《户外LED显示屏单立柱抗风能力设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《户外LED显示屏单立柱抗风能力设计（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、户外LED显示屏单立柱抗风能力设计通过研究户外独立柱LED显示屏的结构特点和荷载，对其结构及其抗风性能进行分析， 得到LED显示屏的荷载以及稳定性。在允许的条件下，对LED显示屏的结构进行了重新设计， 得到符合安全、经济双重标准的新型独立柱LED显示屏。关键词：独立柱LED显示屏、抗风能力、荷载分析、结构优化一、引言平面独立柱LED显示屏由于其简捷的造型和良好的视觉效果在街道及道路两侧的应用十 分普遍。风荷载是各种工程，特别是独立柱LED显示屏结构设计的主要荷载，由于平面LED显 示屏是非封闭结构，在广告版的正反两面均有风压作用，而且很薄。每次台风来袭，LED显示 屏遭受破坏甚至整体倒塌的情况
2、时有发生，有时破损率甚至达到90%。全世界风灾引起的损 失每年大约100亿美元左右，而且有日渐增加的趋势，我国又是风灾严重国家，且工程损伤 又是风灾损失的重要成分。因此，能否科学合理地确定风荷载将直接影响到设计的安全性和 经济性。根据LED显示屏破坏情况，分析LED显示屏被吹毁破坏的原因主要有：其一，LED显示屏后盖板为1mm厚或以下的薄钢板，在风吸力作用下，由周边支承变为点 支承，抗风能力大为降低，且铆钉间距偏大，导致面板冲破铆钉或连带铆钉一起被风吹走。其二，风荷载计算有误，导致风荷载偏小。独立柱平曲ED显示屏属于细长薄结构，若不 分析结构的动力特性，风振系数就会按取值，导致风荷载设计值偏小
3、，这样钢构件、构件之 间的连接与基础抗拔能力必然都不够。这是导致独立柱平面LED显示屏被吹毁的重要原因。在设计LED显示屏时，我们既要保证在工作中的可靠性，又要尽量减轻LED显示屏的自重， 这都要求我们要对独立柱LED显示屏的强度、刚度、稳定性有一个深入的、系统的、科学的、 完整的分析研究，不断地进行比较，找出最合理的模型。二、LED显示屏的力学分析独立柱平面LED显示屏是由与底面相连的一根立柱与立柱一侧的一些杆件构成。因为LED 显示屏一般结构比较高，在重力荷载以及风荷载的作用之下，容易产生较大的变形和振动。 本文将计算模型简化为一端固定的悬臂梁，并以此为理论基础，对户外独立柱LED显示屏进
4、行 分析研究。显示屏的荷载分析独立柱平面LED显示屏所受的荷载有：风荷载、重力荷载、裹冰荷载、雪荷载、地震作用、 温度变化、基础不均匀沉降、自重和各种偶然性的事故荷载等等LED显示屏的主要荷载是风 荷载，其他荷载只是在某些特定的条件下才予以考虑，本文也仅研究LED显示屏在风载荷作用 下的特性。对于工程结构设计计算来说，风力作用的大小最好直接以风压来表示，风速越大，风压 越大。低速运动的空气可作为不可压缩的流体看待，可用对于不可压缩理想流体质元作稳定 运动的伯努利方程来分析。当它在同一水平线上运动时，伯努利方程为E：（1）式（1）中：3为单位面积上的静压力；V为空气质元的体积；v为风速；m为运动
5、流体质 a元的质量；3V为静压能；将（1）式两边除以V，伯努利方程为：（2）在气压为，常温25C和绝对干燥的情况下，海面上的重力加速度g=s2.带入式（2）中得 到单位面积上的风压力为：（3）由于风压与大气压边界层内地表粗糙度与高度有关，又考虑到：一般建筑物都是钝体， 即都是非流线体，当气流绕过建筑物时会产生分离、汇合等现象，引起建筑物表面压力分布 不均匀。为了反映建筑结构上平均风压受到各种因素和情况影响，同时又能便于LED显示屏抗 风设计之应用，我国高耸结构设计规范和户外LED显示屏设施钢结构技术规程把结构 单位面积上的风荷载标准值规定为：（4）式4中，B为风振系数，一般取，u为风载体型系数
