大型鋼結構廣告牌的設計和施工特點(一)

1、大型鋼結構廣告牌的設計和施工特點 一 引言近年來 ,隨著我國改革開放的不斷深入 ,經(jīng)濟建設得到了迅速的開展 ,伴 隨而起的廣告業(yè)也日益興旺。因而 ,在廣告牌結構設計中 ,對其造型、規(guī) 模及效益等方面的要求也不斷提高。大型廣告牌屬永久性建筑物,其位置一般處在公共場所、繁華鬧市地帶,并且多數(shù)是建在已建建筑群中 ,因此,在滿足廣告效果的前提下 ,其結構的平安性尤其重要。 另外 ,其根底 工程的施工一般受鄰近已建建筑物的制約影響比擬大。本文根據(jù)某火 車站站前廣場兩側的廣告牌結構工程設計及實際施工的經(jīng)驗,對大型鋼結構廣告牌結構設計和施工特點作一些探討。工程概況該廣告牌位于 某火車站站前廣場東西兩側花壇內(nèi)

2、，花壇寬為3m,其一側為混凝土澆筑 的廣場,另一側為素混凝土路面。 根據(jù)現(xiàn)場鉆探資料 ,工程場地的土層自 上而下分為三層：表層為填土Qm1,層厚為2.52.7m,含碎磚塊、塊石 及有機質(zhì)等，其靜力觸探比貫入阻力 PS=0.83.65MPa承載力fk=60 80kPa壓縮模量ES=3.3.5MPa,該層填土土質(zhì)松軟，結構松散，軟硬不均, 強度低 ,未經(jīng)處理不宜作建筑物的根底持力層;第二層為粉質(zhì)粘土Qm1+p1層厚為0.32.0m,含少量的氧化鐵，其靜力觸探比貫入阻力PS=0.81.85MPa承載力 fk=90150kPa壓縮模量 ES=4.6.8MPa第 三層為粘土 Qm1+p1,位于離地面4m

3、以下，該層未鉆穿，土質(zhì)呈硬塑狀 態(tài),含大量的氧化鐵及鐵錳結核 ,其靜力觸探比貫入阻力 PS=3.48 5.10MPa承載力fk=250360kPa壓縮模量ES=10.15.0MPa該層粘土 分布面廣,厚度大,強度高,是良好的根底持力層。 工程場地內(nèi)的地下水類 型主要為埋藏于表層填土中的上層滯水 ,地下水主要受大氣降水及地表 水入滲補給 ,水位、水量均受氣候變化影響。網(wǎng)易設計要求該廣告牌由18m高的獨立鋼柱離地面12m后撐起6X 18m 的矩形鋼結構廣告燈箱。該地區(qū)根本風壓為w=0.3kN/m2,地震設防裂度 為 7 度。廣告牌結構設計 網(wǎng)易結構型式的選擇獨立鋼柱大型鋼結構廣告牌的主體結構,目前

4、常采用的形式有兩種：一種為T型,其主骨架由一根獨立鋼柱和上部一根橫向 主梁呈 T 型焊接而成 ,該體系主體結構受力明確 ,計算簡單 ,由立柱頂上 焊接一根橫梁形成固結于地基上的 T形剛架結構體系，廣告燈箱面板通 過各掛件及斜撐與 T 形剛架結構相連。另一種為桁架式 ,其主骨架由一 根獨立鋼柱和上部幾道相互平行的橫向主梁焊接而成,主梁之間由水平及斜向支撐連接 ,形成空間桁架體系 ,廣告燈箱直接掛靠在主骨架上。 網(wǎng)易經(jīng)過比選 ,該廣告牌結構型式采用桁架式。 其理由是 ：第一,廣告牌結 構的控制設計荷載是風載 ,風壓直接作用在面板上 ,再由面板傳至骨架 , 此時,在不同高程上的幾道主梁可把風載較均勻

5、地傳至立柱,因而可減小主梁與立柱連接處的應力集中 ;其次,平行式桁架結構主梁采用槽鋼 , 使結構外形平整 ,便于廣告面板掛靠 ,并可加強面板與主骨架的連接 ,從 而減小了面板的變形 ,以確保廣告面的感觀效果 ;第三 ,平行式桁架結構 , 可在每道主梁高程設置內(nèi)檢修梯 ,這樣給結構的維護、檢修及掛、卸廣 告布帶來了極大的方便 ,且保證了操作人員的人身平安 ;除此之外 ,平行 式桁架結構 ,形式簡潔、美觀 ,受力明確 ,節(jié)點構造簡單 ,施工方便 ,從而能 保證施工質(zhì)量。網(wǎng)易結構布置本工程采用獨立鋼結構圓柱 ,通過節(jié)點板在三個不同高程 搭焊三道橫向主梁 ,主梁之間設置橫隔梁和斜向支撐 ,形成空間桁架

