的高速公路、鐵路兩旁，能夠有效避免風載荷對之造成的破壞的大型戶外廣告牌。
背景技術：
隨著我國改革開放的不斷深入與經濟建設的迅速發展，大型鋼結構商業廣告牌的建設得到了長足的發展，為商業及經濟的發展起到了不可磨滅的推動作用。一般廣告牌多設置于城市人流量大的繁華地帶和各交通主干道及高速公路出入口等地，雖然這樣能夠充分發揮廣告宣傳效應，但是對周邊區域人民生命及財產安全造成了潛在的威脅。近年來，廣告牌被大風刮倒而砸人、毀物的事件常有發生，有時甚至會造成嚴重的人員傷亡。廣告牌結構的豎向一般僅承受自重荷載，相對較小；但在風力作用下，其水平荷載卻可能很大。這一點可以通過理論分析證明。風壓是垂直于氣流方向的平面所承受的風的壓力。根據伯努利方程，風的動壓為Wp = O. 5r0V2(l)式中，Wp為風壓，kN/m2 ；r0為空氣密度，kg/m3 ；V為風速，m/s。由于空氣的重度r為r = r0g因而⑴式可變為Wp = O. 5rV2/g ⑵在標準狀態下(氣壓1013hPa，溫度15°C)，r = 0.01225kN/m3，45° N的重力加速度g = 9. 8m/S2,帶入⑵式,得Wp = V/1600(3)一般將(3)式作為用風速估計的風壓的通用公式。如10級大風相當于風速24. 5 28. 4m/s，取風速上限28. 4m/s，得Wp = O. 5kN/m2,每平方米廣告牌承受了 50kg質量的力。相當于將廣告牌水平放置時每平方米展板上承載一個成年人的重量。由上可知，風荷載的作用相當之大。對于廣告牌此類高聳結構物來說，水平荷載(主要是風載)成為結構承受的主要荷載。2003年7月，中國工程建設標準化協會就頒布了《戶外廣告設施鋼結構技術規程》CECS148 :2003，對戶外廣告牌的安裝與維護進行了詳細的規定與說明。《戶外廣告設施鋼結構技術規程》指出導致戶外廣告牌成為殺手的兩方面原因一是廣告牌地基失穩；二是剛性架構的脆裂與老化。現階段，我國加固廣告牌的方法主要分兩類一是擴基礎、打深樁；二是加大結構受力截面、增補撐桿和支點。從理論出發，這些措施都是有效的，但它們存在一個共同的不足，即增加了廣告牌的造價，缺乏經濟性。已有調查研究表明，大量的廣告牌構件存在尺寸過小、廣告牌立柱或撐桿抗力過弱等問題，因而造成了廣告牌的整體或局部失穩。大部分鋼構件的截面尺寸均小于國家相關技術標準，且廣告公司不能夠提供廣告牌所用材料的合格證明或檢測報告。可見，廣告公司由于對利潤的考慮，往往只重視廣告牌所帶來的宣傳效應，而對廣告牌的穩定性與安全性，則抱有僥幸心理。因此，改善結構的抗風性能，提高其抗風安全性至關重要。 風荷載是隨機的，單方面通過增加工程材料用量來保證高聳結構在使用期內可以抵抗罕見大風，實際施行起來會遇到多方面的困難；因此設計一種既能夠保證廣告牌結構“小風不壞，中風可修，大風不倒”，又能夠減輕廣告牌重量，降低工程造價，使得戶外大型廣告牌的安全性、經濟性及廣告宣傳效應達到統一的新型抗強風廣告牌十分必要。

