大型钢结构广告牌的设计和施工特点
引 言近年来,,经济建设得到了迅速的发展,伴随而起的广告业也日益兴旺。因而,,对其造型、规模及效益等方面的要求也不断提高。大型广告牌属永久性建筑物,其位置一般处在公共场所、繁华闹市地带,,因此,在满足广告效果的前提下,,其基础工程的施工一般受邻近已建建筑物的制约影响比较大。本文根据某火车站站前广场两侧的广告牌结构工程设计及实际施工的经验,对大型钢结构广告牌结构设计和施工特点作一些探讨。
工程概况该广告牌位于某火车站站前广场东西两侧花坛内,花坛宽为3m,其一侧为混凝土浇筑的广场,,工程场地的土层自上而下分为三层:表层为填土(Qm1),～2.7m,,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～3.65MPa,～80kPa,～3.5MPa,,结构松散,软硬不均,未经处理不宜作建筑物的基础持力层;第二层为粉质粘土(Qm1+p1),层厚为0.3含少量的氧化铁,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～1.85MPa,～150kPa,～6.8MPa;(Qm1+p1),位于离地面4m以下,土质呈硬塑状态,含大量的氧化铁及铁锰结核,PS=3.48～5.10MPa,承载力fk=250压缩模量ES=10.5该层粘土分布面广,厚度大,强度高,地下水主要受大气降水及地表水入渗补给,
设计要求该广告牌由18m12m后撑起6×18mw=0.3kN/m2,地震设防裂度为7度。
广告牌结构设计
结构型式的选择独立钢柱大型钢结构广告牌的主体结构,目前常采用的形式有两种:一种为T其主骨架由一根独立钢柱和上部一根横向主梁呈T型焊接而成,该体系主体结构受力明确,由立柱顶上焊接一根横梁形成固结于地基上的T形刚架结构体系,广告灯箱面板通过各挂件及斜撑与T,其主骨架由一根独立钢柱和上部几道相互平行的横向主梁焊接而成,主梁之间由水平及斜向支撑连接,,广告灯箱直接在主骨架上。
经过比选,:第一,广告牌结构的控制设计荷载是风载,,再由面板传至骨架,此时,因而可减小主梁与立柱连接处的应力集中;平行式桁架结构主梁采用槽钢,使结构外形平整,便于广告面板,,从而减小了面板的变形,以确保广告面的感观效果;平行式桁架结构,可在每道主梁高程设置内检修梯,这样给结构的维护、检修及挂、卸广告布带来了极大的方便,且保证了操作人员的人身安全;除此之外,,形式简洁、美观,受力明确,,施工方便,从而能保证施工质量。
结构布置本工程采用独立钢结构圆柱,,主梁之间设置横隔梁和斜向支撑,形成空间桁架受力体系,,并使面板骨架节点与主骨架节点相一致,以加强面板与主骨架的连接。广告牌面板的自身骨架挂焊在主体结构上,形成整体上部结构。主梁选用槽钢,其他构件均选用角钢,除考虑其强度及稳定性外,结构分析
荷载和荷载组合结构承受的主要荷载有:1)风荷载;3)检修活载;5)荷载组合有三类:1)特殊组合;3)应力分析由于钢立柱为压弯构件,计算表明,上部结构的主梁可简化为刚结或铰结在钢立柱上的悬臂结构,主梁之间由横梁及斜撑铰结形成空间平行组合桁架。内力计算采用有限元程序在计算机上完成。
根据钢结构设计理论,,其强度可达到母材的强度,因而无需验算焊缝应力,焊缝承受杆件间的应力传递,,对广告牌之类结构,上部结构杆件受力一般不大,可用围焊,并统一取焊脚尺寸为hf=10mm,;但对广告牌面板骨架与主骨架挂点处焊接须逐一核算。
变位控制
广告牌立柱高18m,,上部结构为悬臂桁架,在风载及自重作用下,,如果这些变位过大,将直接影响到广告牌的使用及感观效果,这些变位还将引起附加内力,增大结构内部的应力,降低结构的安全性,在广告牌设计中应严格限制变位。根据《钢结构设计规范》(GBJ17�88)广告牌水平向设计变位应控制在10mm以内为宜。
基础工程设计
基础型式及布置作为该类型广告牌的基础型式主要有两种:一种是平衡重力式,即上部荷载主要由大体积基础重力来平衡,混凝土用量也较多,但施工简单,适宜在土质松软且有开阔的施工场地时利用。另一种为桩基式,其中又以扩孔桩为主,,其优点是基础施工场面很小,混凝土用量仅为平衡重力式基础的三分之一左右,
由于本广告牌建在某火车站站前广场两侧花坛内,若放坡开挖基坑,势必破坏两侧的广场混凝土地坪和水泥混凝土路面,其修复工程造价可观,,经综合比较,选用了人工挖孔扩底桩基础,基础上部4m表层填土和第二层粉质粘土)不扩孔,采用直径为1.5m从4m第三层粘土)开始扩孔,以增大基底的受荷面积,,尺寸为3×3m,基础底下设置十字正交齿墙,以增强基础的抗扭和抗剪切能力。
桩基础结构计算在桩基础结构计算中,法和m,两种方法计算结果比较一致,桩身弯矩出现在距地面62mm(m处,4.86mm(m法为4.78mm)。桩身材料强度和配筋计算,
基础设计须考虑轴力、弯矩、扭矩等不同组合的作用,以保证基础本身的强度、刚度及地基的承载力和抗剪强度均满足规范要求。
施工工艺
基础工程根据现场地形、地质条件,,基础底面置于第三层粘土中。基坑开挖时,采用孔壁支护和排水措施,立刻铺设100mm吊放钢筋骨架,并及时浇筑基础混凝土,,铺设基础顶部钢筋加强网,在浇至设计标高时,厚1:3水泥砂浆找平,需对预埋螺栓进行抗拔试验,
钢结构工程所有钢结构构件的连接均采用焊接,上部桁架结构可在工厂拼焊;,形成整体上部结构时,应做适当的加载试验,;广告牌面板骨架和镀锌铁皮面板拼接好后,可在地面直接挂焊到主骨架上,,控制上部结构整体外观效果。
吊装定位广告牌的立柱和上部结构在工厂制成后,,可用两台吊车从顶、底两个吊位进行整体起吊安装,在广告吊装就位后,为广告牌高度)且小于20mm,宜在适当时机,浇筑素混凝土密封,
本文提及的广告牌建成后,,其垂直度和变位均满足规定要求,而其总造价比同类广告牌节省了20%,
结束语
大型钢结构广告牌是在改革开放的经济大潮中产生的新型结构物,具有较强的生命力。大型钢结构广告牌的上部结构构件尺寸,主要受变形、稳定和外观效果控制。对受已建建筑物约束的大型钢结构广告牌,挖孔桩基础是比较安全且经济的基础形式之一。
参考文献
刘全励..北京:中国建筑工业出版社,1990
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