大型钢结构广告牌的设计和施工

1、大型钢结构广告牌的设计和施工特点近年来,随着我国改革开放的不断深入,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,在广告牌结构设计中,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,并且多数是建在已建建筑群中,因此,在满足广告效果的前提下,其结构的安全性尤其重要。另外,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。工程概况该该广告牌牌位于某某火车站站站前广广场东西西两侧花花坛内,花坛宽宽为3m,其一侧

2、侧为混凝凝土浇筑筑的广场场,另一侧侧为素混混凝土路路面。根根据现场场钻探资资料,工程场场地的土土层自上上而下分分为三层层:表层为为填土(Qmm1),层厚为2.52.77m,含碎砖砖块、块块石及有有机质等等,其静力力触探比比贯入阻阻力PS=0.8833.665MPPa,承载力fk=6080kkPa,压缩模模量ES=3.003.55MPaa,该层填填土土质质松软,结构松松散,软硬不不均,强度低,未经处处理不宜宜作建筑筑物的基基础持力力层;第二层层为粉质质粘土(Qmm1+pp1),层厚为0.32.00m,含少量量的氧化化铁,其静力力触探比比贯入阻阻力PS=0.8831.885MPPa,承载力fk=9

3、01500kPaa,压缩模模量ES=4.556.88MPaa;第三层层为粘土土(Qmm1+pp1),位于离离地面4m以下,该层未未钻穿,土质呈呈硬塑状状态,含大量量的氧化化铁及铁铁锰结核核,其静力力触探比比贯入阻阻力PS=3.4485.110MPPa,承载力fk=25003600kPaa,压缩模模量ES=10.515.0MPPa,该层粘粘土分布布面广,厚度大,强度高,是良好好的基础础持力层层。工程程场地内内的地下下水类型型主要为为埋藏于于表层填填土中的的上层滞滞水,地下水水主要受受大气降降水及地地表水入入渗补给给,水位、水水量均受受气候变变化影响响。设计要求该该广告牌牌由18m高的独独立钢柱柱

4、离地面面12m后撑起6118m的矩形形钢结构构广告灯灯箱。该该地区基基本风压压为w=00.3kkN/mm2,地震设设防裂度度为7度。广告牌结构构设计结构型式的的选择独独立钢柱柱大型钢钢结构广广告牌的的主体结结构,目前常常采用的的形式有有两种:一种为T型,其主骨骨架由一一根独立立钢柱和和上部一一根横向向主梁呈呈T型焊接接而成,该体系系主体结结构受力力明确,计算简简单,由立柱柱顶上焊焊接一根根横梁形形成固结结于地基基上的T形刚架架结构体体系,广告灯灯箱面板板通过各各挂件及及斜撑与与T形刚架架结构相相连。另另一种为为桁架式式,其主骨骨架由一一根独立立钢柱和和上部几几道相互互平行的的横向主主梁焊接接而

5、成,主梁之之间由水水平及斜斜向支撑撑连接,形成空空间桁架架体系,广告灯灯箱直接接挂靠在在主骨架架上。经过比选,该广告告牌结构构型式采采用桁架架式。其其理由是是:第一,广告牌牌结构的的控制设设计荷载载是风载载,风压直直接作用用在面板板上,再由面面板传至至骨架,此时,在不同同高程上上的几道道主梁可可把风载载较均匀匀地传至至立柱,因而可可减小主主梁与立立柱连接接处的应应力集中中;其次,平行式式桁架结结构主梁梁采用槽槽钢,使结构构外形平平整,便于广广告面板板挂靠,并可加加强面板板与主骨骨架的连连接,从而减减小了面面板的变变形,以确保保广告面面的感观观效果;第三,平行式式桁架结结构,可在每每道主梁梁高程

6、设设置内检检修梯,这样给给结构的的维护、检检修及挂挂、卸广广告布带带来了极极大的方方便,且保证证了操作作人员的的人身安安全;除此之之外,平行式式桁架结结构,形式简简洁、美美观,受力明明确,节点构构造简单单,施工方方便,从而能能保证施施工质量量。结构布置本本工程采采用独立立钢结构构圆柱,通过节节点板在在三个不不同高程程搭焊三三道横向向主梁,主梁之之间设置置横隔梁梁和斜向向支撑,形成空空间桁架架受力体体系,主、横横梁间距距主要考考虑广告告面板骨骨架网格格的布置置,并使面面板骨架架节点与与主骨架架节点相相一致,以加强强面板与与主骨架架的连接接(见图1)。广告告牌面板板的自身身骨架挂挂焊在主主体结构构

7、上,形成整整体上部部结构。主主梁选用用槽钢,其他构构件均选选用角钢钢,型号按按构件的的强度和和变形条条件选取取。钢立立柱截面面的选取取,除考虑虑其强度度及稳定定性外,还要综综合考虑虑广告牌牌整体尺尺寸协调调及美观观等方面面的因素素。结构分析荷载和荷载载组合结结构承受受的主要要荷载有有:1)自重;2)风荷载;3)温度荷荷载;4)检修活活载;5)地震荷荷载。荷载组合有有三类:1)基本组组合;2)特殊组组合;3)施工吊吊装。应力分析由由于钢立立柱为压压弯构件件,其承载载力取决决于柱的的长细比比、支承承条件、截截面尺寸寸以及作作用于柱柱上的荷荷载等,计算表表明,钢立柱柱的承载载力一般般由稳定定控制。上

