单立柱广告牌承载力验算方法——3D3S建模与风荷载取值

现场检测量回来的数据，最终要落到承载力验算上。构件看着没问题、焊缝看着没问题，不代表真的安全，必须通过计算验证在最不利荷载组合下，每个构件的强度、稳定、刚度都满足要求。

单立柱广告牌是悬臂高耸结构，受力特点和房屋建筑不一样，风荷载起绝对控制作用。很多广告牌倒塌都是因为风荷载算小了，或者构件长细比太大失稳。

一、计算前准备工作

验算不能直接拿设计图纸建模，必须用现场实测的构件尺寸。巴中这座牌原设计立柱壁厚18mm，实测只有9.6mm；原设计角钢L75×5，实际是L63系列。如果按图纸算，结果偏于不安全。

建模前还要确定荷载参数。项目所在地巴中市某地区，基本风压取0.35kN/㎡，地面粗糙度B类。抗震设防6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震第一组。

恒载方面，顶面恒载0.15kN/㎡，钢构件自重程序自动计算。检修活载按规范取，雪荷载在四川大部分地区不大，一般不控制。

二、用什么软件算

户外钢结构广告牌常用的计算软件有3D3S、MTS、SAP2000等。巴中这个项目用的是3D3S，按实际检测参数建立三维空间模型。

建模时要注意，桁架节点按铰接还是刚接要符合实际构造。螺栓连接的铰接节点不要建成刚接，否则计算应力比偏小，结果偏于不安全。

牌面的风荷载怎么导算很关键。投影面积36.54㎡，迎风面和背风面的体型系数按规范取值，还要考虑阵风系数和高度变化系数。双面牌不是按两倍面积算，而是按单面投影考虑背风面吸力。

三、验算哪些指标

第一个是强度应力比。就是构件实际应力和钢材强度设计值的比值，小于1表示强度满足。Q235钢抗拉压强度设计值215N/mm²。

第二个是稳定应力比。钢结构构件大多是稳定控制，不是强度控制。尤其是长细比较大的压杆，失稳破坏先于强度破坏。稳定应力比也要小于1。

第三个是长细比。这是刚度指标，限制构件太柔。受压构件长细比一般不超过150，受拉构件不超过350。长细比太大，风一吹晃得厉害，人站在下面都能感觉到。

第四个是挠度。就是牌面在风荷载下的水平位移，不能太大，否则螺栓和焊缝容易疲劳。

巴中这座牌验算下来，所有构件的长细比、应力比、稳定比、挠度都满足规范要求。虽然构件比设计小，但因为Q235钢强度足够，实际荷载下应力水平不高，安全储备充足。

四、什么情况需要加固

验算结果中，应力比在0.95以下的，正常使用；0.95~1.0之间的，观察使用，定期复测；超过1.0的，必须加固或更换构件。

长细比超标的，一般是杆件太细长，可以增加支撑点减小计算长度，或者换大截面杆件。

稳定不够的，优先考虑加大截面，比如在角钢背面贴焊一条角钢形成组合截面，比换杆件方便。

挠度太大的，说明整体刚度不足，需要加大立柱截面或者增加拉索。

6度抗震区的低矮单立柱广告牌，地震作用通常不起控制作用，风荷载组合起控制作用。但如果是8度区（比如雅安、攀枝花部分区域）或者高度超过20m的大型广告牌，地震作用就不能忽略了。

涉及房屋安全问题时，建议委托具有相应检测资质及CMA资质的正规检测机构开展现场检测，并结合检测结果制定维修或加固方案。