大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的設(shè)計(jì)和施工

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。工程概況該廣告告牌位于某火火車站站前廣廣場(chǎng)東西兩側(cè)側(cè)花壇內(nèi),花壇寬為3m,其一側(cè)為混混凝土澆筑的的廣場(chǎng),另一側(cè)為素素混凝土路面面。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)鉆探資料,工程場(chǎng)地的的土層自上而而下分為三層層:表層為填土(Qm1)),層厚為2.5～2.7m,含碎磚塊、塊塊石及有機(jī)質(zhì)質(zhì)等,其靜力觸探探比貫入阻力力PS=0..83～3.65MMPa,承載力fk=60～80kPaa,壓縮模量ES=3..0～3.5MPPa,該層填土土土質(zhì)松軟,結(jié)構(gòu)松散,軟硬不均,強(qiáng)度低,未經(jīng)處理不不宜作建筑物物的基礎(chǔ)持力力層;第二層為粉粉質(zhì)粘土(Qm1++p1),層厚為0.3～2.0m,含少量的氧氧化鐵,其靜力觸探探比貫入阻力力PS=0..83～1.85MMPa,承載力fk=90～150kPPa,壓縮模量ES=4..5～6.8MPPa;第三層為粘粘土(Qm1++p1),位于離地面4m以下,該層未鉆穿,土質(zhì)呈硬塑塑狀態(tài),含大量的氧氧化鐵及鐵錳錳結(jié)核,其靜力觸探探比貫入阻力力PS=3..48～5.10MMPa,承載力fk=2550～360kPPa,壓縮模量ES=100.5～15.0MMPa,該層粘土分分布面廣,厚度大,強(qiáng)度高,是良好的基基礎(chǔ)持力層。工工程場(chǎng)地內(nèi)的的地下水類型型主要為埋藏藏于表層填土土中的上層滯滯水,地下水主要要受大氣降水水及地表水入入滲補(bǔ)給,水位、水量量均受氣候變變化影響。設(shè)計(jì)要求該廣告告牌由18m高的獨(dú)立鋼鋼柱離地面12m后撐起6×18m的矩形鋼結(jié)結(jié)構(gòu)廣告燈箱箱。該地區(qū)基基本風(fēng)壓為w=0.33kN/m22,地震設(shè)防裂裂度為7度。廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)構(gòu)型式的選擇擇獨(dú)立鋼柱大大型鋼結(jié)構(gòu)廣廣告牌的主體體結(jié)構(gòu),目前常采用用的形式有兩兩種:一種為T型,其主骨架由由一根獨(dú)立鋼鋼柱和上部一一根橫向主梁梁呈T型焊接而成,該體系主體體結(jié)構(gòu)受力明明確,計(jì)算簡(jiǎn)單,由立柱頂上上焊接一根橫橫梁形成固結(jié)結(jié)于地基上的的T形剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)體系,廣告燈箱面面板通過(guò)各掛掛件及斜撐與與T形剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)相連。另一一種為桁架式式,其主骨架由由一根獨(dú)立鋼鋼柱和上部幾幾道相互平行行的橫向主梁梁焊接而成,主梁之間由由水平及斜向向支撐連接,形成空間桁桁架體系,廣告燈箱直直接掛靠在主主骨架上。經(jīng)過(guò)比選,該廣廣告牌結(jié)構(gòu)型型式采用桁架架式。其理由由是:第一,廣告牌結(jié)構(gòu)構(gòu)的控制設(shè)計(jì)計(jì)荷載是風(fēng)載載,風(fēng)壓直接作作用在面板上上,再由面板傳傳至骨架,此時(shí),在不同高程程上的幾道主主梁可把風(fēng)載載較均勻地傳傳至立柱,因而可減小小主梁與立柱柱連接處的應(yīng)應(yīng)力集中;其次,平行式桁架架結(jié)構(gòu)主梁采采用槽鋼,使結(jié)構(gòu)外形形平整,便于廣告面面板掛靠,并可加強(qiáng)面面板與主骨架架的連接,從而減小了了面板的變形形,以確保廣告告面的感觀效效果;第三,平行式桁架架結(jié)構(gòu),可在每道主主梁高程設(shè)置置內(nèi)檢修梯,這樣給結(jié)構(gòu)構(gòu)的維護(hù)、檢檢修及掛、卸卸廣告布帶來(lái)來(lái)了極大的方方便,且保證了操操作人員的人人身安全;除此之外,平行式桁架架結(jié)構(gòu),形式簡(jiǎn)潔、美美觀,受力明確,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)簡(jiǎn)單,施工方便,從而能保證證施工質(zhì)量。