某钢结构广告牌结构分析
高层楼顶广告牌钢结构探讨
高层楼顶广告牌钢结构探讨随着我国科学技术不断的发展，人民生活水平的提高，广告事业也取得了很大成就。
在城市中心商业圈区域，尤其是步行街等位置，广告牌一般都会设置在高层楼顶。
影响这些广告牌安全的因素很多，必须科学的分析广告牌钢结构在恒载、活载、风荷载、以及地震作用等荷载所构成的四种工况下的位移和应力。
以下就对楼顶广告牌进行探讨。
标签：高层楼顶；广告牌；钢结构广告是城市商业活动中不可缺少的，但是为了人民的安全考虑，必须保证高层楼顶广告牌结构的安全，在任何情况下都不能出现坠落等危险问题。
业内人士都清楚，恶劣的天气，例如大风雷雨天气是主要影响高层广告牌的危险因素。
如果广告牌设计不合理，在这种天气情况下，很容易出现安全事故，那么造成的后果将会非常严重。
1、对广告牌钢结构桁架结构分析下面就对杭州地区某高楼楼顶广告牌结构进行分析。
在结构的纵向，主要有7榀三角形钢架组成，而多榀钢架之间位置，则是由一些主梁予以连接，同横向三角钢架共同构成了桁架结构。
该广告牌各榀三角形刚架的结构形式基本相同，在实际计算时分析比较典型的一榀钢架即可。
一榀三角架的组成，需要一根主立柱、一根斜杆以及若干腹杆。
腹杆的数量、位置也不能随意定，必须保证单榀三角架是几何不变体系，使其整体稳定。
此三角架是否安全适用，主要看三角钢架的应力、变形、稳定性、长细比等是否达到要求。
而对于在抗震设防烈度7～9度地区的楼顶广告牌钢结构桁架必须整体进行抗震设计，在有条件时应与建筑物同时考虑地震作用。
此地区抗震设防烈度为6度，可不进行抗震计算，仅做抗震构造要求。
经过计算，主立柱为100×的镀锌方管，斜杆用100×3的镀锌方管构成，在腹杆方面，均使用60×3的镀锌方管，主梁则采用80*3镀锌方管。
广告牌整体结构使用了镀锌的矩形钢管，该材料的具体参数如下，质量密度ρ=7.85e3kg/m3，泊松比μ=0.3；弹性模量E=2.07e5MPa，通过这些参数可计算其他的数值，保证高层楼顶广告牌钢结构的安全。
浅谈某LED广告牌的钢结构设计 高宇波
浅谈某LED广告牌的钢结构设计高宇波摘要：在户外搭设LED广告牌是企业重要的宣传手段，目前许多广告牌都采用钢结构作为主体。
本文主要以某广告牌的钢结构设计为例，具体介绍了设计内容以及要点，希望能有效提升施工价值，为类似广告牌设计提供参考。
关键词：LED广告牌；钢结构设计；施工设计；如今，广告的种类越来越多，内容越来越丰富，LED广告牌是其中的一种宣传手段，为了满足其造型、质量、收效等一系列要求，需要展开更加科学的钢结构设计工作。
本文通过对某广告牌的钢结构介绍与分析，希望能在结构选择、截面设计、受力支撑等方面有所收获。
1 LED广告牌施工设计基本背景此次的LED广告牌工程处于商业区内，既要满足广告宣传效果，又要保证周围人群的安全。
根据设计需求，广告牌两面都要设置LED显示屏，并且考虑到现场情况以及屏幕的支撑力作用，需要设置纵向支撑杆作为工程的重要受力部分。
此外，还需要通过支杆的设立辅助主体部分完成进一步的加固支撑，并且为了提升钢结构的美感，拟采用树叶造型的铁片进行装饰。
除此之外，需要承载的结构压力主要有LED屏幕和钢结构自重，风荷载、检修荷载等。
2 LED广告牌结构选择广告牌钢结构的设计与选择是工程前期的重要部分，对整体工程质量与后期实际施工有着极为深远的影响，因此在这一阶段应当尽可能加大工作投入，通过更加科学的支撑杆布置和排列组合，设计出强度、受力符合质量要求，投入成本效率最高，便于后期检修维护的钢结构。
此项LED广告牌工程不使用单体钢筋混凝土作为主体支撑材料，而是需要选用五根纵向支撑杆进行搭接工作，以保证广告屏幕的稳定，其结构选择应当在受力符合基本需求的基础上，尽可能简化施工结构，分散结构应力。
