摘要:探討了大型鋼結構廣告牌設計和施工的一些特點,對進一步改進和完善這一新型建築物具有一定的參考價值。
關鍵詞:鋼結構 廣告牌設計 施工
引言
近(jin)年(nian)來(lai),隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)改(gai)革(ge)開(kai)放(fang)的(de)不(bu)斷(duan)深(shen)入(ru),經(jing)濟(ji)建(jian)設(she)得(de)到(dao)了(le)迅(xun)速(su)的(de)發(fa)展(zhan),伴(ban)隨(sui)而(er)起(qi)的(de)廣(guang)告(gao)業(ye)也(ye)日(ri)益(yi)興(xing)旺(wang)。因(yin)而(er),在(zai)廣(guang)告(gao)牌(pai)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)中(zhong),對(dui)其(qi)造(zao)型(xing)、規模及效益等方麵的要求也不斷提高。大型廣告牌屬永久性建築物,其位置一般處在公共場所、繁fan華hua鬧nao市shi地di帶dai,並bing且qie多duo數shu是shi建jian在zai已yi建jian建jian築zhu群qun中zhong,因yin此ci,在zai滿man足zu廣guang告gao效xiao果guo的de前qian提ti下xia,其qi結jie構gou的de安an全quan性xing尤you其qi重zhong要yao。另ling外wai,其qi基ji礎chu工gong程cheng的de施shi工gong一yi般ban受shou鄰lin近jin已yi建jian建jian築zhu物wu的de製zhi約yue影ying響xiang比bi較jiao大da。本ben文wen根gen據ju某mou火huo車che站zhan站zhan前qian廣guang場chang兩liang側ce的de廣guang告gao牌pai結jie構gou工gong程cheng設she計ji及ji實shi際ji施shi工gong的de經jing驗yan,對dui大da型xing鋼gang結jie構gou廣guang告gao牌pai結jie構gou設she計ji和he施shi工gong特te點dian作zuo一yi些xie探tan討tao。
工程概況該廣告牌位於某火車站站前廣場東西兩側花壇內,花壇寬為3m,其一側為混凝土澆築的廣場,另一側為素混凝土路麵。根據現場鑽探資料,工程場地的土層自上而下分為三層:表層為填土(Qm1),層厚為2.5~2.7m,含碎磚塊、塊石及有機質等,其靜力觸探比貫入阻力PS=0.83~3.65MPa,承載力fk=60~80kPa,壓縮模量ES=3.0~3.5MPa,該層填土土質鬆軟,結構鬆散,軟硬不均,強度低,未經處理不宜作建築物的基礎持力層;第二層為粉質粘土(Qm1+p1),層厚為0.3~2.0m,含少量的氧化鐵,其靜力觸探比貫入阻力PS=0.83~1.85MPa,承載力fk=90~150kPa,壓縮模量ES=4.5~6.8MPa;第三層為粘土(Qm1+p1),位於離地麵4m以下,該層未鑽穿,土質呈硬塑狀態,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=250~360kPa,壓縮模量ES=10.5~15.0MPa,該(gai)層(ceng)粘(zhan)土(tu)分(fen)布(bu)麵(mian)廣(guang),厚(hou)度(du)大(da),強(qiang)度(du)高(gao),是(shi)良(liang)好(hao)的(de)基(ji)礎(chu)持(chi)力(li)層(ceng)。工(gong)程(cheng)場(chang)地(di)內(nei)的(de)地(di)下(xia)水(shui)類(lei)型(xing)主(zhu)要(yao)為(wei)埋(mai)藏(zang)於(yu)表(biao)層(ceng)填(tian)土(tu)中(zhong)的(de)上(shang)層(ceng)滯(zhi)水(shui),地(di)下(xia)水(shui)主(zhu)要(yao)受(shou)大(da)氣(qi)降(jiang)水(shui)及(ji)地(di)表(biao)水(shui)入(ru)滲(shen)補(bu)給(gei),水(shui)位(wei)、水量均受氣候變化影響。
設計要求該廣告牌由18m高的獨立鋼柱離地麵12m後撐起6×18m的矩形鋼結構廣告燈箱。該地區基本風壓為w=0.3kN/m2,地震設防裂度為7度。
廣告牌結構設計
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,該體係主體結構受力明確,計算簡單,由立柱頂上焊接一根橫梁形成固結於地基上的T形剛架結構體係,廣告燈箱麵板通過各掛件及斜撐與Txinggangjiajiegouxianglian。lingyizhongweihengjiashi,qizhugujiayouyigenduligangzhuheshangbujidaoxianghupingxingdehengxiangzhulianghanjieercheng,zhuliangzhijianyoushuipingjixiexiangzhichenglianjie,xingchengkongjianhengjiatixi,guanggaodengxiangzhijieguakaozaizhugujiashang。