實用新型內容發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種安裝在強風高發區的高速公路、鐵路兩旁，可有效避免野外空曠地區不同方向、不同等級的風荷載對之破壞，且抗風能力強、穩定性能好、運輸方便、安全經濟、防塌落的大型戶外廣告牌。技術方案為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種抗強風廣告牌，包括牌頭和立柱，所述牌頭包括展板和展板支架，所述展板包括一塊以上子展板，在每一個子展板的中軸線上設有一根鋼管(比如通過螺栓結構將鋼管與子展板固定起來)，在展板支架上設有安裝軸，子展板通過鋼管套裝在展板支架上的安裝軸上，所述鋼管與驅動電機的輸出軸相連接，所述驅動電機與隨風轉向控制器相連接。由于風荷載是可變作用，風荷載對廣告牌的作用與廣告牌的迎風面積直接相關；雖然施加在廣告牌上的單位面積風荷載是由風荷載的基本參數所決定的，但是可以通過調節展板方位角的方法減少廣告牌的迎風面積，從而降低整個廣告牌所受到的風荷載。當遇到強臺風來襲時，可利用氣象部門發布的臺風信息，或者利用在廣告牌附近安裝的風速儀等的監測信息來進行預警，并對廣告牌的隨風轉向控制器發布指令，以調節廣告牌子展板的方位角至最佳位置。在本實用新型的結構中，子展板能夠根據隨風轉向控制器接收到的風向信息沿軸向轉動，減少子展板承受的風壓；同時，展板可由一系列形狀面積都相同的子展板構成，便于批量加工生產，減少生產成本。 上述結構中每一個子展板可以由一個驅動電機控制。亦可以將子展板分成若干組，每一組子展板可以由一個驅動電機控制。還可以將所有子展板通過一個驅動電機控制；采取這種設計時，可以將子展板并排安裝成一橫排，所述鋼管位于豎直方向，在鋼管的兩端固定有齒輪，所有固定在鋼管上端的齒輪安裝在一條鏈條上，所有固定在鋼管下端的齒輪安裝在另一條鏈條上，將鏈條與驅動電機的輸出軸相連接；這樣通過鏈條與齒輪的傳動，就可以帶動子展板隨驅動電機輸出軸轉動了 ；當然傳動方式也不限于鏈條與齒輪配合的傳動方式，亦可以采用皮帶傳動、齒輪組傳動等方式。現有的展板支架一般包括由弦桿構成的上橫梁與下橫梁，在豎直面上形成相互平行的桁架結構，上橫梁和下橫梁的中部固定在立柱上形成懸臂梁結構，安裝軸固定在上橫梁和/或下橫梁上。基于現有的展板支架結構，作為對本實用新型穩定性的一種改進，本實用新型的廣告牌還可以包括兩根預應力鋼絞線，分別記為A鋼絞線和B鋼絞線，并且在上橫梁的兩端分別設有A錨固端和B錨固端；所述兩根預應力鋼絞線貫穿立柱直至其頂部，之后沿上橫梁橫向延伸，并貫穿鋼管的連接端，其中A鋼絞線和B鋼絞線的一端錨固在地基上，A鋼絞線的另一端錨固在A錨固端上，B鋼絞線錨的另一端錨固在B錨固端上；這樣兩根預應力鋼絞線分別貫穿了地基、立柱、上橫梁和各個鋼管的連接端，使本實用新型的廣告牌具備了防塌落功能，在保持立柱的穩定性的同時改善了上橫梁與立柱的整體受力能力，并且在局部結構方式破壞后能夠防止廣告牌的直接塌落，提高了安全性。這種提高穩定性的措施在長細比較大的結構中應用較多，例如用于氣象測試的風速儀塔架通常通過設置這種鋼絞線來增強其穩定性能；同樣，在水平面內通過上部結構的合理設置高強預應力鋼鉸線亦能夠提高廣告牌結構的整體穩定性。作為對本實用新型的一種改進，在子展板上還可以設有開孔；已有研究表明，中央開孔將顯著降低結構所受風荷載，這種抗風設計思想已經在大跨度橋梁工程的主梁、大型結構的幕墻、大跨屋蓋結構等領域得到廣泛應用；因此在廣告牌的子展板上均勻開設圓孔將增強其透風功能，有效降低風荷載對廣告牌的作用。所述開孔為均勻分布在子展板上的圓形開孔；將開孔設計為圓形可以降低邊緣應力集中所致的不良影響，在每塊子展板上可以設計四個圓形開孔。安裝和運輸通常是大型工程結構需要面臨的難題之一，也是廣告牌設計中需要認真考慮的問題。