此外，结合广告牌的长宽程度和支撑杆截面大小限制，要由三根纵向支撑杆深入广告牌屏幕内部，直至标高15m位置处，进而大体确定三立柱的结构选择。
由于广告牌屏幕自身体积较大，故而下层支撑钢结构接触截面以及支撑点需要进行科学的设计，通常LED广告牌上层屏幕又大又重，处于较高的位置，下层钢结构设计既要考虑对屏幕的支撑力，又要考虑风力对屏幕的影响，如此才能保证广告牌的安全性。
广告牌钢构架受力分析
广告牌钢构架受力分析1 引言目前，在很多建筑物上面都有各种广告牌。
这些广告牌的构架多是由小尺寸的型钢焊接做成。
钢构架负担的竖向荷载包括构架本身和广告牌上的铝合金板，以及霓虹灯或其它材料的重量。
由于荷载比较小，所以这些钢构架一般都不进行计算分析，而是凭经验选用尽量小的型钢来做，以方便吊装和制作。
值得注意的是，广告牌的面积通常都有上百个平方米，尽管其竖向荷载比较小，但在风力作用下，其水平荷载却可能很大。
所以在突刮阵风的时候，经常可以看见一些广告牌被吹翻或吹坏，掉落在地上，造成不小的损失，甚至人身伤亡。
尤其是那些位于高层建筑顶部的广告牌，风荷载就更大了。
本文通过对某广告牌钢构架的受力分析，指出对于那些位于高层建筑顶部的广告牌应该进行计算分析，以确保在大风荷载下的安全性。
2 钢构架的计算分析2.1钢构架概况某钢构架广告牌，位于长江边某高层建筑顶部，高12m，宽30m，是一个霓虹灯广告。
甲方将广告牌委托给一个小公司制作安装。
该公司最初凭经验设计了该广告牌的钢构架，选用的是L50等边角钢。
后来甲方觉得广告牌所处位置太高，又在江边，风荷载很大，故又委托作者验算该钢构架是否安全。
由于广告牌钢构架是一个空间结构，作者采用著名的有限元程序ANSYS5.6进行了计算。
钢构架的立面和轴侧，如图1所示。
构架底部支座位于主体结构的梁上，通过膨胀螺栓连接。
右边缺口部分是建筑物的水箱，钢筋混凝土做成，构架支座也可用膨胀螺栓与其连接。
2.2计算分析方法钢构架主要承受风荷载，其参数取值如下：（1）根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，维护结构的风荷载标准值按下式计算：w k＝βgz μs μz w0 (1)图1 广告牌钢构架轴侧和立面图（2）根据GB50009-2001，取地面粗糙度为B类，广告牌距地面约90～95m，阵风系数βgz为1.515，风压高度变化系数μz为2.055。
由于广告牌附属在主体结构表面部分的局部风压会超过平均风压，取局部风荷载体型系数μs为-2.0（负风压）。
屋顶广告牌钢结构的检测与鉴定
屋顶广告牌钢结构的检测与鉴定摘要：针对某屋顶广告牌钢结构工程进行了检测与鉴定，并结合现场实测数据对该广告牌的安全性进行了探讨，研究表明，屋顶广告牌钢结构在长期使用过程中存在构件锈蚀及漆膜不足等问题，对其安全性有一定的影响。
关键词：广告牌，钢结构，质量检测，安全性随着社会的快速发展，户外广告牌在广告业的地位举足轻重，它是一种常用的广告载体，加上其自身的优点，如经济耐用、设置方式灵活多样、效果显著等，受到广告商家们的青睐。
户外广告牌主要有三种结构形式：落地、墙面和屋顶广告牌。
其中屋顶广告牌一般设置在既有建筑屋顶，所处的位置均是人口较为密集的区域。
不可避免的要经历风、雨、雪等恶劣天气，钢结构部分容易锈蚀、焊缝易开裂，构成安全隐患。
因此如何避免安全隐患，确保屋顶广告牌的安全使用尤为重要。
本文以某城市既有钢结构屋顶广告牌为例进行安全性检测鉴定，为解决类似工程提供参考。
1 工程概况某城市屋顶广告牌工程的结构主要由面板结构、支承体系和支座锚栓组成；面板由正面广告(上、下广告固定端及三维广告组成)+角钢桁架+背面纵横梁(角钢纵横梁)共同组成；面板分为三段，两侧区段为直线，中间区段为弧线，面板全长43 m，全高5.25 m；支承体系采用悬臂桁架，桁架各杆件均采用角钢；支座锚栓均采用焊接连接。
