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LED显示屏支撑结构分析与设计

来源: 时间:2018-09-07 14:43:35

LED显现屏支撑结构分为落地式、壁挂式和楼顶式3种,各类型的支撑结构系统应力应变特色不同。经过对3种支撑结构系统进行有限元剖析比较,得出相应支撑结构的优化计划。成果表明,落地式支撑系统悬臂柱宜选用圆形截面,壁挂式水平向支撑系统宜选用组合桁架,楼顶式支撑结构宜选用空间桁架系统。针对支撑结构要害节点进行优化规划,经过设置抗剪键或十字形加劲肋等结构办法优化节点应力状况,进步支撑结构的安全功能。

跟着多媒体技术的开展,LED电子显现屏广泛应用于商业展现,发作杰出的广告效应,规划优异的显现屏支撑结构一起可成为城市修建物中靓丽的风景线。结合显现屏的视距要求以及出资地域等特色一般会依据建造地址及修建物要求进行结构类型规划。LED显现屏一般选用独立落地方式或隶属修建物进行设置(图1,2)。针对不同显现屏方式的支撑结构,应精确剖析其受力特性选用相应的结构方式,本文将对LED电子显现屏支撑结构进行分类总结,提出各种支撑结构计划适用的规模、规划难点以及相应的优化规划计划和结构办法。

1显现屏支撑结构类型

1.1落地式支撑结构

落地式LED电子显现屏多设置于城市广场或重要交通交叉口处。剖析落地显现屏支撑结构受力特性可知,支撑结构宜选用空间钢桁架结构。在根底上设置4根钢柱组合构成空间格构柱。上部屏体部分选用多层水平空间桁架结构,既可满意结构受力要求,又可满意检修通道的设置。

义乌市宾王路LED显现屏屏体面积屏体有用尺度为13.4m × 8.6m,归于典型落地式支撑结构,选用格构柱构成显现屏支撑结构系统。钢格构柱4根主肢选用 300mm × 300 mm × 10mm,水平横材选用口200mm × 100mm × 6mm、斜腹杆为口100mm × 100mm × 6mm,结合格构柱内部空间设置检修上人通道;屏体背侧构件选用钢桁架结构,上弦杆、下弦杆、腹杆均选用口100mm × 100mm × 6mm,上部铺设6mm 厚钢板以满意检修通道要求。根底选用独立混凝土根底。支撑结构如图3所示。

1.2壁挂式支撑结构

城市建造密度较大,只要很少区域可以满意落地式显现屏的建造条件。而LED电子显现屏具有播映动态画面广告等长处,城市商业富贵地段需建造很多的LED显现屏,处理该对立的计划就是建造隶归于已有修建物的显现屏。依据修建物的建造条件、改造条件以及修建物高度一般将隶归于修建物的LED显现屏支撑结构分为壁挂式显现屏支撑结构和楼顶式显现屏支撑结构。

壁挂式显现屏支撑结构多选用单层钢结构固定于主体结构1贝听面,内部设置检修通道。我国电信温州分公司南站大楼LED大屏幕工程显现屏24.0m x 13.4 m,归于典型壁挂式显现屏支撑结构,选用方钢管160mm × 160mm × 6mm 构成节点系统,槽钢14a上铺设6 mm 厚压纹钢板构成检修通道,各节点经过6个M16锚栓锚固于主体结构结构柱侧。该工程正立面及侧立面见图4。

1.3楼顶式支撑结构

实践使用中壁挂式LED电子显现屏因为占有较大的修建物外立面,将会影响到修建物的采光,因此壁挂式电子显现屏仅适用于商场等大型商业修建。修建高度适中的办公修建及民用住所修建设置的LED电子显现屏只能规划在修建物顶部。此刻显现屏支撑结构系统应归类为楼顶显现屏支撑结构。

我国通信服务广西公司显现屏支撑结构设置于大楼顶部,充分利用原主体结构剪力墙设置钢格构系统,梁柱均选用格构构件,构成具有杰出受力状况的空间桁架系统。显现屏屏体有用尺度17.5m x 8.0m,钢格构柱4根主肢选用口100mm × 100mm × 5mm ,水平横材选用口100mm × 100mm × 5mm 、斜腹杆为口60mm × 60mm × 5mm ,其间水平横材与竖材各自组成桁架系统反抗侧向风荷载和地震荷载。节点经过10个M12螺栓锚固于主体结构。该工程正立面如图5所示。

