大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的設(shè)計(jì)和施工

1、大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn)近年來(lái),隨著我國(guó)改革開(kāi)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。因而,在廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,對(duì)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(chǎng)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(jié)構(gòu)的安全性尤其重要。另外,其基礎(chǔ)工程的施工一般受鄰近已建建筑物的制約影響比較大。本文根據(jù)某火車站站前廣場(chǎng)兩側(cè)的廣告牌結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)及實(shí)際施工的經(jīng)驗(yàn),對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn)作一些探討。工程概況該該廣告牌牌位于某某火車站站站前廣廣場(chǎng)東西西兩側(cè)花花壇內(nèi),花壇寬寬為3m,其一側(cè)

2、側(cè)為混凝凝土澆筑筑的廣場(chǎng)場(chǎng),另一側(cè)側(cè)為素混混凝土路路面。根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)鉆探資資料,工程場(chǎng)場(chǎng)地的土土層自上上而下分分為三層層:表層為為填土(Qmm1),層厚為2.52.77m,含碎磚磚塊、塊塊石及有有機(jī)質(zhì)等等,其靜力力觸探比比貫入阻阻力PS=0.8833.665MPPa,承載力fk=6080kkPa,壓縮模模量ES=3.003.55MPaa,該層填填土土質(zhì)質(zhì)松軟,結(jié)構(gòu)松松散,軟硬不不均,強(qiáng)度低,未經(jīng)處處理不宜宜作建筑筑物的基基礎(chǔ)持力力層;第二層層為粉質(zhì)質(zhì)粘土(Qmm1+pp1),層厚為0.32.00m,含少量量的氧化化鐵,其靜力力觸探比比貫入阻阻力PS=0.8831.885MPPa,承載力fk=9

3、01500kPaa,壓縮模模量ES=4.556.88MPaa;第三層層為粘土土(Qmm1+pp1),位于離離地面4m以下,該層未未鉆穿,土質(zhì)呈呈硬塑狀狀態(tài),含大量量的氧化化鐵及鐵鐵錳結(jié)核核,其靜力力觸探比比貫入阻阻力PS=3.4485.110MPPa,承載力fk=25003600kPaa,壓縮模模量ES=10.515.0MPPa,該層粘粘土分布布面廣,厚度大,強(qiáng)度高,是良好好的基礎(chǔ)礎(chǔ)持力層層。工程程場(chǎng)地內(nèi)內(nèi)的地下下水類型型主要為為埋藏于于表層填填土中的的上層滯滯水,地下水水主要受受大氣降降水及地地表水入入滲補(bǔ)給給,水位、水水量均受受氣候變變化影響響。設(shè)計(jì)要求該該廣告牌牌由18m高的獨(dú)獨(dú)立鋼柱柱

4、離地面面12m后撐起6118m的矩形形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)廣告燈燈箱。該該地區(qū)基基本風(fēng)壓壓為w=00.3kkN/mm2,地震設(shè)設(shè)防裂度度為7度。廣告牌結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式的的選擇獨(dú)獨(dú)立鋼柱柱大型鋼鋼結(jié)構(gòu)廣廣告牌的的主體結(jié)結(jié)構(gòu),目前常常采用的的形式有有兩種:一種為T型,其主骨骨架由一一根獨(dú)立立鋼柱和和上部一一根橫向向主梁呈呈T型焊接接而成,該體系系主體結(jié)結(jié)構(gòu)受力力明確,計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)單,由立柱柱頂上焊焊接一根根橫梁形形成固結(jié)結(jié)于地基基上的T形剛架架結(jié)構(gòu)體體系,廣告燈燈箱面板板通過(guò)各各掛件及及斜撐與與T形剛架架結(jié)構(gòu)相相連。另另一種為為桁架式式,其主骨骨架由一一根獨(dú)立立鋼柱和和上部幾幾道相互互平行的的橫向主主梁焊接接而