經過比選,該廣告牌結構型式采用桁架式。其理由是:第di一yi,廣guang告gao牌pai結jie構gou的de控kong製zhi設she計ji荷he載zai是shi風feng載zai,風feng壓ya直zhi接jie作zuo用yong在zai麵mian板ban上shang,再zai由you麵mian板ban傳chuan至zhi骨gu架jia,此ci時shi,在zai不bu同tong高gao程cheng上shang的de幾ji道dao主zhu梁liang可ke把ba風feng載zai較jiao均jun勻yun地di傳chuan至zhi立li柱zhu,因yin而er可ke減jian小xiao主zhu梁liang與yu立li柱zhu連lian接jie處chu的de應ying力li集ji中zhong;qici,pingxingshihengjiajiegouzhuliangcaiyongcaogang,shijiegouwaixingpingzheng,bianyuguanggaomianbanguakao,bingkejiaqiangmianbanyuzhugujiadelianjie,congerjianxiaolemianbandebianxing,yiquebaoguanggaomiandeganguanxiaoguo;第三,平行式桁架結構,可在每道主梁高程設置內檢修梯,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安全;除此之外,平行式桁架結構,形式簡潔、美觀,受力明確,節點構造簡單,施工方便,從而能保證施工質量。
結(jie)構(gou)布(bu)置(zhi)本(ben)工(gong)程(cheng)采(cai)用(yong)獨(du)立(li)鋼(gang)結(jie)構(gou)圓(yuan)柱(zhu),通(tong)過(guo)節(jie)點(dian)板(ban)在(zai)三(san)個(ge)不(bu)同(tong)高(gao)程(cheng)搭(da)焊(han)三(san)道(dao)橫(heng)向(xiang)主(zhu)梁(liang),主(zhu)梁(liang)之(zhi)間(jian)設(she)置(zhi)橫(heng)隔(ge)梁(liang)和(he)斜(xie)向(xiang)支(zhi)撐(cheng),形(xing)成(cheng)空(kong)間(jian)桁(heng)架(jia)受(shou)力(li)體(ti)係(xi),主(zhu)、hengliangjianjuzhuyaokaolvguanggaomianbangujiawanggedebuzhi,bingshimianbangujiajiedianyuzhugujiajiedianxiangyizhi,yijiaqiangmianbanyuzhugujiadelianjie。guanggaopaimianbandezishengujiaguahanzaizhutijiegoushang,xingchengzhengtishangbujiegou。zhuliangxuanyongcaogang,qitagoujianjunxuanyongjiaogang,xinghaoangoujiandeqiangduhebianxingtiaojianxuanqu。ganglizhujiemiandexuanqu,chukaolvqiqiangdujiwendingxingwai,haiyaozonghekaolvguanggaopaizhengtichicunxietiaojimeiguandengfangmiandeyinsu。
結構分析
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。
荷載組合有三類:1)基本組合;2)特殊組合;3)施工吊裝。
應力分析由於鋼立柱為壓彎構件,其承載力取決於柱的長細比、支承條件、截麵尺寸以及作用於柱上的荷載等,計算表明,鋼立柱的承載力一般由穩定控製。
上shang部bu結jie構gou的de主zhu梁liang可ke簡jian化hua為wei剛gang結jie或huo鉸jiao結jie在zai鋼gang立li柱zhu上shang的de懸xuan臂bi結jie構gou,主zhu梁liang之zhi間jian由you橫heng梁liang及ji斜xie撐cheng鉸jiao結jie形xing成cheng空kong間jian平ping行xing組zu合he桁heng架jia。內nei力li計ji算suan采cai用yong有you限xian元yuan程cheng序xu在zai計ji算suan機ji上shang完wan成cheng。