借鑒大型工程結構(如預制梁、板、樓蓋等)已有的安裝和運輸思想，本實用新型的廣告牌采用了化整為零的設計思路，不論是上橫梁、下橫梁、單塊子展板的尺寸與原來相比都大幅減小；且減小廣告牌迎風面的設計方法降低了立柱的重量，這些優點都增強了本實用新型的現場安裝功能，便于廣告牌各部件的獨立運輸到位，就地安裝。有益效果本實用新型提供的抗強風廣告牌，通過對廣告牌結構設計，以及在展板上均勻分布圓形開孔、隨風轉向控制器以及防塌落裝置的設置，保證了廣告牌結構在“小風不壞，中風可修，大風不倒”的前提下，減輕了廣告牌重量，降低了工程造價，并且提高了廣告牌的穩定性，還能夠避免上部結構各組成部件在廣告牌破壞之后直接落至地面而砸傷行人和車輛，有效降低事故嚴重程度。顯然，該新型戶外廣告牌的安全性、經濟性及廣告宣傳效應達到統一。由于其具有抗風能力強，穩定性能好，運輸方便，防塌落等諸多優點，隨著國民經濟和交通基礎設施建設的迅速發展，該新型抗強風廣告牌必將廣泛應用于大型鋼結構廣告牌的建設當中，并能夠產生顯著的經濟和社會效益。

圖I為本實用新型的正視結構示意圖；圖2為本實用新型的俯視結構示意圖；圖3為本實用新型的左視結構示意圖；圖4為本實用新型在子展牌受風力轉向后的正視結構示意圖；圖5為本實用新型在子展牌受風力轉向后的俯視結構示意圖；圖6為本實用新型在子展牌受風力轉向后的左視結構示意圖；圖7為本實用新型結構中兩根預應力鋼絞線走向示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如圖I 7所示，為一種抗強風廣告牌，該廣告牌包括牌頭I、立柱2和兩根預應力鋼絞線7，所述牌頭I包括展板和展板支架；所述展板支架包括由弦桿8構成的上橫梁5和下橫梁6，在上橫梁5和下橫梁6位置處設有安裝軸；所述展板包括三塊并排放置的子展板3，在每一塊子展板3的中軸線上各設有一根鋼管4 ;子展板3通過鋼管4套裝在展板支架上的安裝軸上；在每一個子展板3上均有開有四個圓形開孔13。在鋼管4的兩端固定有齒輪11，所有固定在鋼管4上端的齒輪安裝在一條鏈條10上，所有固定在鋼管4下端的齒輪安裝在另一條鏈條10上，所述鏈條10與驅動電機9的輸出軸相連接，所述驅 動電機9與隨風轉向控制器12相連接；所述驅動電機9和隨風轉向控制器12固定在展板支架上。所述兩根預應力鋼絞線7，分別記為A鋼絞線和B鋼絞線，在上橫梁5的兩端分別設有A錨固端14和B錨固端15 ;所述兩根預應力鋼絞線7貫穿立柱2直至其頂部，之后沿上橫梁5橫向延伸，并貫穿鋼管4的連接端，其中A鋼絞線和B鋼絞線的一端錨固在地基上，A鋼絞線的另一端錨固在A錨固端14上，B鋼絞線錨的另一端錨固在B錨固端15上。下面對該廣告牌的工作原理做進一步的說明在一般天氣條件下，風荷載作用較小，各子展板3上均勻分布圓形開孔13，使得子展板3具有一定起到了透風性能，可以有效降低風荷載對廣告牌的作用。設計時在每塊子展板3上均勻地布置了四個圓形開孔13，開孔的圓形設計可降低邊緣應力集中造成的不利影響。當遇到強臺風來襲時，首先由氣象部門提供臺風的風力、風向等主要參數，并將信息傳輸到公路及鐵路沿線各大型戶外廣告牌進行處理，廣告牌上需設立一個信息接收及處理裝置，即隨風轉向控制器12，在收到臺風信息后，準確調整廣告牌各子展板3的迎風方位角，使得所有子展板3的方位與主風向保持平行，從而達到盡可能減小廣告牌迎風面積的目的。因為鋼管4是展板支架與各子展板3連接的關鍵部件，故采用強度高防腐蝕性能好的不銹鋼材料，提高結構的安全性。