5、成,主梁之之間由水水平及斜斜向支撐撐連接,形成空空間桁架架體系,廣告燈燈箱直接接掛靠在在主骨架架上。經(jīng)過(guò)比選,該廣告告牌結(jié)構(gòu)構(gòu)型式采采用桁架架式。其其理由是是:第一,廣告牌牌結(jié)構(gòu)的的控制設(shè)設(shè)計(jì)荷載載是風(fēng)載載,風(fēng)壓直直接作用用在面板板上,再由面面板傳至至骨架,此時(shí),在不同同高程上上的幾道道主梁可可把風(fēng)載載較均勻勻地傳至至立柱,因而可可減小主主梁與立立柱連接接處的應(yīng)應(yīng)力集中中;其次,平行式式桁架結(jié)結(jié)構(gòu)主梁梁采用槽槽鋼,使結(jié)構(gòu)構(gòu)外形平平整,便于廣廣告面板板掛靠,并可加加強(qiáng)面板板與主骨骨架的連連接,從而減減小了面面板的變變形,以確保保廣告面面的感觀觀效果;第三,平行式式桁架結(jié)結(jié)構(gòu),可在每每道主梁梁高程

6、設(shè)設(shè)置內(nèi)檢檢修梯,這樣給給結(jié)構(gòu)的的維護(hù)、檢檢修及掛掛、卸廣廣告布帶帶來(lái)了極極大的方方便,且保證證了操作作人員的的人身安安全;除此之之外,平行式式桁架結(jié)結(jié)構(gòu),形式簡(jiǎn)簡(jiǎn)潔、美美觀,受力明明確,節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單單,施工方方便,從而能能保證施施工質(zhì)量量。結(jié)構(gòu)布置本本工程采采用獨(dú)立立鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)圓柱,通過(guò)節(jié)節(jié)點(diǎn)板在在三個(gè)不不同高程程搭焊三三道橫向向主梁,主梁之之間設(shè)置置橫隔梁梁和斜向向支撐,形成空空間桁架架受力體體系,主、橫橫梁間距距主要考考慮廣告告面板骨骨架網(wǎng)格格的布置置,并使面面板骨架架節(jié)點(diǎn)與與主骨架架節(jié)點(diǎn)相相一致,以加強(qiáng)強(qiáng)面板與與主骨架架的連接接(見(jiàn)圖1)。廣告告牌面板板的自身身骨架掛掛焊在主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)

7、上,形成整整體上部部結(jié)構(gòu)。主主梁選用用槽鋼,其他構(gòu)構(gòu)件均選選用角鋼鋼,型號(hào)按按構(gòu)件的的強(qiáng)度和和變形條條件選取取。鋼立立柱截面面的選取取,除考慮慮其強(qiáng)度度及穩(wěn)定定性外,還要綜綜合考慮慮廣告牌牌整體尺尺寸協(xié)調(diào)調(diào)及美觀觀等方面面的因素素。結(jié)構(gòu)分析荷載和荷載載組合結(jié)結(jié)構(gòu)承受受的主要要荷載有有:1)自重;2)風(fēng)荷載;3)溫度荷荷載;4)檢修活活載;5)地震荷荷載。荷載組合有有三類:1)基本組組合;2)特殊組組合;3)施工吊吊裝。應(yīng)力分析由由于鋼立立柱為壓壓彎構(gòu)件件,其承載載力取決決于柱的的長(zhǎng)細(xì)比比、支承承條件、截截面尺寸寸以及作作用于柱柱上的荷荷載等,計(jì)算表表明,鋼立柱柱的承載載力一般般由穩(wěn)定定控制。上