6、，一般在计算时出于安全考虑考虑， 取u二；3为建筑物所在地区的基本风压（KN/m 2）。根据某市要求，LED显示屏、建筑结构等 具有抗8级风的能力（最大风速为s），代入式（3）中，计算出3=263Pa。根据式（4）， 计算出风压P=XXX263= 410Pa。显示屏的稳定性分析独立柱LED显示屏的结构组成包括两部分：LED显示屏面板和支撑面板的柱，由于这种LED 显示屏的建筑方案固定单一，因此立柱的刚度问题对LED显示屏的稳定性来说就特别重要。传 统的施工方案是采用钢管混凝土柱结构，钢管外径，内径，其抗弯刚度具体计算公式如下：（5）E和E分别为钢材和混凝土的弹性模量，E =290000MPa,
7、 E =28882MPa, I和I分别为 sesese钢材和混凝土的截面惯性矩a为小于1的系数，反应了钢管混凝土受弯构件的特点对钢管 混凝土抗弯刚度的影响，对于圆钢管混凝土来说，a=0. 6。钢管部分混凝土部分所以钢管混凝土抗弯刚度为：三、LED显示屏的结构优化立柱的结构改进由于钢管混凝土在弯矩作用下，混凝土会因受拉而退出工作，导致抗弯刚度大幅下降。 现考虑在钢管混凝土里面添加钢筋，受弯时混凝土和钢管产生相互作用的紧箍力，从而显着 提高立柱的抗弯刚度。在为钢管混凝土配钢筋时，考虑到立柱受弯时中和轴附近受力较小， 可考虑不配以尽量减少立柱的自重。其抗弯刚度具体计算公式如下：(6)钢筋直径为30m
8、m，截面积钢筋对于其形心轴乂轴的截面惯性矩采用近似计算公式：(xi为钢筋至形心轴的距离)因此配钢筋钢管混凝土抗弯刚度为：从计算结果可知，立柱抗弯刚度刚度提高近20%，在实际工程施工中也可以看出其效果。图1钢管混凝土柱截面显示屏结构基础优化LED显示屏结构基础是结构的重要组成部分，它承担将上部结构所承受的全部荷载安全传 递给地基，并保持结构整体稳定的作用。为保证LED显示屏结构的安全性和整体稳定性，要求 基础能够抵抗LED显示屏自身压力以及弯矩引起的拔力。LED显示屏结构基础设计中一般采用柱下独立扩展基础，这种结构方式需要混凝土和钢筋 用量比较大，经济性能不佳，有必要对基础形式加以改进。图2为改
9、进的LED显示屏基础立面 图和平面图。基础底面为10X4m，底板厚130cm，肋梁分别1400X400cm、1600X400m、 1800X400m三种。这种基础最大特点是用梁板结构代替常规独立基础的椎体混凝土，使混凝 土用量有所减少。图2-a广告基础立面图图2-b广告基础平面图 验算地基承载力是否满足要求：式中：G为基础自重标准值；W为基础底面的抵抗矩；P.、P min分别为荷载效应标准组合 基础边缘最大压力值和最小压力值；荷载N=、M=12857KN、G=8960KN、A=140m八。根据提供数据计算P “：、P讪二。由于地基承载力特征值fa=，P =,因此LED显示屏基础满足地基承载力的要求。四、结论本文主要从结构力学的知识，对独立柱LED显示屏进行分析优化。主要结论有：(1)对独立柱LED显示屏进行了载荷分析，得出了风载荷的大小；通过对结构的稳定性 分析，计算出立柱抗弯刚度值。(3)对独立柱LED显示屏立柱以及结构基础进行优化，优化后的结果相对比较合理，从受力 和经济指标来看，都比常规基础有较大优势。