隨風轉向控制器12對子展板3方位角的調節，首先由隨風轉向控制器12接收來自于氣象部門強風信息的輸入信號，經過系統邏輯處理之后啟動和停止驅動電機9，驅動電機9使得位于上橫梁5、下橫梁6位置處的鏈條10啟動，鏈條10的傳動帶動了所有活動鋼管4端部的齒輪11旋轉，使得各活動鋼管4得以沿軸向轉動，讓各自控制的子展板3產生一個與主風向平行的方位角。在水平面內，通過在立柱2相對的兩側各設置一根高強預應力鋼鉸線7來提高廣告牌的整體穩定性。兩個高強預應力鋼鉸線7從地基部分錨固端作為起始端，沿立柱2兩側豎直布置至立柱頂端，再分別沿著上橫梁5向其兩側延伸至梁的兩端進行錨固(A鋼絞線與A錨固端14相錨固，B鋼絞線錨與B錨固端15相錨固)，其間連接各活動鋼管4的連接端、立柱2以及上橫梁5，能夠避免牌頭I的各部件在廣告牌發生破壞之后直接落至地面而砸傷行人和車輛。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種抗強風廣告牌，包括牌頭(I)和立柱(2)，所述牌頭(I)包括展板和展板支架，其特征在于所述展板包括一塊以上子展板(3)，在每一個子展板(3)的中軸線上設有一根鋼管(4)，在展板支架上設有安裝軸，子展板(3)通過鋼管(4)套裝在展板支架上的安裝軸上，所述鋼管(4)與驅動電機(9)的輸出軸相連接，所述驅動電機(9)與隨風轉向控制器(12)相連接。
2.根據權利要求I所述的抗強風廣告牌，其特征在于所述子展板(3)并排安裝成一橫排，所述鋼管(4)位于豎直方向，在鋼管(4)的兩端固定有齒輪(11)，所有固定在鋼管(4)上端的齒輪安裝在一條鏈條(10)上，所有固定在鋼管(4)下端的齒輪安裝在另一條鏈條(10)上，所述鏈條(10)與驅動電機(9)的輸出軸相連接。
3.根據權利要求I所述的抗強風廣告牌，其特征在于該廣告牌還包括兩根預應力鋼絞線(7)，分別記為A鋼絞線和B鋼絞線，所述展板支架包括上橫梁(5)，在上橫梁(5)的兩端分別設有A錨固端(14)和B錨固端(15);所述兩根預應力鋼絞線(7)貫穿立柱(2)直至其頂部，之后沿上橫梁(5)橫向延伸，并貫穿鋼管(4)的連接端，其中A鋼絞線和B鋼絞線的一端錨固在地基上，A鋼絞線的另一端錨固在A錨固端(14)上，B鋼絞線錨的另一端錨固在B錨固端(15)上。
4.根據權利要求I所述的抗強風廣告牌，其特征在于所述子展板(3)上設有開孔(13)。
5.根據權利要求4所述的抗強風廣告牌，其特征在于所述開孔(13)為均勻分布在子展板(3)上的圓形開孔。
專利摘要本實用新型公開了一種抗強風廣告牌，包括牌頭和立柱，牌頭包括展板和展板支架，展板包括一塊以上子展板，在每一個子展板的中軸線上設有一根鋼管，在展板支架上設有安裝軸，子展板通過鋼管套裝在展板支架上的安裝軸上，所述鋼管與驅動電機的輸出軸相連接，所述驅動電機與隨風轉向控制器相連接。本實用新型提供的廣告牌，通過子展牌結構設計，以及在在展板上均勻分布圓形開孔、隨風轉向控制器以及防塌落裝置的設置，保證了廣告牌結構在“小風不壞，中風可修，大風不倒”的前提下，減輕了廣告牌重量，降低了工程造價，并且提高了廣告牌的穩定性，還能夠避免上部結構各組成部件在廣告牌破壞之后直接落至地面而砸傷行人和車輛，有效降低事故嚴重程度。
文檔編號G09F15/00GK202363062SQ20112049496
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者牛杰, 王浩, 祝譚雍 申請人:東南大學