8、部結(jié)構(gòu)的的主梁可可簡(jiǎn)化為為剛結(jié)或或鉸結(jié)在在鋼立柱柱上的懸懸臂結(jié)構(gòu)構(gòu),主梁之之間由橫橫梁及斜斜撐鉸結(jié)結(jié)形成空空間平行行組合桁桁架。內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算采用有有限元程程序在計(jì)計(jì)算機(jī)上上完成。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)理理論,對(duì)接焊焊縫在截截面不減減小的情情況下,其強(qiáng)度度可達(dá)到到母材的的強(qiáng)度,因而無(wú)無(wú)需驗(yàn)算算焊縫應(yīng)應(yīng)力,但應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格檢查查焊縫質(zhì)質(zhì)量及飽飽滿度。上上部桁架架桿件間間的連接接主要是是角焊縫縫焊縫承受桿桿件間的的應(yīng)力傳傳遞,其受力力大小已已由上部部結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算得出出,對(duì)廣告告牌之類類結(jié)構(gòu),上部結(jié)結(jié)構(gòu)桿件件受力一一般不大大,為施焊焊方便,可用圍圍焊,并統(tǒng)一一取焊腳腳尺寸為為hf=10mmm,可滿足足規(guī)范要要求;但

9、對(duì)廣廣告牌面面板骨架架與主骨骨架掛點(diǎn)點(diǎn)處焊接接須逐一一核算。變位控制廣告牌立柱柱高18mm,在水平平風(fēng)載作作用下會(huì)會(huì)產(chǎn)生順順風(fēng)向水水平位移移,上部結(jié)結(jié)構(gòu)為懸懸臂桁架架,在風(fēng)載載及自重重作用下下,懸臂端端部也會(huì)會(huì)產(chǎn)生相相應(yīng)的變變位,如果這這些變位位過(guò)大,將直接接影響到到廣告牌牌的使用用及感觀觀效果,重要的的是,這些變變位還將將引起附附加內(nèi)力力,增大結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)部部的應(yīng)力力,降低結(jié)結(jié)構(gòu)的安安全性,為此,在廣告告牌設(shè)計(jì)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格限制制變位。根根據(jù)鋼鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范(GBBJ177888)的規(guī)定,廣告牌牌水平向向設(shè)計(jì)變變位應(yīng)控控制在10mmm以內(nèi)為為宜。基礎(chǔ)工程設(shè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)型式及及布置作作為該類類型廣告

10、告牌的基基礎(chǔ)型式式主要有有兩種:一種是是平衡重重力式,即上部部荷載主主要由大大體積基基礎(chǔ)重力力來(lái)平衡衡,開(kāi)挖方方量大,混凝土土用量也也較多,但施工工簡(jiǎn)單,節(jié)省鋼鋼材,適宜在在土質(zhì)松松軟且有有開(kāi)闊的的施工場(chǎng)場(chǎng)地時(shí)利利用。另另一種為為樁基式式,其中又又以擴(kuò)孔孔樁為主主,該類基基礎(chǔ)可在在施工場(chǎng)場(chǎng)地受限限的情況況下采用用,其優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是基礎(chǔ)礎(chǔ)施工場(chǎng)場(chǎng)面很小小,混凝土土用量?jī)H僅為平衡衡重力式式基礎(chǔ)的的三分之之一左右右,但施工工難度略略有增大大。由于本廣告告牌建在在某火車車站站前前廣場(chǎng)兩兩側(cè)花壇壇內(nèi),花壇寬寬僅3m,若放坡坡開(kāi)挖基基坑,勢(shì)必破破壞兩側(cè)側(cè)的廣場(chǎng)場(chǎng)混凝土土地坪和和水泥混混凝土路路面,其修復(fù)復(fù)工程造

11、造價(jià)可觀觀,還可能能破壞地地下埋管管,經(jīng)綜合合比較,選用了了人工挖挖孔擴(kuò)底底樁基礎(chǔ)礎(chǔ),使基坑坑開(kāi)挖只只限在花花壇內(nèi)進(jìn)進(jìn)行。為為了減小小孔壁支支護(hù)的困困難,基礎(chǔ)上上部4m深范圍圍內(nèi)(表層填填土和第第二層粉粉質(zhì)粘土土)不擴(kuò)孔,采用直直徑為1.55m的圓孔;從4m深以下(第三層層粘土)開(kāi)始擴(kuò)擴(kuò)孔,以增大大基底的的受荷面面積,來(lái)滿足足地基承承載力要要求?；撞捎糜梅叫?尺寸為333m,總孔深深為6m,基礎(chǔ)底底下設(shè)置置十字正正交齒墻墻,以增強(qiáng)強(qiáng)基礎(chǔ)的的抗扭和和抗剪切切能力。樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算在在樁基礎(chǔ)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算中,采用C法和m法兩種種計(jì)算方方法。結(jié)結(jié)果表明明,兩種方方法計(jì)算算結(jié)果比比較一致致,樁身最最