2荷载作用

LED电子显现屏选用落地式、壁挂式或楼顶式均需核算永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、裹冰荷载、地震荷载等荷载作用。其间永久荷载需计入屏幕自重荷载,活荷载需考虑屏体检修触及的检修荷载。荷载组合系数应契合标准要求。

壁挂式或楼顶式显现屏其自振周期应结合主体结构进行全体剖析,一般状况下可选用主体结构自振周期进行核算口,并剖析高振型对楼顶式支撑结构的影响。风荷载的核算应依照围护结构进行规划剖析,对大型支撑结构应依据详细结构方式进行深入剖析。地震荷载的核算应归纳考虑双向水平地震和竖向地震作用,对壁挂式支撑结构特别要注重罕遇地震下竖向地震作用的影响剖析。

此外电子显现屏内部设置有电子显现单元,长期的照明及其他设备的运作均会带来过多的热量,内部易呈现散热问题,支撑结构内部安置有很多的电力线路,线路老化等问题也易导致火灾发作。显现屏支撑结构在此类意外作用发作时应有足够的反抗才能,不致发作接连性坍毁损坏,需加强要害构件支撑节点的规划,进步安全储藏。

3结构选型

3.1落地式支撑结构
结合显现屏支撑结构的建造周期等特色,选用圆形钢柱和格构钢柱截面进行剖析,研讨相同应力应变状况下钢材的用量。选用有限元剖析软件树立模型,圆形钢柱选用?1000×15,格构钢柱4根主肢选用口300mm × 300mm × 10mm ,水平横材选用口200mm × 100mm × 6mm 、斜腹杆为100mm × 100mm × 6mm ,依据悬臂结构受力特色,将上部屏体接受荷载简化到柱体顶部,依据简化后的模型对两种柱体进行有限元剖析。剖析成果表明,对落地式支撑结构,圆柱式截面及格构式截面均为杰出的截面方式。野外电子显现屏因为需修理电子显现元件,因此需设置上人通道,选用格构式柱可充分利用格构空间设置上人通道,不会像圆截面相同因为设置上人孔洞导致柱根部截面呈现单薄部位。当因为景象需设置圆形截面时应对上人部位进行部分加固处理。当两种截面类型均能满意有用及外观要求时,应优先选用格构柱。

落地式电子显现屏支撑结构经过与根底衔接的柱体承当上部屏体结构的荷载,可依照悬臂梁结构进行剖析核算。落地式支撑结构一般选用单柱或双柱加横梁式结构,其他类型可结合修建造型选用适宜的支撑结构系统。柱体规划可选用混凝土结构、钢管结构以及格构钢柱,横梁可选用格构梁等钢结构类型。其根底选型应依据场所的地质条件断定,并应进行抗压、抗拔、抗弯和抗倾覆核算。结合悬臂结构的受力特色,落地式支撑结构的要害构件为竖向柱体规划,选用安全合理契合工艺要求的截面方式。

3.2壁挂式支撑结构

壁挂式支撑结构经过钢节点锚固于主体结构物侧部,一般可选用结构柱固定节点,当节点间隔不能满意要求时,可选用结构梁作为辅佐支点规划方位。横梁构件固定于支撑点上构成水平向片状结构系统,该系统承当显现屏传来的风荷载并作为检修通道承当检修荷载,归于壁挂式支撑结构的首要受力系统。屏体龙骨均安置在水平片状结构系统上。一般该系统可选用水平放置的桁架,关于节点间隔较小的系统可直接选用型钢作为横梁,核算模型可选用接连梁计划。水平片状结构系统是壁挂式支撑结构的要害构件。图6,7研讨了两种水平片状结构系统的应力应变特色,主体结构轴线间隔为7500mm,在楼层中部设置的检修平台中心无法设置支撑点,因此该工程最大变形点发作在楼层中部方位。依据变形特色别离选用两种结构方式进行剖析。节点构件均选用口160mm × 160mm × 6mm,独自型钢水平支撑结构选用口100mm × 100mm × 5mm,组合桁架水平支撑结构弦杆选用50mm × 50mm × 4mm,斜腹杆选用口30mm × 30mm × 3mm。