根據鋼結構設計lilun,duijiehanfengzaijiemianbujianxiaodeqingkuangxia,qiqiangdukedadaomucaideqiangdu,yinerwuxuyansuanhanfengyingli,danyingyangejianzhahanfengzhiliangjibaomandu。shangbuhengjiaganjianjiandelianjiezhuyaoshijiaohanfeng
焊(han)縫(feng)承(cheng)受(shou)杆(gan)件(jian)間(jian)的(de)應(ying)力(li)傳(chuan)遞(di),其(qi)受(shou)力(li)大(da)小(xiao)已(yi)由(you)上(shang)部(bu)結(jie)構(gou)計(ji)算(suan)得(de)出(chu),對(dui)廣(guang)告(gao)牌(pai)之(zhi)類(lei)結(jie)構(gou),上(shang)部(bu)結(jie)構(gou)杆(gan)件(jian)受(shou)力(li)一(yi)般(ban)不(bu)大(da),為(wei)施(shi)焊(han)方(fang)便(bian),可(ke)用(yong)圍(wei)焊(han),並(bing)統(tong)一(yi)取(qu)焊(han)腳(jiao)尺(chi)寸(cun)為(wei)hf=10mm,可滿足規範要求;但對廣告牌麵板骨架與主骨架掛點處焊接須逐一核算。
變位控製
廣告牌立柱高18m,在(zai)水(shui)平(ping)風(feng)載(zai)作(zuo)用(yong)下(xia)會(hui)產(chan)生(sheng)順(shun)風(feng)向(xiang)水(shui)平(ping)位(wei)移(yi),上(shang)部(bu)結(jie)構(gou)為(wei)懸(xuan)臂(bi)桁(heng)架(jia),在(zai)風(feng)載(zai)及(ji)自(zi)重(zhong)作(zuo)用(yong)下(xia),懸(xuan)臂(bi)端(duan)部(bu)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)變(bian)位(wei),如(ru)果(guo)這(zhe)些(xie)變(bian)位(wei)過(guo)大(da),將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)廣(guang)告(gao)牌(pai)的(de)使(shi)用(yong)及(ji)感(gan)觀(guan)效(xiao)果(guo),重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),這(zhe)些(xie)變(bian)位(wei)還(hai)將(jiang)引(yin)起(qi)附(fu)加(jia)內(nei)力(li),增(zeng)大(da)結(jie)構(gou)內(nei)部(bu)的(de)應(ying)力(li),降(jiang)低(di)結(jie)構(gou)的(de)安(an)全(quan)性(xing),為(wei)此(ci),在(zai)廣(guang)告(gao)牌(pai)設(she)計(ji)中(zhong)應(ying)嚴(yan)格(ge)限(xian)製(zhi)變(bian)位(wei)。根(gen)據(ju)《鋼結構設計規範》(GBJ17;88)的規定,廣告牌水平向設計變位應控製在10mm以內為宜。
基礎工程設計
基礎型式及布置作為該類型廣告牌的基礎型式主要有兩種:一種是平衡重力式,即上部荷載主要由大體積基礎重力來平衡,開挖方量大,混凝土用量也較多,但施工簡單,節省鋼材,適(shi)宜(yi)在(zai)土(tu)質(zhi)鬆(song)軟(ruan)且(qie)有(you)開(kai)闊(kuo)的(de)施(shi)工(gong)場(chang)地(di)時(shi)利(li)用(yong)。另(ling)一(yi)種(zhong)為(wei)樁(zhuang)基(ji)式(shi),其(qi)中(zhong)又(you)以(yi)擴(kuo)孔(kong)樁(zhuang)為(wei)主(zhu),該(gai)類(lei)基(ji)礎(chu)可(ke)在(zai)施(shi)工(gong)場(chang)地(di)受(shou)限(xian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)采(cai)用(yong),其(qi)優(you)點(dian)是(shi)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)場(chang)麵(mian)很(hen)小(xiao),混(hun)凝(ning)土(tu)用(yong)量(liang)僅(jin)為(wei)平(ping)衡(heng)重(zhong)力(li)式(shi)基(ji)礎(chu)的(de)三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)左(zuo)右(you),但(dan)施(shi)工(gong)難(nan)度(du)略(lve)有(you)增(zeng)大(da)。
