淺談T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

劉豐

摘 要：本文從T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的結(jié)構(gòu)類型、荷載及應(yīng)力等方面進(jìn)行綜合分析，結(jié)合本人實(shí)際工作情況，就如何提高T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的安全性和穩(wěn)定性作出深入探討。

關(guān)鍵詞：T型鋼 廣告牌 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

T型鋼，顧名思義，是一種鑄造成“T”字型的鋼材。利用T 型鋼設(shè)計(jì)成的戶外廣告牌，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到企業(yè)產(chǎn)品宣傳。但實(shí)際使用時(shí)，因廣告牌設(shè)計(jì)施工等不合理造成的倒塌事故屢見不鮮，對(duì)公眾的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的安全性和穩(wěn)定性備受關(guān)注。

一、T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌基本結(jié)構(gòu)類型

根據(jù) T 型鋼銜接骨架的不同，將T型鋼廣告牌結(jié)構(gòu)分為兩種類型。

第一種，是利用一根獨(dú)立鋼柱焊接成T型主骨架，上部焊接一根橫向主梁，因其斷面似英文字母“T”，所以稱T型鋼。其副骨架由槽鋼和角鋼焊接聯(lián)合而成，與主骨架形成三角形應(yīng)力空間，可承受強(qiáng)大內(nèi)力作用。該結(jié)構(gòu)受力明確、模型簡(jiǎn)單、可利用STS進(jìn)行計(jì)算，廣告燈箱面板利用掛件、斜撐等固定其上。焊接完畢后，能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝，質(zhì)量可靠；缺點(diǎn)為用鋼量較大[1]。

另一種類型，則是更為穩(wěn)定的桁架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由多道橫梁及之間的連接鋼筋焊接而成。主骨架為垂直鋼柱，T型鋼則作為衍生骨架。為增加此種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不同橫梁之間應(yīng)采用鋼筋或角鋼進(jìn)行焊接，從而形成縱向或?qū)窍虻膽?yīng)力作用。該結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，且上部桁架多現(xiàn)場(chǎng)焊接，焊點(diǎn)多，不能保證工程質(zhì)量；但優(yōu)點(diǎn)為用鋼量少，外形美觀。

二、T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌作用荷載

T 型鋼結(jié)構(gòu)因自身的構(gòu)造特性和位置因素等，要承受一定的荷載，主要包括結(jié)構(gòu)自重和風(fēng)荷載，具體概括如下。

（一） 結(jié)構(gòu)自重

T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌主要應(yīng)用于戶外廣告。為引起公眾注意，要求廣告牌面積足夠大，同時(shí)為避免戶外風(fēng)雨壓力對(duì)廣告面造成破壞，要求使用特殊材質(zhì)的廣告裝飾布料，這就導(dǎo)致廣告牌自重增加。因此，對(duì)T型鋼各連接與承載部分的應(yīng)力有較高要求，避免廣告牌脫落造成安全事故[2]。

（二） 風(fēng)荷載

風(fēng)荷載是T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的主要荷載，可根據(jù)公式 8.1.1-1W k=βzμsμzWo計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)值。因T型廣告牌易受風(fēng)荷載影響，因此應(yīng)適當(dāng)增加基本風(fēng)壓值；同時(shí)，此結(jié)構(gòu)廣告牌風(fēng)荷載與其自震周期相比有明顯提高。因此，從長(zhǎng)周期來看，此結(jié)構(gòu)可有效屏蔽風(fēng)效應(yīng)。

三、T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌應(yīng)力分析和變形

（一）T 型鋼建模和動(dòng)力分析

在對(duì)T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌建造參數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)其面板大小、橫梁和立柱等進(jìn)行建模和動(dòng)力分析，注意其整體性。

T 型鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性主要由其自身組成形式、結(jié)構(gòu)剛度和材料性質(zhì)等決定，包括自振周期、阻尼系數(shù)等。應(yīng)力分析T 型鋼立柱承載力由鋼柱長(zhǎng)細(xì)比、截面尺寸及鋼柱荷載等構(gòu)成。計(jì)算結(jié)果表明，鋼立柱承載力與穩(wěn)定控制有關(guān)。因此，T 型鋼結(jié)構(gòu)的主體部分可自成體系，并采用鉸接或剛結(jié)方式，與垂直立柱部分進(jìn)行接合，其穩(wěn)定性主要決定于上層結(jié)構(gòu)特性。