依据图6,7的剖析成果可知,当支撑结构系统总质量相同的状况下,选用斜腹杆组合桁架结构比选用直腹杆组合桁架结构变形小。成果表明,水平片状结构系统选用斜腹杆组合桁架结构可有用下降支撑结构变形,特别当结构轴线间隔较大,中心区域无法接连设置支点时,添加斜腹杆密度可有用下降支撑结构变形。

3.3楼顶式支撑结构

楼顶式支撑结构需结合楼顶原有结构安置进行规划,充分利用原有主体结构系统承当荷载对优化楼顶式支撑结构系统非常重要。一般可结合修建物造型选用平面桁架、空间桁架或网架结构等多种结构方式,结构计划灵敏多变,可选用有限元剖析软件进行建模剖析核算。针对楼顶轻钢的特色应留意自振周期的特殊性以及鞭梢效应,宜对楼顶式支撑结构与大楼树立全体模型进行有限元剖析,研讨支撑结构的应力应变特性。

选用钢材总质量为13900 kg,柱构件根部应力最大,其值为133 N/mm2,其他构件应力均不大于50 N/mm2,平面内最大变形为3。08mm,满意变形要求。图9选用空间桁架结构系统,构件均选用方钢管,其间柱和横钢梁支撑构件口100mm × 100mm × 5mm,次钢梁口80mm × 80mm × 5mm,斜腹杆口60mm × 60mm × 4mm,最大应力值135 N/mm2,最大变形值3。08mm,钢材总质量14100 kg。

楼顶式支撑结构归于空间结构系统,其与主体结构的衔接方式有多种类型,需依据实践主体结构顶部的状况断定。不同的结构类型受力功能不同很大,只要选用有限元办法剖析全体空间结构的受力状况才干得到契合实践的规划计划。图8为结合实践工程主体结构杰出丁页面的剪力墙与下部柱顶安置支撑点构成的网架结构,钢柱和支撑于剪力墙的横钢梁选用口90mm × 90mm × 5mm,横向次钢梁选用组合双角钢2x L40 x 4,斜腹杆均选用组合双角钢2 x L30 x 3。

比照两种结构类型可知,选用相同分量的网架结构系统与空间桁架结构系统的应力和应变相差不多,两种结构系统作用附近。归纳考虑施工难度及保护方便等要素,楼顶式支撑结构宜选用空间桁架方式。

4节点剖析

选用钢构件为首要构件的显现屏支撑结构存在很多的衔接节点,节点的精确规划对全体结构的安全功能至关重要。膨胀螺栓。根底节点设置的锚栓数量应满意承载力要求,并依照对称准则进行等间隔安置。落地式支撑结构归于悬臂型结构系统,其柱根部应力较大;壁挂式支撑结构相同归于悬臂型结构系统,其节点根部应力较大。针对与根底及主体结构衔接节点的应力散布特色,选用在根部对节点进行处理的计划进行优化规划,可有用改进节点应力并下降钢材用量。图10为优化后的两种根部节点类型。

5结束语

(1)落地式显现屏支撑结构归于悬臂结构,其柱体为要害构件,依据应力应变剖析成果结合电子显现屏检修特色,优先选用格构式截面。

(2)壁挂式显现屏支撑结构水平片状结构系统选用斜腹杆组合桁架结构优于直腹杆组合桁架结构,当主体结构轴线较大,中心区域无法设置节点时应添加斜腹杆密度。

(3)楼顶式显现屏支撑结构可选用网架结构和空间桁架结构系统,两种结构系统应力应变均衡,从施工难度等方面考虑优先选择空间桁架系统。

(4)显现屏支撑结构节点的精确规划对全体结构安全陛能至关重要,针对节点根部受力较大特性设置抗剪键或十字加劲肋等结构办法,可有用进步节点的承载才能。




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