8、部结构的的主梁可可简化为为刚结或或铰结在在钢立柱柱上的悬悬臂结构构,主梁之之间由横横梁及斜斜撑铰结结形成空空间平行行组合桁桁架。内内力计算算采用有有限元程程序在计计算机上上完成。根据钢结构构设计理理论,对接焊焊缝在截截面不减减小的情情况下,其强度度可达到到母材的的强度,因而无无需验算算焊缝应应力,但应严严格检查查焊缝质质量及饱饱满度。上上部桁架架杆件间间的连接接主要是是角焊缝缝焊缝承受杆杆件间的的应力传传递,其受力力大小已已由上部部结构计计算得出出,对广告告牌之类类结构,上部结结构杆件件受力一一般不大大,为施焊焊方便,可用围围焊,并统一一取焊脚脚尺寸为为hf=10mmm,可满足足规范要要求;但

9、对广广告牌面面板骨架架与主骨骨架挂点点处焊接接须逐一一核算。变位控制广告牌立柱柱高18mm,在水平平风载作作用下会会产生顺顺风向水水平位移移,上部结结构为悬悬臂桁架架,在风载载及自重重作用下下,悬臂端端部也会会产生相相应的变变位,如果这这些变位位过大,将直接接影响到到广告牌牌的使用用及感观观效果,重要的的是,这些变变位还将将引起附附加内力力,增大结结构内部部的应力力,降低结结构的安安全性,为此,在广告告牌设计计中应严严格限制制变位。根根据钢钢结构设设计规范范(GBBJ177888)的规定,广告牌牌水平向向设计变变位应控控制在10mmm以内为为宜。基础工程设设计基础型式及及布置作作为该类类型广告

10、告牌的基基础型式式主要有有两种:一种是是平衡重重力式,即上部部荷载主主要由大大体积基基础重力力来平衡衡,开挖方方量大,混凝土土用量也也较多,但施工工简单,节省钢钢材,适宜在在土质松松软且有有开阔的的施工场场地时利利用。另另一种为为桩基式式,其中又又以扩孔孔桩为主主,该类基基础可在在施工场场地受限限的情况况下采用用,其优点点是基础础施工场场面很小小,混凝土土用量仅仅为平衡衡重力式式基础的的三分之之一左右右,但施工工难度略略有增大大。由于本广告告牌建在在某火车车站站前前广场两两侧花坛坛内,花坛宽宽仅3m,若放坡坡开挖基基坑,势必破破坏两侧侧的广场场混凝土土地坪和和水泥混混凝土路路面,其修复复工程造

11、造价可观观,还可能能破坏地地下埋管管,经综合合比较,选用了了人工挖挖孔扩底底桩基础础,使基坑坑开挖只只限在花花坛内进进行。为为了减小小孔壁支支护的困困难,基础上上部4m深范围围内(表层填填土和第第二层粉粉质粘土土)不扩孔,采用直直径为1.55m的圆孔;从4m深以下(第三层层粘土)开始扩扩孔,以增大大基底的的受荷面面积,来满足足地基承承载力要要求。基基底采用用方形,尺寸为333m,总孔深深为6m,基础底底下设置置十字正正交齿墙墙,以增强强基础的的抗扭和和抗剪切切能力。桩基础结构构计算在在桩基础础结构计计算中,采用C法和m法两种种计算方方法。结结果表明明,两种方方法计算算结果比比较一致致,桩身最最

12、大弯矩矩出现在在距地面面62mmm(mm法为82mmm)处,桩顶最最大水平平位移为为4.886mmm(m法为4.778mmm)。桩身身材料强强度和配配筋计算算,按一般般钢筋混混凝土结结构的偏偏心受压压构件进进行。基础设计须须考虑轴轴力、弯弯矩、扭扭矩等不不同组合合的作用用,以保证证基础本本身的强强度、刚刚度及地地基的承承载力和和抗剪强强度均满满足规范范要求。施工工艺基础工程根根据现场场地形、地地质条件件,本基础础采用人人工挖孔孔扩底桩桩,基础底底面置于于第三层层粘土中中。基坑坑开挖时时,采用孔孔壁支护护和排水水措施,以确保保桩孔成成形和施施工人员员的人身身安全。基基坑开挖挖完成并并经验槽槽后,

13、立刻铺铺设1000mm厚碎石石垫层,吊放钢钢筋骨架架,并及时时浇筑基基础混凝凝土,预埋锚锚固螺栓栓,铺设基基础顶部部钢筋加加强网,在浇至至设计标标高时,其顶面面需用20mmm厚1:3水泥砂砂浆找平平,然后加加盖螺栓栓定位及及垫座钢钢板。待待基础混混凝土养养护到规规定龄期期,需对预预埋螺栓栓进行抗抗拔试验验,以确认认螺栓的的抗拔承承载力是是否满足足设计要要求。钢结构工工程所有有钢结构构构件的的连接均均采用焊焊接,上部结结构均采采用工厂厂化生产产。钢柱柱用钢板板在工厂厂卷焊而而成,上部桁桁架结构构可在工工厂拼焊焊;当梁柱柱主骨架架焊接完完成,形成整整体上部部结构时时,应做适适当的加加载试验验,以验证证焊缝的的质量和和主骨架架的强度度;广告牌牌面板骨骨架和镀镀锌铁皮皮面板拼拼接好后后,可在地地面直接接挂焊到到主骨架架上,以便校校正面板板表面的的不平整整度,控制上上部结构构整体外外观效果果。吊装定位广广告牌的的立柱和和上部结结构在工工厂制成成后,运往现现场进行行整体对对接。在在地面形形成的整整体广告告牌,可用两两台吊车车从顶、底底两个吊吊