该广告牌工程正面及背面图见图1，图2。
2 现场检测2.1 现场调查该屋顶广告牌使用年限未知，而且委托方未能提供该工程建筑、结构图纸，现场对该广告牌结构的几何尺寸及构件布置情况进行了实测。
实测广告牌的平面示意图见图3，剖面图见图4，背面横纵梁布置示意图见图5。
现场对该屋顶广告牌面板部分进行调查，经调查，面板由正面广告(上、下广告固定端及三维广告组成)+角钢桁架+背面纵横梁(角钢纵横梁)共同组成；角钢桁架包括上、下支承桁架、竖向桁架及马道组成；桁架及马道均由单片角钢焊接形成，杆件布置示意图如图6～图8所示，背面纵横梁由单片角钢+双拼角钢共同组成，杆件布置示意图见图5。
钢结构广告牌的设计和施工特点
钢结构广告牌的设计和施工特点摘要：本文以某广告牌项目为例，简要介绍了工程概况，分别从施工工艺、基础工程设计、变位控制及结构分析等方面探讨了此项目的设计与施工过程，探析了此类工程当中一些最为常见且带有典型性特点的问题，力图找出大型钢结构广告牌在设计及施工中存在的基本规律，以此为相关研究提供理论依据。
关键词：钢结构；广告牌；设计；施工特点伴随着我国改革开放的持续深化，经济建设的迅猛发展，随之而来的广告业也得到了较快发展。
在广告牌结构设计过程中，对其效益、规模及造型的要求也日益提升，大型广告牌归属于永久性建筑物，通常设置于城市出入口以及交通较为发达的枢纽地带，部分广告牌还设置于已建成的建筑群之中，所以在对广告效果得以满足的情况下，其结构安全性也十分重要。
本文以某火车站广场两侧的广告牌为例，依据此结构工程设计与施工经验，探讨大型钢结构广告牌的结构设计思路及施工特点。
1.工程概况此广告牌位于某火车站广场两侧醒目位置的花坛内，两边花坛宽度相同，均为3m，一侧为素混凝土路面，另一侧则为混凝土浇筑的广场。
经钻探得出如下资料，即工程场地图层可划分为三，填土（Qm1）为其表层，厚度区间：2.4~2.6m，内含有机质、块石及砖块等，经计算得出其静力触探比贯入阻力区间为Ps=0.81~3.63Mpa，压缩模量区间为ES=2.9~3.4Mpa，承载力区间为fk=60~85kPa，此层均为土质松软的填土，强度低，软硬不均，结构松散，未通过处理则不能将其当作建筑物相应基础持力层；粉质粘土(Qm1+p)为其第二层，厚度区间0.2~1.9m，有氧化铁含量，计算得出其静力触探比贯入阻力区间为Ps=0.82~1.84Mpa，压缩模量区间为ES=4.4~6.7Mpa，承载力区间为fk=85~145kPa；粘土(Qm1+p1)构成其第三层，离面＞4m，此层未实施钻床操作，均为硬塑状态土质，内含诸多铁锰结核及氧化铁；计算得出其静力触探比贯入阻力区间为Ps=3.46~5.094Mpa，压缩模量区间为ES=245~356Mpa，承载力区间为fk=10.4~14kPa，此层多为黏土，强度高且厚度大，可作为结构基础持力层。
广告牌钢构架受力分析
广告牌钢构架受力分析1 引言目前，在很多建筑物上面都有各种广告牌。
这些广告牌的构架多是由小尺寸的型钢焊接做成。
钢构架负担的竖向荷载包括构架本身和广告牌上的铝合金板，以及霓虹灯或其它材料的重量。
由于荷载比较小，所以这些钢构架一般都不进行计算分析，而是凭经验选用尽量小的型钢来做，以方便吊装和制作。
值得注意的是，广告牌的面积通常都有上百个平方米，尽管其竖向荷载比较小，但在风力作用下，其水平荷载却可能很大。
所以在突刮阵风的时候，经常可以看见一些广告牌被吹翻或吹坏，掉落在地上，造成不小的损失，甚至人身伤亡。
尤其是那些位于高层建筑顶部的广告牌，风荷载就更大了。
本文通过对某广告牌钢构架的受力分析，指出对于那些位于高层建筑顶部的广告牌应该进行计算分析，以确保在大风荷载下的安全性。
2 钢构架的计算分析2.1钢构架概况某钢构架广告牌，位于长江边某高层建筑顶部，高12m，宽30m，是一个霓虹灯广告。
甲方将广告牌委托给一个小公司制作安装。
