施工中如何設(shè)計(jì)LED顯示屏支撐結(jié)構(gòu)

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2016-05-12

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LED顯示屏支撐結(jié)構(gòu)分為落地式、壁掛式和樓頂式3種，LED照明品牌，各類型的支撐結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)不同。通過對(duì)3種支撐結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有限元分析比較，得出相應(yīng)支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。結(jié)果表明，落地式支撐體系懸臂柱宜采用圓形截面，壁掛式水平向支撐體系宜采用組合桁架，樓頂式支撐結(jié)構(gòu)宜采用空間桁架體系。針對(duì)支撐結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過設(shè)置抗剪鍵或十字形加勁肋等構(gòu)造措施優(yōu)化節(jié)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)，提高支撐結(jié)構(gòu)的安全性能。

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，LED電子顯示屏廣泛應(yīng)用于商業(yè)展示，產(chǎn)生良好的廣告效應(yīng)，設(shè)計(jì)優(yōu)秀的顯示屏支撐結(jié)構(gòu)同時(shí)可成為城市建筑物中靚麗的風(fēng)景線。結(jié)合顯示屏的視距要求以及投資地域等特點(diǎn)通常會(huì)根據(jù)建設(shè)地點(diǎn)及建筑物要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)。LED顯示屏通常采用獨(dú)立落地形式或附屬建筑物進(jìn)行設(shè)置（圖1，2）。針對(duì)不同顯示屏形式的支撐結(jié)構(gòu)，應(yīng)準(zhǔn)確分析其受力特性選用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，本文將對(duì)LED電子顯示屏支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類總結(jié)，提出各種支撐結(jié)構(gòu)方案適用的范圍、設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和構(gòu)造措施。

圖1落地顯示屏圖

圖2屋頂顯示屏圖

1、顯示屏支撐結(jié)構(gòu)類型

1.1落地式支撐結(jié)構(gòu)

落地式LED電子顯示屏多設(shè)置于城市廣場(chǎng)或重要交通交叉處。分析落地顯示屏支撐結(jié)構(gòu)受力特性可知，支撐結(jié)構(gòu)宜采用空間鋼桁架結(jié)構(gòu)。在基礎(chǔ)上設(shè)置4根鋼柱組合形成空間格構(gòu)柱。上部屏體部分采用多層水平空間桁架結(jié)構(gòu)，既可滿足結(jié)構(gòu)受力要求，又可滿足檢修通道的設(shè)置。

義烏市賓王路LED顯示屏屏體面積屏體有效尺寸為13.4mｘ8.6 m，屬于典型落地式支撐結(jié)構(gòu)，采用格構(gòu)柱形成顯示屏支撐結(jié)構(gòu)體系。鋼格構(gòu)柱4根主肢采用300 mmｘ300 mmｘ 10 mm，LED照明工程，水平橫材采用200mm×100 mmｘ6mm、斜腹桿為100 mm×100mm×6mm，結(jié)合格構(gòu)柱內(nèi)部空間設(shè)置檢修上人通道；屏體背側(cè)構(gòu)件采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，上弦桿、下弦桿、腹桿均采用100 mmｘ100 mmｘ6 mm，上部鋪設(shè)6 mm厚鋼板以滿足檢修通道要求。基礎(chǔ)采用獨(dú)立混凝土基礎(chǔ)。支撐結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.2壁掛式支撐結(jié)構(gòu)

城市建設(shè)密度較大，只有很少區(qū)域能夠滿足落地式顯示屏的建設(shè)條件。而LED電子顯示屏具有播放動(dòng)態(tài)畫面廣告等優(yōu)點(diǎn)，城市商業(yè)繁華地段需建設(shè)大量的LED顯示屏，解決該矛盾的方案就是建設(shè)附屬于已有建筑物的顯示屏。

根據(jù)建筑物的建設(shè)條件、改造條件以及建筑物高度通常將附屬于建筑物的LED顯示屏支撐結(jié)構(gòu)分為壁掛式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)和樓頂式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)。