（二）避免水平風(fēng)載荷位移

T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免在水平風(fēng)載荷方向上出現(xiàn)位移。更嚴(yán)重的是若此位移較明顯，不僅影響廣告牌的使用效果，更增大了傾斜風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，位移和變形還將引起T型鋼出現(xiàn)附加應(yīng)力，結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載增大，嚴(yán)重降低該結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。

因此，T 型鋼廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其變形。根據(jù)上文公式，在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值下，以T 型鋼廣告牌鋼結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)為參考點(diǎn)，其水平位移不能超過該點(diǎn)到地面高度的1%；其橫梁撓度限定值為l/150。如果使用的空鋼柱不能滿足柱頂位移的相關(guān)要求，可采用素鋼柱或配筋鋼柱替換空鋼柱作為立柱，以提高鋼柱的剛度[3]。

四、T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

T型鋼廣告牌的基礎(chǔ)構(gòu)造部分，是整體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?；A(chǔ)部分起到“呈上傳下”的作用，也就是說它要將上部結(jié)構(gòu)的全部荷載安全地傳遞到地面，同時(shí)承擔(dān)維持該結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性的重任。因此，為保證T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的安全、穩(wěn)定，要求基礎(chǔ)部分能承受廣告牌自重及彎矩拔力。

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)部分時(shí)，應(yīng)充分考慮該結(jié)構(gòu)的地基承載力及上部荷載大小，據(jù)此基礎(chǔ)可選擇采用樁基礎(chǔ)還是柱下獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)，二者均有優(yōu)缺點(diǎn)。樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性好，可有效抵抗T型鋼結(jié)構(gòu)水平荷載及上拔力，施工面小，適于場(chǎng)地受限的情況；應(yīng)用垂直柱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但此種結(jié)構(gòu)的荷載及應(yīng)力均來自柱體上方廣告牌，因此對(duì)柱體重力基準(zhǔn)要求較高。說明采用此結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件，必要時(shí)先進(jìn)行考察分析。樁基礎(chǔ)主要承受水平作用力，據(jù)測(cè)量，樁身最大彎矩出現(xiàn)在樁頂下400-1000mm處。

實(shí)際施工中，還應(yīng)根據(jù)柱腳錨栓的應(yīng)力特點(diǎn)，適當(dāng)考慮T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌所處位置。因其能較大程度承受拉力，而對(duì)水平剪力的承受有限。因此，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件合理選擇。如施工地點(diǎn)位于沿海地帶，風(fēng)壓較大，其造成的水平剪力不能通過應(yīng)力直接傳輸?shù)酱怪钡鬃?，因此混凝土底板無法完全消化該剪力，后期維護(hù)較困難，同時(shí)存在安全隱患。在這種情況下，實(shí)際施工中可采用“工”字鋼垂直焊接，該方式能增加混凝土底板截面摩擦系數(shù)和承載力。

結(jié)語

戶外廣告牌是進(jìn)行品牌宣傳和推廣的有效方式之一，尤其是戶外T 形廣告牌因面積大、廣告醒目，非常容易引起行人的注意。但是對(duì)T 形廣告牌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全性的要求很高，在滿足廣告效果的前提下保證廣告牌的安全性是重要研究?jī)?nèi)容。結(jié)合本人在實(shí)際工作對(duì)部分T 型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的實(shí)地考察，總結(jié)出以下幾點(diǎn)建議：前期設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵是對(duì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的把控；設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)充分考慮風(fēng)荷載的相關(guān)參數(shù)；結(jié)構(gòu)計(jì)算分析應(yīng)關(guān)注T 型鋼柱的穩(wěn)定性和變形性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙敬源.大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，11：78-79.

[2]闕永東. 淺談鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的設(shè)計(jì)和施工[J].商品與質(zhì)量，2009，S3：43-45.

[3]黃杰. 淺談T型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].福建建材，2014，09：52-53.