该公司最初凭经验设计了该广告牌的钢构架，选用的是L50等边角钢。
后来甲方觉得广告牌所处位置太高，又在江边，风荷载很大，故又委托作者验算该钢构架是否安全。
由于广告牌钢构架是一个空间结构，作者采用著名的有限元程序ANSYS5.6进行了计算。
钢构架的立面和轴侧，如图1所示。
构架底部支座位于主体结构的梁上，通过膨胀螺栓连接。
右边缺口部分是建筑物的水箱，钢筋混凝土做成，构架支座也可用膨胀螺栓与其连接。
2.2计算分析方法钢构架主要承受风荷载，其参数取值如下：（1）根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，维护结构的风荷载标准值按下式计算：w k＝βgz μs μz w0 (1)图1 广告牌钢构架轴侧和立面图（2）根据GB50009-2001，取地面粗糙度为B类，广告牌距地面约90～95m，阵风系数βgz为1.515，风压高度变化系数μz为2.055。
由于广告牌附属在主体结构表面部分的局部风压会超过平均风压，取局部风荷载体型系数μs为-2.0（负风压）。
广告牌结构安全检测鉴定
广告牌结构安全检测鉴定随着城市的不断发展，广告牌成为城市中不可或缺的一部分，但同时也给城市带来了一定的安全隐患。
所以，在广告牌的建设和维护过程中，广告牌结构安全检测鉴定显得尤为重要。
下面就从几个方面来介绍广告牌结构安全检测鉴定。
一、检测目的广告牌结构安全检测鉴定的主要目的是为了确保广告牌的安全性和稳定性。
通过对广告牌进行科学合理的检测来预防广告牌的倒塌和其他危险事故的发生。
二、检测内容广告牌结构安全检测鉴定的内容主要包括以下几个方面：1.钢结构部分检测检测钢结构是否符合设计要求、钢结构连接是否牢固、材质是否符合要求等。
2.混凝土部分检测包括混凝土的质量状况、强度、耐久性等。
3.基础部分检测包括基础深度、稳定性和抗压性能等。
4.外观部分检测包括广告牌的表面是否存在裂缝、变形等缺陷。
5.其他部分检测比如风荷载、抗震能力等。
三、检测方法广告牌结构安全检测鉴定主要采用以下几种方法：1. 目视检查法专业的检测师通过裸眼观察，检测广告牌的表面是否存在异样的痕迹，比如说裂缝、变形、锈迹等。
并对广告牌的表面进行仔细地观察和摸索。
2. 仪器检测法通过仪器来检测广告牌的不同部分，包括激光仪器、无损检测仪器等。
3. 试验法试验法比较精确，可以测试广告牌在特定情况下的承受能力，测试时需要实验室和专业设备的配合。
四、检测结果分析在完成广告牌结构安全检测鉴定后，需要对检测结果进行分析。
分析结果，判定广告牌是否符合规定标准，是否需要进行修缮或重新建造。
同时，对发现的问题，需要采取相应的措施，确保广告牌的稳定性和持久性。
总之，广告牌结构安全检测鉴定是保障城市安全的重要一环，需要专业机构和专业人员进行操作。
广告牌在展示品牌文化的同时也需要更多的安全考虑。
带附属结构的某大型钢结构广告牌设计探讨
点照划
设计和施工工艺作了探讨 。本文总结某大型钢结构 广告牌 （ 简称某广告牌）结构工程设计实践经验 ，
对带有附属结构（ 彩虹牌 ，下 同） 的大型钢结构广告 牌设计特点和计算方法作 了详细探讨。
１ 结构形 式
户外大型落地式广告牌因其广告版面大 、 迎 风 面积大 ， 带有彩虹牌 附属结构后荷载增加 ，从而给
生 ，体 型 系数 取 为 ０ ． ８ ＋ ０ ． ５ ＝ １ ． ３ 。立 柱 取为
１ ． ０。
风荷载的计算相当复杂 ，需要用到流体力学和
空气动力学的相关知识及其研究成果 。 （ １ ）风振系数 １ ３ ｚ
（ ３ ）风压高度变化系数
