隨著多媒體技�(shù)的發(fā)�,LED電子顯示屏廣泛應(yīng)用于商業(yè)展示,產(chǎn)生良好的廣告效應(yīng),設(shè)計優(yōu)秀的顯示屏支撐�(jié)�(gòu)同時可成為城市建筑物中靚麗的�(fēng)景線。結(jié)合顯示屏的視距要求以及投資地域等特點通常會根�(jù)建設(shè)地點及建筑物要求進行�(jié)�(gòu)類型�(shè)�。LED顯示屏通常采用獨立落地形式或附屬建筑物進行�(shè)�(�1�2)。針對不同顯示屏形式的支撐結(jié)�(gòu),應(yīng)�(zhǔn)確分析其受力特性選用相�(yīng)的結(jié)�(gòu)形式,本文將對LED電子顯示屏支撐結(jié)�(gòu)進行分類總結(jié),提出各種支撐結(jié)�(gòu)方案適用的范圍、設(shè)計難點以及相�(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案和�(gòu)造措施�
�1落地顯示屏圖
�2 屋頂顯示屏圖
1、顯示屏支撐�(jié)�(gòu)類型
1.1落地式支撐結(jié)�(gòu)
落地式LED電子顯示屏多�(shè)置于城市廣場或重要交通交叉處。分析落地顯示屏支撐�(jié)�(gòu)受力特性可知,支撐�(jié)�(gòu)宜采用空間鋼桁架�(jié)�(gòu)。在基礎(chǔ)上設(shè)�4根鋼柱組合形成空間格�(gòu)�。上部屏體部分采用多層水平空間桁架結(jié)�(gòu),既可滿足結(jié)�(gòu)受力要求,又可滿足檢修通道的設(shè)置�
義烏市賓王路LED顯示屏屏體面積屏體有效尺寸為13.4mx8.6 m,屬于典型落地式支撐�(jié)�(gòu),采用格�(gòu)柱形成顯示屏支撐�(jié)�(gòu)體系。鋼格構(gòu)�4根主肢采�300 mmx300 mmx 10 mm,水平橫材采�200mm×100 mmx6mm、斜腹桿�100 mm×100mm×6mm,結(jié)合格�(gòu)柱內(nèi)部空間設(shè)置檢修上人通道;屏體背側(cè)�(gòu)件采用鋼桁架�(jié)�(gòu),上弦桿、下弦桿、腹桿均采用100 mmx100 mmx6 mm,上部鋪�(shè)6 mm厚鋼板以滿足檢修通道要求?;A(chǔ)采用獨立混凝土基�(chǔ)。支撐結(jié)�(gòu)如圖3所��
1.2壁掛式支撐結(jié)�(gòu)
城市建設(shè)密度較大,只有很少區(qū)域能夠滿足落地式顯示屏的建設(shè)條件。而LED電子顯示屏具有播放動�(tài)畫面廣告等優(yōu)點,城市商業(yè)繁華地段需建設(shè)大量的LED顯示�,解決該矛盾的方案就是建�(shè)附屬于已有建筑物的顯示屏�
根據(jù)建筑物的建設(shè)條件、改造條件以及建筑物高度通常將附屬于建筑物的LED顯示屏支撐結(jié)�(gòu)分為壁掛式顯示屏支撐�(jié)�(gòu)和樓頂式顯示屏支撐結(jié)�(gòu)�
壁掛式顯示屏支撐�(jié)�(gòu)多采用單層鋼�(jié)�(gòu)固定于主體結(jié)�(gòu)�(cè)�,內(nèi)部設(shè)置檢修通道。中國電信溫州分公司南站大樓LED大屏幕工程顯示屏24.0 mx 13.4m,屬于典型壁掛式顯示屏支撐結(jié)�(gòu),采用方鋼管160 mmx160 mmx6 mm形成節(jié)點體�,槽�14a上鋪�(shè)6 mm厚壓紋鋼板形成檢修通道,各節(jié)點通過6個M16錨栓錨固于主體結(jié)�(gòu)框架柱側(cè)。該工程正立面及�(cè)立面見圖4�
1.3樓頂式支撐結(jié)�(gòu)
實際使用中壁掛式LED電子顯示屏由于占�(jù)較大的建筑物外立�,將會影響到建筑物的采光,因而壁掛式電子顯示屏僅適用于商場等大型商業(yè)建筑。建筑高度適中的辦公建筑及民用住宅建筑設(shè)置的LED電子顯示屏只能設(shè)計在建筑物頂�。此時顯示屏支撐�(jié)�(gòu)體系�(yīng)歸類為樓頂顯示屏支撐�(jié)�(gòu)�
中國通信服務(wù)廣西公司顯示屏支撐結(jié)�(gòu)�(shè)置于大樓頂部,充分利用原主體�(jié)�(gòu)剪力墻設(shè)置鋼格構(gòu)體系,梁柱均采用格構(gòu)�(gòu)件,形成具有良好受力狀�(tài)的空間桁架體�。顯示屏屏體有效尺寸17.5 mx8.0 m,鋼格構(gòu)�4根主肢采�100 mmx100 mmx5 mm,水平橫材采�100 mmx100 mmx5 mm、斜腹桿為口60mmx60 mmx5 mm,其中水平橫材與豎材各自組成桁架體系抵抗�(cè)向風(fēng)荷載和地震荷�。節(jié)點通過10個M12螺栓錨固于主體結(jié)�(gòu)。該工程正立面如�5所��
2、荷載作�
LED電子顯示屏采用落地式、壁掛式或樓頂式均需計算永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、裹冰荷�、地震荷載等荷載作用(1)。其中永久荷載需計入屏幕自重荷載,活荷載需考慮屏體檢修涉及的檢修荷�。荷載組合系�(shù)�(yīng)符合�(guī)范要��
壁掛式或樓頂式顯示屏其自振周期應(yīng)�(jié)合主體結(jié)�(gòu)進行整體分析,通常情況下可選用主體�(jié)�(gòu)自振周期進行計算(2�3),并分析高振型對樓頂式支撐結(jié)�(gòu)的影�(4)。風(fēng)荷載的計算應(yīng)按照圍護�(jié)�(gòu)進行�(shè)計分析,對大型支撐結(jié)�(gòu)�(yīng)根據(jù)具體�(jié)�(gòu)形式進行深入分析(5)。地震荷載的計算�(yīng)綜合考慮雙向水平地震和豎向地震作�,對壁掛式支撐結(jié)�(gòu)尤其要重視罕遇地震下豎向地震作用的影響分��
此外電子顯示屏內(nèi)部設(shè)置有電子顯示單元,長時間的照明及其他�(shè)備的運作均會帶來過多的熱量,�(nèi)部易出現(xiàn)散熱問題,支撐結(jié)�(gòu)�(nèi)部布置有大量的電力線�,線路老化等問題也易導(dǎo)致火�(zāi)�(fā)�。顯示屏支撐�(jié)�(gòu)在此類意外作用發(fā)生時�(yīng)有足夠的抵抗能力,不致發(fā)生連續(xù)性倒塌破壞,需加強�(guān)鍵構(gòu)件支撐節(jié)點的�(shè)�,提高安全儲��
3� �(jié)�(gòu)選型
3.1落地式支撐結(jié)�(gòu)
落地式電子顯示屏支撐�(jié)�(gòu)通過與基�(chǔ)連接的柱體承�(dān)上部屏體�(jié)�(gòu)的荷�,可按照懸臂梁結(jié)�(gòu)進行分析計算。落地式支撐�(jié)�(gòu)通常采用單柱或雙柱加橫梁式結(jié)�(gòu),其余類型可�(jié)合建筑造型選用合適的支撐結(jié)�(gòu)體系。柱體設(shè)計可采用混凝土結(jié)�(gòu)、鋼管結(jié)�(gòu)以及格構(gòu)鋼柱,橫梁可選用格構(gòu)梁等鋼結(jié)�(gòu)類型。其基礎(chǔ)選型�(yīng)根據(jù)場地的地�(zhì)條件確定,并�(yīng)進行抗壓、抗�、抗彎和抗傾覆計算。結(jié)合懸臂結(jié)�(gòu)的受力特�,落地式支撐�(jié)�(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件為豎向柱體�(shè)�,選用安全合理符合工藝要求的截面形式�
�(jié)合顯示屏支撐�(jié)�(gòu)的建�(shè)周期等特�,選用圓形鋼柱和格構(gòu)鋼柱截面進行分析,研究相同應(yīng)力應(yīng)變情況下鋼材的用�。采用有限元分析軟件建立模型,圓形鋼柱采用彩1000×15,格�(gòu)鋼柱4根主肢采�300 mm×300mm×10mm,水平橫材采�200mmx100 mmx6mm、斜腹桿�100mx100 mm×6mm,根�(jù)懸臂�(jié)�(gòu)受力特點,將上部屏體承受荷載簡化到柱體頂�,根�(jù)簡化后的模型對兩種柱體進行有限元分�。分析結(jié)果表�,對落地式支撐結(jié)�(gòu),圓柱式截面及格�(gòu)式截面均為良好的截面形式。戶外電子顯示屏由于需維修電子顯示元件,因而需�(shè)置上人通道,采用格�(gòu)式柱可充分利用格�(gòu)空間�(shè)置上人通道,不會像圓截面一樣由于設(shè)置上人孔洞導(dǎo)致柱根部截面出現(xiàn)薄弱部位。當(dāng)由于景觀需�(shè)置圓形截面時�(yīng)對上人部位進行局部加固處理。當(dāng)兩種截面類型均能滿足實用及外觀要求�,應(yīng)�(yōu)先采用格�(gòu)��
3.2 壁掛式支撐結(jié)�(gòu)
壁掛式支撐結(jié)�(gòu)通過鋼節(jié)點錨固于主體�(jié)�(gòu)物側(cè)�,�??刹捎每蚣苤潭ü?jié)�,當(dāng)節(jié)點間距不能滿足要求時,可采用框架梁作為輔助支點設(shè)計位置。橫梁構(gòu)件固定于支撐點上形成水平向片狀�(jié)�(gòu)體系,該體系承擔(dān)顯示屏傳來的�(fēng)荷載并作為檢修通道承擔(dān)檢修荷載,屬于壁掛式支撐�(jié)�(gòu)的主要受力體系。屏體龍骨均布置在水平片狀�(jié)�(gòu)體系�。通常該體系可采用水平放置的桁架,對于節(jié)點距離較小的體系可直接采用型鋼作為橫�,計算模型可采用連續(xù)梁方案。水平片狀�(jié)�(gòu)體系是壁掛式支撐�(jié)�(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)�。圖6�7研究了兩種水平片狀�(jié)�(gòu)體系的應(yīng)力應(yīng)變特點,主體�(jié)�(gòu)軸線間距�7500mm,在樓層中部�(shè)置的檢修平臺中間無法�(shè)置支撐點,因而該工程最大變形點�(fā)生在樓層中部位置。根�(jù)變形特點分別采用兩種�(jié)�(gòu)形式進行分析。節(jié)點構(gòu)件均采用160 mmx160 mm×6 mm,單獨型鋼水平支撐結(jié)�(gòu)采用100 mm×l00 mm×5 mm,組合桁架水平支撐結(jié)�(gòu)弦桿采用50 mmx50 mmx4 mm,斜腹桿采用30mmx30 mm×3 mm�#p#分頁�(biāo)�#e#
根據(jù)�6�7的分析結(jié)果可�,當(dāng)支撐�(jié)�(gòu)體系總質(zhì)量相同的情況下,采用斜腹桿組合桁架結(jié)�(gòu)比采用直腹桿組合桁架�(jié)�(gòu)變形小。結(jié)果表�,水平片狀�(jié)�(gòu)體系采用斜腹桿組合桁架結(jié)�(gòu)可有效降低支撐結(jié)�(gòu)變形,尤其當(dāng)框架軸線間距較大,中間區(qū)域無法連續(xù)�(shè)置支點時,增加斜腹桿密度可有效降低支撐結(jié)�(gòu)變形�
3.3樓頂式支撐結(jié)�(gòu)
樓頂式支撐結(jié)�(gòu)需�(jié)合樓頂原有結(jié)�(gòu)布置進行�(shè)計,充分利用原有主體�(jié)�(gòu)體系承擔(dān)荷載對優(yōu)化樓頂式支撐�(jié)�(gòu)體系非常重要。�??山Y(jié)合建筑物造型采用平面桁架、空間桁架或�(wǎng)架結(jié)�(gòu)等多種結(jié)�(gòu)形式,結(jié)�(gòu)方案靈活多變,可采用有限元分析軟件進行建模分析計算。針對樓頂輕鋼的特點�(yīng)注意自振周期的特殊性以及鞭梢效�(yīng),宜對樓頂式支撐�(jié)�(gòu)與大樓建立整體模型進行有限元分�,研究支撐結(jié)�(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變特��
樓頂式支撐結(jié)�(gòu)屬于空間�(jié)�(gòu)體系,其與主體結(jié)�(gòu)的連接方式有多種類�,需根據(jù)實際主體�(jié)�(gòu)頂部的情況確定。不同的�(jié)�(gòu)類型受力性能差別很大,只有采用有限元方法分析整體空間�(jié)�(gòu)的受力狀�(tài)才能得到符合實際的設(shè)計方�。圖8為結(jié)合實際工程主體結(jié)�(gòu)突出丁頁面的剪力墻與下部柱頂布置支撐點形成的�(wǎng)架結(jié)�(gòu),鋼柱和支撐于剪力墻的橫鋼梁采用90 mmx90 mmx5 mm,橫向次鋼梁選用組合雙角�2xL40 x4,斜腹桿均采用組合雙角鋼2xL30 x3。采用鋼材總�(zhì)量為13 900 kg,柱�(gòu)件根部應(yīng)力最600�(xí)�,其值為133 N/mm2,其余構(gòu)件應(yīng)力均不大� N/mm2,平面內(nèi)最大變形為3.08 mm,滿足變形要�(6)。圖9采用空間桁架�(jié)�(gòu)體系,構(gòu)件均選用方鋼�,其中柱和橫鋼梁支撐�(gòu)� 100 mm×100 mmx5mm,次鋼梁80 mmx80 mmx5m,斜腹桿60mmx60 mmx4 mm,最大應(yīng)力�135 N/mm2,最大變形�3.08 mm,鋼材總�(zhì)�14100 kg�
對比兩種�(jié)�(gòu)類型可知,采用相同重量的�(wǎng)架結(jié)�(gòu)體系與空間桁架結(jié)�(gòu)體系的應(yīng)力和�(yīng)變相差不�,兩種結(jié)�(gòu)體系效果相近。綜合考慮施工難度及維護方便等因素,樓頂式支撐�(jié)�(gòu)宜選用空間桁架形��
4、節(jié)點分�
采用鋼構(gòu)件為主要�(gòu)件的顯示屏支撐結(jié)�(gòu)存在大量的連接節(jié)�,節(jié)點的�(zhǔn)確設(shè)計對整體�(jié)�(gòu)的安全性能至關(guān)重要�
支撐�(jié)�(gòu)與混凝土基礎(chǔ)連接采用專用�(yù)埋件,與主體混凝土結(jié)�(gòu)的連接采用40c-�(xué)錨栓和植筋,在與梁體連接處優(yōu)先采用對穿螺栓。所有節(jié)點均不得采用膨脹螺栓?;A(chǔ)節(jié)點設(shè)置的錨栓�(shù)量應(yīng)滿足承載力要�,并按照對稱原則進行等間距布�。落地式支撐�(jié)�(gòu)屬于懸臂型結(jié)�(gòu)體系,其柱根部應(yīng)力較�;壁掛式支撐結(jié)�(gòu)同樣屬于懸臂型結(jié)�(gòu)體系,其節(jié)點根部應(yīng)力較大。針對與基礎(chǔ)及主體結(jié)�(gòu)連接節(jié)點的�(yīng)力分布特�,采用在根部對節(jié)點進行處理的方案進行�(yōu)化設(shè)�,可有效改善節(jié)點應(yīng)力并降低鋼材用量。圖10為優(yōu)化后的兩種根部節(jié)點類��
5、結(jié)束語
(1)落地式顯示屏支撐�(jié)�(gòu)屬于懸臂�(jié)�(gòu),其柱體為關(guān)鍵構(gòu)件,根據(jù)�(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果結(jié)合電子顯示屏檢修特點,優(yōu)先選用格�(gòu)式截��
(2)壁掛式顯示屏支撐�(jié)�(gòu)水平片狀�(jié)�(gòu)體系采用斜腹桿組合桁架結(jié)�(gòu)�(yōu)于直腹桿組合桁架�(jié)�(gòu),當(dāng)主體�(jié)�(gòu)軸線較大,中間區(qū)域無法設(shè)置節(jié)點時�(yīng)增加斜腹桿密��
(3)樓頂式顯示屏支撐�(jié)�(gòu)可采用網(wǎng)架結(jié)�(gòu)和空間桁架結(jié)�(gòu)體系,兩種結(jié)�(gòu)體系�(yīng)力應(yīng)變均�,從施工難度等方面考慮�(yōu)先選擇空間桁架體��
(4)顯示屏支撐結(jié)�(gòu)節(jié)點的�(zhǔn)確設(shè)計對整體�(jié)�(gòu)安全陛能至關(guān)重要,針對節(jié)點根部受力較大特性設(shè)置抗剪鍵或十字加勁肋等構(gòu)造措�,可有效提高節(jié)點的承載能力�
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