壁掛式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)多采用單層鋼結(jié)構(gòu)固定于主體結(jié)構(gòu)側(cè)面，內(nèi)部設(shè)置檢修通道。中國電信溫州分公司南站大樓LED大屏幕工程顯示屏24.0 mｘ 13.4m，屬于典型壁掛式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)，高質(zhì)量，采用方鋼管160 mmｘ160 mmｘ6 mm形成節(jié)點(diǎn)體系，槽鋼14a上鋪設(shè)6 mm厚壓紋鋼板形成檢修通道，各節(jié)點(diǎn)通過6個(gè)M16錨栓錨固于主體結(jié)構(gòu)框架柱側(cè)。該工程正立面及側(cè)立面見圖4。

1.3樓頂式支撐結(jié)構(gòu)

實(shí)際使用中壁掛式LED電子顯示屏由于占據(jù)較大的建筑物外立面，將會(huì)影響到建筑物的采光，因而壁掛式電子顯示屏僅適用于商場(chǎng)等大型商業(yè)建筑。建筑高度適中的辦公建筑及民用住宅建筑設(shè)置的LED電子顯示屏只能設(shè)計(jì)在建筑物頂部。此時(shí)顯示屏支撐結(jié)構(gòu)體系應(yīng)歸類為樓頂顯示屏支撐結(jié)構(gòu)。

中國通信服務(wù)廣西公司顯示屏支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置于大樓頂部，充分利用原主體結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)置鋼格構(gòu)體系，設(shè)計(jì)，梁柱均采用格構(gòu)構(gòu)件，形成具有良好受力狀態(tài)的空間桁架體系。顯示屏屏體有效尺寸17.5 mx8.0 m，鋼格構(gòu)柱4根主肢采用100 mmｘ100 mmｘ5 mm，水平橫材采用100 mmｘ100 mmｘ5 mm、斜腹桿為口60mmｘ60 mmｘ5 mm，其中水平橫材與豎材各自組成桁架體系抵抗側(cè)向風(fēng)荷載和地震荷載。節(jié)點(diǎn)通過10個(gè)M12螺栓錨固于主體結(jié)構(gòu)。該工程正立面如圖5所示。

2、荷載作用

LED電子顯示屏采用落地式、壁掛式或樓頂式均需計(jì)算永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、裹冰荷載、地震荷載等荷載作用（1）。其中永久荷載需計(jì)入屏幕自重荷載，活荷載需考慮屏體檢修涉及的檢修荷載。荷載組合系數(shù)應(yīng)符合規(guī)范要求。

壁掛式或樓頂式顯示屏其自振周期應(yīng)結(jié)合主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，通常情況下可選用主體結(jié)構(gòu)自振周期進(jìn)行計(jì)算（2、3），并分析高振型對(duì)樓頂式支撐結(jié)構(gòu)的影響（4）。風(fēng)荷載的計(jì)算應(yīng)按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，對(duì)大型支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行深入分析（5）。地震荷載的計(jì)算應(yīng)綜合考慮雙向水平地震和豎向地震作用，對(duì)壁掛式支撐結(jié)構(gòu)尤其要重視罕遇地震下豎向地震作用的影響分析。

此外電子顯示屏內(nèi)部設(shè)置有電子顯示單元，長時(shí)間的照明及其他設(shè)備的運(yùn)作均會(huì)帶來過多的熱量，內(nèi)部易出現(xiàn)散熱問題，支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置有大量的電力線路，線路老化等問題也易導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。顯示屏支撐結(jié)構(gòu)在此類意外作用發(fā)生時(shí)應(yīng)有足夠的抵抗能力，不致發(fā)生連續(xù)性倒塌破壞，需加強(qiáng)關(guān)鍵構(gòu)件支撐節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，提高安全儲(chǔ)備。

3、 結(jié)構(gòu)選型

3.1落地式支撐結(jié)構(gòu)