风是空气流动的结果 ，气流在大地表面一定范 考虑结构第一振型的影响 ， 结构的风荷载按公 围内流动 ，场地地面粗糙状况影 响风场 （ 风流线 、 式（ ３ ） ，通过风振系数来计算 。ｚ 高度处 的风振 系数 流速 、压力等） 。如近海海表面和海岛 、湖岸及沙 ｚ 可按下式计算 ： 漠等空旷地区风场均匀 、流速很快 ，风压强劲 ，但 是有密集建筑群且房屋较高的城市市区，受到高楼 上式 的计算包括式 中各项 因子 的计算都非常复 的影 响 ，风场 紊乱 、流线 无 章 、风 压很 小 。 广告牌各类构件 的按受风面形心高度作为风压 杂。设计 中峰值 因子 ｇ 取２ ． ５ ，湍流强度 』 － ｏ 在 Ｂ类 高度 ，系数 线性插值求得。 地面粗糙度取 ０ ． １ ４ ；脉动共振 因子 Ｒ ： （ ４ ）基 本风 压 Ｗ ｏ 与风荷 载 Ｗ ７ ／ ＂ Ｘ ｌ ‘ ５ 基本雪压 、 基本风压和基本气温按场地地区多 年统计得到【 ２ Ｊ ， 取ｗ ｏ ＝ Ｏ ． ３ ｋ Ｎ ／ ｍ 。设计使用年限为 ｌ ０
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Indust rial Const ruct ion V ol.40,Supplement,2010工业建筑 2010年第40卷增刊某钢结构广告牌结构分析刘成生1 郭成喜1 高金锁2(1 西安建筑科技大学土木学院,西安 710055;2 中煤邯郸设计工程有限责任公司,河北邯郸 056031)摘 要:以某广告牌结构为研究对象,利用SAP 2000软件对其进行整体结构静力、动力特性分析。
分析结果表明,该广告牌结构的变形﹑强度﹑稳定性满足要求,结构的大部分杆件的应力比在0 5以下,安全裕度过高,有必要进行截面优化设计;结构的自振频率和周期分布较规律。
关键词:广告牌结构;SA P2000软件;静力分析;模态分析;应力比ANALYSIS OF THE C ONSTRUC TION OF A STEEL SIGNBOARD BASED ON SAP 2000L iu Cheng sheng 1 Guo Cheng x i 1 Gao Jinsuo 2(1.Co llege o f Civil Eng ineering ,Xi'a n U niv ersity of A rchitecture &T echnolog y,Xi'an 710055,China;2.China Coa l H andan D esign Eng ineering Co ,Ltd,Handan 056031,China)Abstract:With the constructio n of a signboard as the research o bject ,the static and dynamic pr operties analy ses a re car ried out by SAP 2000 T he analytica l results indicate t hat the defo rmatio n,strength and stability of construction of the sig nboar d meet t he requirement s M ost bar s stress ratio o f the st ructur e ar e less than 0 5,safety mar gin is ex cessively hig h,and it is necessary to car ry out section o ptimal desig n T he nat ur al vibr atio n fr equencies and periods o f the str uctur e distr ibute r elatively reg ularKeywords:construction of signbo ard;SA P2000;st atic analysis;modal analy sis;str ess rat io第一作者:刘成生,男,1982年出生,硕士研究生。