6、受 力體系 ,主、橫梁間距主要考慮廣告面板骨架網(wǎng)格的布置 ,并使面板骨架 節(jié)點與主骨架節(jié)點相一致 ,以加強面板與主骨架的連接。廣告牌面板的 自身骨架掛焊在主體結構上 ,形成整體上部結構。 主梁選用槽鋼 ,其他構 件均選用角鋼 ,型號按構件的強度和變形條件選取。 鋼立柱截面的選取 除考慮其強度及穩(wěn)定性外 ,還要綜合考慮廣告牌整體尺寸協(xié)調(diào)及美觀等 方面的因素。結構分析網(wǎng)易荷載和荷載組合結構承受的主要荷載有 :1自重;2風荷載 ;3溫度荷 載;4檢修活載 ;5地震荷載。網(wǎng)易荷載組合有三類 :1根本組合 ;2特殊組合 ;3施工吊裝。 網(wǎng)易應力分析由于鋼立柱為壓彎構件 ,其承載力取決于柱的長細比、支 承

7、條件、截面尺寸以及作用于柱上的荷載等 ,計算說明 ,鋼立柱的承載力 一般由穩(wěn)定控制。上部結構的主梁可簡化為剛結或鉸結在鋼立柱上的 懸臂結構 ,主梁之間由橫梁及斜撐鉸結形成空間平行組合桁架。內(nèi)力計 算采用有限元程序在計算機上完成。根據(jù)鋼結構設計理論,對接焊縫在截面不減小的情況下 ,其強度可到達母材的強度 ,因而無需驗算焊縫應 力,但應嚴格檢查焊縫質(zhì)量及飽滿度。上部桁架桿件間的連接主要是角 焊縫焊縫承受桿件間的應力傳遞 ,其受力大小已由上部結構計算得出 , 對廣告牌之類結構 ,上部結構桿件受力一般不大 ,為施焊方便 ,可用圍焊 , 并統(tǒng)一取焊腳尺寸為 hf=10mm,可滿足標準要求；但對廣告牌面板

8、骨架 與主骨架掛點處焊接須逐一核算。變位控制網(wǎng)易廣告牌立柱高18m,在水平風載作用下會產(chǎn)生順風向水平位移，上部結構為懸臂桁架 ,在風載及自重作用下 ,懸臂端部也會產(chǎn)生相應的變 位,如果這些變位過大 ,將直接影響到廣告牌的使用及感觀效果 ,重要的 是,這些變位還將引起附加內(nèi)力 ,增大結構內(nèi)部的應力 ,降低結構的平安 性,為此,在廣告牌設計中應嚴格限制變位。根據(jù)?鋼結構設計標準? (GBJ17�88的規(guī)定，廣告牌水平向設計變位應控制在 10mm以內(nèi)為宜。 根底工程設計 網(wǎng)易根底型式及布置作為該類型廣告牌的根底型式主要有兩種:一種是平衡重力式 ,即上部荷載主要由大體積根底重力來平衡,開

9、挖方量大 ,混凝土用量也較多 ,但施工簡單 ,節(jié)省鋼材 ,適宜在土質(zhì)松軟且有開闊的施 工場地時利用。 另一種為樁基式 ,其中又以擴孔樁為主 ,該類根底可在施 工場地受限的情況下采用 ,其優(yōu)點是根底施工場面很小 ,混凝土用量僅 為平衡重力式根底的三分之一左右 ,但施工難度略有增大。網(wǎng)易由于本廣告牌建在某火車站站前廣場兩側花壇內(nèi)，花壇寬僅3m,假設 放坡開挖基坑 ,勢必破壞兩側的廣場混凝土地坪和水泥混凝土路面 ,其修復工程造價可觀 ,還可能破壞地下埋管 ,經(jīng)綜合比擬 ,選用了人工挖孔 擴底樁根底 ,使基坑開挖只限在花壇內(nèi)進行。 為了減小孔壁支護的困難 , 根底上部 4m 深范圍內(nèi) 表層填土和第二層粉質(zhì)粘土 不擴孔 ,采用直徑 為 1.5m 的圓孔 ;從 4m 深以下 第三層粘土 開始擴孔 ,以增大基底的受荷 面積，來滿足地基承載力要求?；撞捎梅叫?，尺寸為3X3m總孔深為6m, 根底底下設置十字正交齒墻 ,以增強根底的抗扭和抗剪切能力。樁根底 結構計算在樁根底結構計算中 ,采用 C 法和 m 法兩種計算方法。 結果表 明,兩種方法計算結果