12、大彎矩矩出現(xiàn)在在距地面面62mmm(mm法為82mmm)處,樁頂最最大水平平位移為為4.886mmm(m法為4.778mmm)。樁身身材料強(qiáng)強(qiáng)度和配配筋計(jì)算算,按一般般鋼筋混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的偏偏心受壓壓構(gòu)件進(jìn)進(jìn)行?；A(chǔ)設(shè)計(jì)須須考慮軸軸力、彎彎矩、扭扭矩等不不同組合合的作用用,以保證證基礎(chǔ)本本身的強(qiáng)強(qiáng)度、剛剛度及地地基的承承載力和和抗剪強(qiáng)強(qiáng)度均滿滿足規(guī)范范要求。施工工藝基礎(chǔ)工程根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地形、地地質(zhì)條件件,本基礎(chǔ)礎(chǔ)采用人人工挖孔孔擴(kuò)底樁樁,基礎(chǔ)底底面置于于第三層層粘土中中?；涌娱_(kāi)挖時(shí)時(shí),采用孔孔壁支護(hù)護(hù)和排水水措施,以確保保樁孔成成形和施施工人員員的人身身安全?；娱_(kāi)挖挖完成并并經(jīng)驗(yàn)槽槽后,

13、立刻鋪鋪設(shè)1000mm厚碎石石墊層,吊放鋼鋼筋骨架架,并及時(shí)時(shí)澆筑基基礎(chǔ)混凝凝土,預(yù)埋錨錨固螺栓栓,鋪設(shè)基基礎(chǔ)頂部部鋼筋加加強(qiáng)網(wǎng),在澆至至設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高時(shí),其頂面面需用20mmm厚1:3水泥砂砂漿找平平,然后加加蓋螺栓栓定位及及墊座鋼鋼板。待待基礎(chǔ)混混凝土養(yǎng)養(yǎng)護(hù)到規(guī)規(guī)定齡期期,需對(duì)預(yù)預(yù)埋螺栓栓進(jìn)行抗抗拔試驗(yàn)驗(yàn),以確認(rèn)認(rèn)螺栓的的抗拔承承載力是是否滿足足設(shè)計(jì)要要求。鋼結(jié)構(gòu)工工程所有有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的連接均均采用焊焊接,上部結(jié)結(jié)構(gòu)均采采用工廠廠化生產(chǎn)產(chǎn)。鋼柱柱用鋼板板在工廠廠卷焊而而成,上部桁桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)可在工工廠拼焊焊;當(dāng)梁柱柱主骨架架焊接完完成,形成整整體上部部結(jié)構(gòu)時(shí)時(shí),應(yīng)做適適當(dāng)?shù)募蛹虞d試驗(yàn)驗(yàn),以驗(yàn)證證焊縫的的質(zhì)量和和主骨架架的強(qiáng)度度;廣告牌牌面板骨骨架和鍍鍍鋅鐵皮皮面板拼拼接好后后,可在地地面直接接掛焊到到主骨架架上,以便校校正面板板表面的的不平整整度,控制上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)整體外外觀效果果。吊裝定位廣廣告牌的的立柱和和上部結(jié)結(jié)構(gòu)在工工廠制成成后,運(yùn)往現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行行整體對(duì)對(duì)接。在在地面形形成的整整體廣告告牌,可用兩兩臺(tái)吊車車從頂、底底兩個(gè)吊吊