E-mail:liu diengs heng6576436@ 收稿日期:2010 01 200 引 言随着我国经济的不断发展,户外广告牌越来越多的出现在街头和公路两侧,为推动商品经济的发展发挥了巨大的作用。
由于各种原因,广告牌结构存在着这样或那样的问题。
目前,各地广告牌倒塌事件时有发生,应当引起工程师们的重视。
广告牌结构状况不佳,除不少是施工质量所致以外,设计不合理也是重要因素。
多数室外广告牌面积较大,而且高度比较大。
由于广告牌的竖向荷载较小,立面面积大,因此竖向静力荷载﹑地震作用对广告牌结构的影响均不大,起控制作用的是水平方向的风荷载。
本文针对某广告牌,利用SAP2000软件对其进行静力和动力分析,揭示广告牌结构的一些特点。
1 工程概况广告牌地处某市三号桥收费站两侧,设计高度为离地面24m,广告牌为三面广告牌,面板为矩形,其尺寸为18m 6m 。
结构上部为广告牌骨架系统,为空间桁架结构,下部采用用独立柱支承。
地面以上结构全部采用钢结构体系,基础采用钢筋混凝土结构,柱脚用高强螺栓固定。
SAP2000结构整体模型图如图1所示。
图1 结构整体模型图2 结构布置本工程所有杆件均采用热轧无缝钢管(Q235 B 钢),材料密度为7849kg /m 3,弹性模量为2 06 105M Pa,泊松比0 30。
独立钢管柱的截面尺寸为1400mm 10mm,利用高强螺栓把钢管独立柱与基础固定起来。
553根据工程所处的地理位置和对结构的要求,支承面板的系统选用空间桁架结构,桁架的高度为5m ,宽度为16 8m,桁架的平面及立面如图2所示。
a-立面图;b-平面图图2 桁架平﹑立面示意图3 静力分析3 1 荷载组合本工程所受的荷载包括恒载、活载、风荷载及地震作用。
在SAP2000中,程序会自动把结构的自重考虑进去,所受恒载与活载折算成集中荷载加在结构上下弦节点上,风载直接作用在面板上,通过面板传到骨架上,也折算成集中荷载加在迎风面节点上。
按照规范要求,本文考虑了以下五种荷载组合工况:1)1 2恒荷载+1 4风荷载;2)1 2恒荷载+1 3水平地震荷载+0 3风荷载;3)1 2恒荷载+0 3风荷载+1 3水平地震荷载+0 5竖向地震荷载;4)1 35恒荷载+0 84风荷载;5)1 2恒荷载+0 3风荷载+1 3竖向地震荷载。
选取以上五种荷载组合的目的在于综合考虑各种可能发生荷载组合效应。
3 2 结果分析通过对广告牌结构模型进行线性分析,在五种荷载组合下,求出结构的最大位移如表1所示,杆件的最大内力如表2所示。
表1 结构最大位移mm节点位移位移值发生位置备注X 方向17 173桁架表面中节点侧移满足要求Y 方向105 54桁架边部中节点侧移满足要求Z 方向7 032桁架边部中节点侧移满足要求注:侧移满足要求是指满足文献[1]的要求。
表2 杆件最大内力杆件号截面类型N /k NV /kNM /kN m143YB STW SP102 475 4860 4120 2954169YB STW SP95 3 511 1923 8684 8353226S SP 83 5 514 4780 0240407YB STW SP63 5 330 3240 0610 0049通过SAP2000分析结果来看,不论是哪个方向,节点最大位移都是由组合1)引起的,因此在广告牌的设计中风荷载起控制作用。
从节点的最大位移来看,结构表面的节点Y 方向位移稍大,就是桁架结构表面中部刚度稍偏弱,可以加强此部位。
此外,在分析中发现,结构的顶点水平位移较小,小于文献[1]的规定,变形满足要求。
本广告牌结构是桁架结构,杆件所受内力以轴力为主,剪力和弯矩都很小。
本文不再详细列出强度和稳定性的验算过程。
经验算,杆件的强度和稳定性满足要求。
