1.引言
在建筑物屋顶上设置广告牌,视野开阔,高空广告效果好,已成为商家进行产品宣传的一条重要途径,同时也为美化城市增添了一道靓丽的风景。但不少广告支架缺乏正规设计,有些在制作上也不符合钢结构施工规范,致使不少广告牌质量粗糙,受力不合理,被大风吹落的现象屡屡发生。本文结合工程实例,就广告支架设计应注意的几个问题进行探讨。
2.工程实例
2.1工程概述
建行某营业楼楼顶上设置大型广告牌,该营业楼主体结构为框架剪力墙结构,地上14 层,高约50m。广告牌面版高12m,总面积约350m2,见图1。
图1某建行营业楼顶广告立面图
2.2 结构选型
该广告牌在56 m的标高上,风荷载较大,承重支架选用平面桁架结构型式,见图2,立柱选用H 型钢,200mm×100mm,斜撑杆选用角钢2L100×80×6 的组合截面,支架立柱顶端上悬臂3m,经验算符合变形要求,既使支架造型美观,又节约斜支撑的钢材。在H 型钢上悬挑槽钢[10,0.5m,端部沿垂直于支架的方向设置角钢∟75×50×6,间距1.2m,面板格栅用角钢∟45×5 做骨架,间距600 mm×550mm,焊于水平方向的角钢∟75×50×6 上, 面板平面位置与楼顶女儿墙平齐,在立面上与原建筑物相一致。
图2 支架计算简图
2.3支架设计
支架按铰接平面桁架进行计算,计算简图见图2。风荷载设计值q=2.5kN/m,结构的内力和变形见图3。
图3 给出了支架受一个方向的风荷载作用的内力和变形,设计时考虑两个方向的风荷载情况进行验算,所选的型钢构件必须满足承载力和变形的要求,同时要进行平面内、平面外的稳定验算。
图3支架的内力和变形
2. 4支座设计
在建筑物上增加相当高度的广告牌,支架钢结构的自重较轻,原结构所受的竖向荷载变化不大,但风荷载有所增加,要验算架设广告牌后原结构的承载力和变形。当支架布置合理时,原结构的内力增加幅度一般不超过安全范围,于是广告支架与原结构的连接处成为设计的关键,见图4。
图4支座的设计
支架的设置应尽可能地减少对原结构的破坏,承重体系必须坐在原建筑物的主要承重构件上,不能在屋顶上任意布置。该建行营业楼为框架剪力结构,支座应尽可能选择在框架柱顶或框架梁的端部,这样广告牌支架所产生的力对原结构承重构件的影响最小。
支座的受力由承重体系的支座反力计算,一般支座反力较大,传统的膨胀螺栓不能满足抗拉的要求,广告牌被风吹落的原因也大多在于此,应用化学螺栓固定支座的底板,可以解决这一问题。
3.支架设计中应注意的问题
广告支架的设计要求构造简单,受力合理,支座布置尽可能少影响原建筑物的受力,在造型上要保持原建筑物的风格。
受力体系尽量采用大构件焊接,与小型钢结构拼装的支架方案相比,总用钢量并不增加,施焊量大幅度降低,而且施工制作方便,质量易保证。工程完成后,楼顶平面仍有较大空间,不仅有利于钢结构的保养与维修,也方便了原建筑物屋面体系的维护和检修。
设计中注意采用新型材料和技术,支架立柱设计中采用了H型钢,它与传统应用的工字钢相比,截面积分配更合理、更优化,它的翼缘宽、侧向刚度大、抗弯能力强,而且翼缘内外表面相互平行,有利于焊接节点板及其它构件。支座设计中使用了化学螺栓技术,它植筋要求的间距和边距较小,便于狭窄空间施工,凝胶硬化快,承载力高,对混凝土不产生挤压应力,较好地解决了支架与顶屋结构生根的技术难题。