結(jié)構(gòu)布置本工程程采用獨(dú)立鋼鋼結(jié)構(gòu)圓柱,通過(guò)節(jié)點(diǎn)板板在三個(gè)不同同高程搭焊三三道橫向主梁梁,主梁之間設(shè)設(shè)置橫隔梁和和斜向支撐,形成空間桁桁架受力體系系,主、橫梁間間距主要考慮慮廣告面板骨骨架網(wǎng)格的布布置,并使面板骨骨架節(jié)點(diǎn)與主主骨架節(jié)點(diǎn)相相一致,以加強(qiáng)面板板與主骨架的的連接(見(jiàn)圖1)。廣告牌面面板的自身骨骨架掛焊在主主體結(jié)構(gòu)上,形成整體上上部結(jié)構(gòu)。主主梁選用槽鋼鋼,其他構(gòu)件均均選用角鋼,型號(hào)按構(gòu)件件的強(qiáng)度和變變形條件選取取。鋼立柱截截面的選取,除考慮其強(qiáng)強(qiáng)度及穩(wěn)定性性外,還要綜合考考慮廣告牌整整體尺寸協(xié)調(diào)調(diào)及美觀等方方面的因素。結(jié)構(gòu)分析荷載和荷載組合合結(jié)構(gòu)承受的的主要荷載有有:1)自重;2)風(fēng)荷載;3)溫度荷載;4)檢修活載;5)地震荷載。荷載組合有三類類:1)基本組合;2)特殊組合;3)施工吊裝。應(yīng)力分析由于鋼鋼立柱為壓彎彎構(gòu)件,其承載力取取決于柱的長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比、支承承條件、截面面尺寸以及作作用于柱上的的荷載等,計(jì)算表明,鋼立柱的承承載力一般由由穩(wěn)定控制。上部結(jié)構(gòu)的主梁梁可簡(jiǎn)化為剛剛結(jié)或鉸結(jié)在在鋼立柱上的的懸臂結(jié)構(gòu),主梁之間由由橫梁及斜撐撐鉸結(jié)形成空空間平行組合合桁架。內(nèi)力力計(jì)算采用有有限元程序在在計(jì)算機(jī)上完完成。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)理論,對(duì)接焊縫在在截面不減小小的情況下,其強(qiáng)度可達(dá)達(dá)到母材的強(qiáng)強(qiáng)度,因而無(wú)需驗(yàn)驗(yàn)算焊縫應(yīng)力力,但應(yīng)嚴(yán)格檢檢查焊縫質(zhì)量量及飽滿度。上上部桁架桿件件間的連接主主要是角焊縫縫焊縫承受桿件間間的應(yīng)力傳遞遞,其受力大小小已由上部結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算得出出,對(duì)廣告牌之之類結(jié)構(gòu),上部結(jié)構(gòu)桿桿件受力一般般不大,為施焊方便,可用圍焊,并統(tǒng)一取焊焊腳尺寸為hf=100mm,可滿足規(guī)范范要求;但對(duì)廣告牌牌面板骨架與與主骨架掛點(diǎn)點(diǎn)處焊接須逐逐一核算。變位控制廣告牌立柱高118m,在水平風(fēng)載載作用下會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生順風(fēng)向水水平位移,上部結(jié)構(gòu)為為懸臂桁架,在風(fēng)載及自自重作用下,懸臂端部也也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)的變位,如果這些變變位過(guò)大,將直接影響響到廣告牌的的使用及感觀觀效果,重要的是,這些變位還還將引起附加加內(nèi)力,增大結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部的應(yīng)力,降低結(jié)構(gòu)的的安全性,為此,在廣告牌設(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格格限制變位。根根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ117�;88)的規(guī)定,廣告牌水平平向設(shè)計(jì)變位位應(yīng)控制在10mm以內(nèi)為宜?；A(chǔ)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)型式及布置置作為該類型型廣告牌的基基礎(chǔ)型式主要要有兩種:一種是平衡衡重力式,即上部荷載載主要由大體體積基礎(chǔ)重力力來(lái)平衡,開挖方量大,混凝土用量量也較多,但施工簡(jiǎn)單,節(jié)省鋼材,適宜在土質(zhì)質(zhì)松軟且有開開闊的施工場(chǎng)場(chǎng)地時(shí)利用。