该广告牌结构的杆件各种强度﹑稳定性﹑整体变形经SAP2000分析都满足要求。
4 动力特性分析结构的动力特性分析通常借助模态分析进行。
模态分析是对结构的自振特性进行分析,目的是得到结构的固有频率和振型。
结构的自振特性是结构自身的固有特性,只与结构的的自重﹑刚度及质量分布等因素有关,是衡量结构质量和刚度是否匹配﹑刚度是否合理的指标。
对于受动力荷载的结构,研究结构的自振特性具有重要意义,尤其可避免结构发生共振的危险。
广告牌结构的自由振动方程为:[m]{ }+[k]{u}={0}式中:[m]为结构总质量矩阵;[k]为结构总刚度阵;{u}为节点位移列阵;{ }为节点的加速度列阵。
利用SA P2000,根据计算的振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%的要求,采用特征向量法,计算了广告牌结构的前20阶固有频率及其周期。
结构的固有频率和周期如表3所示,部分振型如图3所示。
表3 广告牌结构的固有频率﹑周期序号频率/Hz 周期/s 序号频率/H z 周期/s 12 20350 4538114 17220 239722 21950 4505124 17230 239732 41240 4145134 23330 236244 16750 2400144 29670 232754 16760 2399154 37340 228764 17020 2398164 79620 208574 17060 2398175 17140 1934554续表3序号频率/H z 周期/s 序号频率/H z 周期/s 84 17160 2397185 17160 193494 17170 2397195 20080 1923104 17210 2397205 30410 1885a ―第一振型;b ―第二振型;c ―第三振型图3 部分结构振型由表3和图3得出如下结论:1)该广告牌结构的振型形状简单,具有规律性。
在前20阶振型中,第1﹑2阶振型为X 与Y 方向平动;第3阶振型为扭转振型,绕Z 轴转动;第4~12阶振型为单个桁架面板部分杆件前后错动;第13阶振型单个桁架面板杆件整体前后摆动;第14阶振型为单个面板部分杆件前后错动及整体扭转,带有耦合性质;第15阶振型为单个面板杆件整体前后摆动与整体扭转﹑绕Y 轴转动的耦合。
2)由于该广告牌结构几何形状特殊,出现了频率非常接近的现象,但各振型性质不一样。
3)随振型阶次的增加,结构的频率呈阶梯型增加。
5 结 论1)经SAP2000软件分析,本广告牌结构以受轴力为主,剪力﹑弯矩及扭矩都很小,与桁架结构相符。
可以只考虑轴力,按轴心受力构件计算。
各杆件的强度﹑稳定性满足要求。
2)本广告牌结构大部分杆件的应力比小于0 5,安全裕度过高。
为满足经济要求,应当利用SAP2000软件进一步进行截面优化设计,以达到经济﹑合理的要求。
3)利用SA P2000软件分析广告牌结构是一种切实可行的办法。
SAP2000能真实模拟结构的实际受力情况,且易于操作,能为结构设计﹑校核提供合理的参考数据,是结构设计不可或缺的工具。
参考文献[1]CECS 148!2003 户外广告设施钢结构技术规程[S] [2]GB 50009―2001 建筑结构荷载规范[S] [3]GB 50011―2001 建筑抗震设计规范[S] [4]GB 50017―2003 钢结构设计规范[S][5]陈骥 钢结构稳定理论与设计[M ] 北京:科学出版社,2006 [6]陈绍蕃 钢结构设计原理[M ] 北京:科学出版社,2005 [7]余久济 广告牌结构风荷载取值问题的研究[J ] 工业安全与防尘,2001,27(1):25 26(上接第453页)凝土住宅体系和钢结构住宅体系的优点,具有较高的承载力和延性,是一种适合于建设多层和小高层住宅的新型结构体系。