由於本廣告牌建在某火車站站前廣場兩側花壇內,花壇寬僅3m,若(ruo)放(fang)坡(po)開(kai)挖(wa)基(ji)坑(keng),勢(shi)必(bi)破(po)壞(huai)兩(liang)側(ce)的(de)廣(guang)場(chang)混(hun)凝(ning)土(tu)地(di)坪(ping)和(he)水(shui)泥(ni)混(hun)凝(ning)土(tu)路(lu)麵(mian),其(qi)修(xiu)複(fu)工(gong)程(cheng)造(zao)價(jia)可(ke)觀(guan),還(hai)可(ke)能(neng)破(po)壞(huai)地(di)下(xia)埋(mai)管(guan),經(jing)綜(zong)合(he)比(bi)較(jiao),選(xuan)用(yong)了(le)人(ren)工(gong)挖(wa)孔(kong)擴(kuo)底(di)樁(zhuang)基(ji)礎(chu),使(shi)基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)隻(zhi)限(xian)在(zai)花(hua)壇(tan)內(nei)進(jin)行(xing)。為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)孔(kong)壁(bi)支(zhi)護(hu)的(de)困(kun)難(nan),基(ji)礎(chu)上(shang)部(bu)4m深範圍內(表層填土和第二層粉質粘土)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,以增大基底的受荷麵積,來滿足地基承載力要求。基底采用方形,尺寸為3×3m,總孔深為6m,基礎底下設置十字正交齒牆,以增強基礎的抗扭和抗剪切能力。
樁基礎結構計算在樁基礎結構計算中,采用C法和m法兩種計算方法。結果表明,兩種方法計算結果比較一致,樁身最大彎矩出現在距地麵62mm(m法為82mm)處,樁頂最大水平位移為4.86mm(m法為4.78mm)。樁身材料強度和配筋計算,按一般鋼筋混凝土結構的偏心受壓構件進行。
基礎設計須考慮軸力、彎矩、扭矩等不同組合的作用,以保證基礎本身的強度、剛度及地基的承載力和抗剪強度均滿足規範要求。
基礎工程根據現場地形、地di質zhi條tiao件jian,本ben基ji礎chu采cai用yong人ren工gong挖wa孔kong擴kuo底di樁zhuang,基ji礎chu底di麵mian置zhi於yu第di三san層ceng粘zhan土tu中zhong。基ji坑keng開kai挖wa時shi,采cai用yong孔kong壁bi支zhi護hu和he排pai水shui措cuo施shi,以yi確que保bao樁zhuang孔kong成cheng形xing和he施shi工gong人ren員yuan的de人ren身shen安an全quan。基ji坑keng開kai挖wa完wan成cheng並bing經jing驗yan槽cao後hou,立li刻ke鋪pu設she100mm厚碎石墊層,吊放鋼筋骨架,並及時澆築基礎混凝土,預埋錨固螺栓,鋪設基礎頂部鋼筋加強網,在澆至設計標高時,其頂麵需用20mm厚1:3水泥砂漿找平,然後加蓋螺栓定位及墊座鋼板。待基礎混凝土養護到規定齡期,需對預埋螺栓進行抗拔試驗,以確認螺栓的抗拔承載力是否滿足設計要求。
鋼結構工程所有鋼結構構件的連接均采用焊接,上部結構均采用工廠化生產。鋼柱用鋼板在工廠卷焊而成,上部桁架結構可在工廠拚焊;當梁柱主骨架焊接完成,形成整體上部結構時,應做適當的加載試驗,以驗證焊縫的質量和主骨架的強度;guanggaopaimianbangujiaheduxintiepimianbanpinjiehaohou,kezaidimianzhijieguahandaozhugujiashang,yibianxiaozhengmianbanbiaomiandebupingzhengdu,kongzhishangbujiegouzhengtiwaiguanxiaoguo。
吊裝定位廣告牌的立柱和上部結構在工廠製成後,運往現場進行整體對接。在地麵形成的整體廣告牌,可用兩台吊車從頂、底兩個吊位進行整體起吊安裝,在廣告吊裝就位後,用兩台經緯儀從相互垂直的兩個方向進行糾斜、定位。每個方向的垂直度宜控製在h/2000(h為廣告牌高度)以內,且小於20mm.螺栓定位緊固後,宜在適當時機,澆築素混凝土密封,以防螺栓外露鏽蝕。
本文提及的廣告牌建成後,經過數次台風考驗,其垂直度和變位均滿足規定要求,而其總造價比同類廣告牌節省了20%,現已投入商業使用。
結束語
daxinggangjiegouguanggaopaishizaigaigekaifangdejingjidachaozhongchanshengdexinxingjiegouwu,juyoujiaoqiangdeshengmingli。daxinggangjiegouguanggaopaideshangbujiegougoujianchicun,zhuyaoshoubianxing、穩定和外觀效果控製。對受已建建築物約束的大型鋼結構廣告牌,挖孔樁基礎是比較安全且經濟的基礎形式之一。
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