另另一種為樁基基式,其中又以擴(kuò)擴(kuò)孔樁為主,該類基礎(chǔ)可可在施工場(chǎng)地地受限的情況況下采用,其優(yōu)點(diǎn)是基基礎(chǔ)施工場(chǎng)面面很小,混凝土用量量?jī)H為平衡重重力式基礎(chǔ)的的三分之一左左右,但施工難度度略有增大。由于本廣告牌建建在某火車站站站前廣場(chǎng)兩兩側(cè)花壇內(nèi),花壇寬僅3m,若放坡開挖挖基坑,勢(shì)必破壞兩兩側(cè)的廣場(chǎng)混混凝土地坪和和水泥混凝土土路面,其修復(fù)工程程造價(jià)可觀,還可能破壞壞地下埋管,經(jīng)綜合比較,選用了人工工挖孔擴(kuò)底樁樁基礎(chǔ),使基坑開挖挖只限在花壇壇內(nèi)進(jìn)行。為為了減小孔壁壁支護(hù)的困難難,基礎(chǔ)上部4m深范圍內(nèi)(表層填土和和第二層粉質(zhì)質(zhì)粘土)不擴(kuò)孔,采用直徑為1.5m的圓孔;從4m深以下(第三層粘土)開始擴(kuò)孔,以增大基底底的受荷面積積,來(lái)滿足地基基承載力要求求?；撞捎糜梅叫?尺寸為3×3m,總孔深為6m,基礎(chǔ)底下設(shè)設(shè)置十字正交交齒墻,以增強(qiáng)基礎(chǔ)礎(chǔ)的抗扭和抗抗剪切能力。樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算算在樁基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算中,采用C法和m法兩種計(jì)算算方法。結(jié)果果表明,兩種方法計(jì)計(jì)算結(jié)果比較較一致,樁身最大彎彎矩出現(xiàn)在距距地面62mm((m法為82mm)處,樁頂最大水水平位移為4.86mmm(m法為4.78mmm)。樁身材料料強(qiáng)度和配筋筋計(jì)算,按一般鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的偏心受壓壓構(gòu)件進(jìn)行?；A(chǔ)設(shè)計(jì)須考慮慮軸力、彎矩矩、扭矩等不不同組合的作作用,以保證基礎(chǔ)礎(chǔ)本身的強(qiáng)度度、剛度及地地基的承載力力和抗剪強(qiáng)度度均滿足規(guī)范范要求。施工工藝基礎(chǔ)工程根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)地形、地地質(zhì)條件,本基礎(chǔ)采用用人工挖孔擴(kuò)擴(kuò)底樁,基礎(chǔ)底面置置于第三層粘粘土中?；涌娱_挖時(shí),采用孔壁支支護(hù)和排水措措施,以確保樁孔孔成形和施工工人員的人身身安全?；涌娱_挖完成并并經(jīng)驗(yàn)槽后,立刻鋪設(shè)100mm厚碎石墊層,吊放鋼筋骨骨架,并及時(shí)澆筑筑基礎(chǔ)混凝土土,預(yù)埋錨固螺螺栓,鋪設(shè)基礎(chǔ)頂頂部鋼筋加強(qiáng)強(qiáng)網(wǎng),在澆至設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)高時(shí),其頂面需用20mm厚1:3水泥砂漿找找平,然后加蓋螺螺栓定位及墊墊座鋼板。待待基礎(chǔ)混凝土土養(yǎng)護(hù)到規(guī)定定齡期,需對(duì)預(yù)埋螺螺栓進(jìn)行抗拔拔試驗(yàn),以確認(rèn)螺栓栓的抗拔承載載力是否滿足足設(shè)計(jì)要求。鋼結(jié)構(gòu)工程所所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的連接均均采用焊接,上部結(jié)構(gòu)均均采用工廠化化生產(chǎn)。鋼柱柱用鋼板在工工廠卷焊而成成,上部桁架結(jié)結(jié)構(gòu)可在工廠廠拼焊;當(dāng)梁柱主骨骨架焊接完成成,形成整體上上部結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)做適當(dāng)?shù)牡募虞d試驗(yàn),以驗(yàn)證焊縫縫的質(zhì)量和主主骨架的強(qiáng)度度;廣告牌面板板骨架和鍍鋅鋅鐵皮面板拼拼接好后,可在地面直直接掛焊到主主骨架上,以便校正面面板表面的不不平整度,控制上部結(jié)結(jié)構(gòu)整體外觀觀效果。吊裝定位廣告牌牌的立柱和上上部結(jié)構(gòu)在工工廠制成后,運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行整體對(duì)接接。在地面形形成的整體廣廣告牌,可用兩臺(tái)吊吊車從頂、底底兩個(gè)吊