大型钢结构广告牌在设计阶段,除了精准的荷载计算,还有哪些因素需要考虑?
在钢结构大型广告牌设计阶段,除精准荷载计算外,还有众多关键因素会对广告牌的安全性、稳定性与功能性产生重要影响。我将从结构选型、材料选择、连接设计、防腐防锈等方面展开分析。
一、合理的结构选型与布置
1、根据需求选择结构形式:不同的使用场景和功能需求,适合的钢结构形式不同。例如,对于高度较高、受风荷载影响较大的高炮广告牌,桁架结构是较好的选择。桁架结构通过合理布置杆件,能将荷载有效地传递到基础,其空间受力性能良好,可在保证强度的同时减轻结构自重。而对于一些造型较为复杂、对空间要求较高的大型景观广告牌,网架结构凭借其三维空间受力特性和灵活的造型能力,能满足设计需求。此外,框架结构传力明确、构造简单,适用于一些规模较小、受力相对简单的广告牌。
2、优化结构布置:合理确定钢结构的柱网尺寸、梁的跨度和间距等参数至关重要。例如,在人流量较大的城市公园设置广告牌时,若柱网尺寸过大,可能导致横梁跨度增加,从而使横梁承受的弯矩过大,影响结构安全;若柱网尺寸过小,则会增加钢材用量,提高成本。同时,要保证结构的对称性和规则性,避免因结构布置不合理导致受力不均匀,产生应力集中现象。例如,将钢结构的立柱对称布置,可使广告牌在承受风荷载等外力时,各部分受力均衡,提高结构的整体稳定性。
二、严格的材料选择与质量把控
1、依据标准选择钢材:制作钢结构广告牌的钢材必须符合国家标准和设计要求。常见的钢材如 Q235、Q345 等,其力学性能和适用范围有所不同。Q235 钢材强度适中、塑性和韧性较好,价格相对较低,适用于一些对强度要求不是特别高的广告牌构件;Q345 钢材强度较高,具有良好的综合力学性能,常用于承受较大荷载的主要受力构件,如主立柱、重要横梁等。在选择钢材时,要根据广告牌的受力特点和使用环境,合理选用钢材型号,并严格检查钢材的质量证明文件,包括化学成分、拉伸性能、冲击韧性等指标,确保钢材质量可靠。
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2、控制材料质量:对进场的钢材要进行抽样检验,除了检查质量证明文件外,还需对钢材的外观进行检查,查看是否有裂纹、结疤、折叠、夹渣等缺陷。对于重要的受力构件,应增加抽样比例,必要时可委托专业检测机构进行复检。同时,要注意钢材的厚度偏差是否符合规范要求,避免因钢材实际厚度不足影响结构承载能力。例如,在某钢结构广告牌事故中,就因部分钢材实际厚度未达到设计要求,导致结构在强风作用下发生破坏。
三、科学的连接设计与计算
1、选择合适的连接方式:钢结构的连接方式直接影响结构的整体性和承载能力,常见的连接方式有焊接、螺栓连接和铆钉连接。焊接连接成本较低、连接牢固,但焊接过程中会产生焊接应力和变形,需要采取合理的焊接工艺和控制措施。例如,在焊接大型广告牌的主立柱与横梁时,可采用对称焊接、分段焊接等方法,减少焊接变形。螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接,高强度螺栓连接受力性能好、施工方便且可拆卸,适用于需要经常拆卸或对连接质量要求较高的部位,如广告牌牌面与钢结构框架的连接。铆钉连接虽然目前应用较少,但在一些对结构耐久性要求极高的特殊场合仍有使用。在设计时,要根据连接部位的受力特点、施工条件和经济性等因素,综合选择合适的连接方式。
2、精确的连接计算:无论是哪种连接方式,都需要进行精确的计算。对于焊接连接,要计算焊缝的强度,确保焊缝能够承受设计荷载。根据焊缝的形式(如对接焊缝、角焊缝等)和受力情况,按照相关规范公式进行计算,确定焊缝的尺寸和长度。对于螺栓连接,要计算螺栓的数量和直径,保证螺栓连接能够可靠地传递荷载。考虑螺栓的受拉、受剪、受扭等不同受力状态,进行强度验算,同时要注意螺栓的排列方式和间距要求,避免因螺栓布置不合理影响连接效果。
四、全面的防腐防锈设计
1、考虑环境因素:钢结构广告牌长期暴露在户外,易受到大气、雨水、盐雾等环境因素的侵蚀,因此防腐防锈设计至关重要。在设计阶段,要充分考虑广告牌所处的环境条件。例如,在沿海地区,空气中盐雾含量较高,对钢结构的腐蚀速度更快,应采用更高级别的防腐措施;在工业污染严重的地区,要考虑工业废气对钢材的腐蚀影响。根据不同的环境条件,选择合适的防腐涂料和防腐工艺。
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2、确定防腐方案:常见的防腐措施包括表面涂装、热浸镀锌等。表面涂装是最常用的防腐方法,一般采用底漆、中间漆和面漆多层涂装体系。底漆主要起防锈作用,可选用环氧富锌底漆等具有良好防锈性能的涂料;中间漆增强涂层的厚度和附着力,如环氧云铁中间漆;面漆则起到装饰和保护作用,可根据广告牌的设计要求选择不同颜色和性能的面漆,如丙烯酸聚氨酯面漆。热浸镀锌是将钢结构浸入熔融的锌液中,使钢材表面形成一层致密的锌层,具有优异的防腐性能,适用于对防腐要求较高的广告牌构件,如主立柱、重要支撑等。在设计时,要明确防腐涂层的厚度、涂装道数和质量要求,确保钢结构的防腐性能满足设计使用年限的要求。
五、融入人性化与美观性设计
1、保障行人安全:在设计钢结构大型广告牌时,要充分考虑行人的安全。例如,广告牌的底部高度应满足行人通行要求,避免对行人造成碰撞等伤害。对于设置在人行道旁的广告牌,底部高度一般不应低于 2.5 米。同时,广告牌的边缘应进行倒角处理,避免尖锐边角对行人造成刮伤。此外,要考虑广告牌在发生意外情况(如部分构件脱落)时,不会对行人造成严重伤害,可设置防护网等安全设施。
2、与环境协调统一:广告牌作为城市景观的一部分,其外观设计应与周边环境相协调。在设计时,要考虑广告牌所处的地理位置、建筑风格和文化氛围等因素。例如,在历史文化街区设置广告牌,应采用与传统建筑风格相匹配的造型和色彩,避免破坏街区的整体风貌;在现代商业中心,可采用简洁、时尚的设计风格,突出广告牌的视觉冲击力。通过合理的外观设计,使广告牌不仅具有实用功能,还能成为城市景观的亮点,提升城市形象。