LED顯示屏支撐結(jié)構(gòu)分為落地式、壁掛式和樓頂式3種，各類型的支撐結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力應(yīng)變特點不同。通過對3種支撐結(jié)構(gòu)體系進行有限元分析比較，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。針對支撐結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點進行優(yōu)化設(shè)計，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)計優(yōu)秀的顯示屏支撐結(jié)構(gòu)同時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通常會根據(jù)建設(shè)地點及建筑物要求進行結(jié)構(gòu)類型設(shè)計。LED顯示屏通常采用獨立落地形式或附屬建筑物進行設(shè)置）。針對不同顯示屏形式的支撐結(jié)構(gòu)，應(yīng)準確分析其受力特性選用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，本文將對重慶彩光LED電子顯示屏支撐結(jié)構(gòu)進行分類總結(jié)，提出各種支撐結(jié)構(gòu)方案適用的范圍、設(shè)計難點以及相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案和構(gòu)造措施。

    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。

    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態(tài)畫面廣告等優(yōu)點，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。

    1．3樓頂式支撐結(jié)構(gòu)

    實際使用中壁掛式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)計在建筑物頂部。此時顯示屏支撐結(jié)構(gòu)體系應(yīng)歸類為樓頂顯示屏支撐結(jié)構(gòu)。

    3、結(jié)構(gòu)選型

    3．1落地式支撐結(jié)構(gòu)

    落地式電子顯示屏支撐結(jié)構(gòu)通過與基礎(chǔ)連接的柱體承擔(dān)上部屏體結(jié)構(gòu)的荷載，可按照懸臂梁結(jié)構(gòu)進行分析計算。落地式支撐結(jié)構(gòu)通常采用單柱或雙柱加橫梁式結(jié)構(gòu)，其余類型可結(jié)合建筑造型選用合適的支撐結(jié)構(gòu)體系。柱體設(shè)計可采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管結(jié)構(gòu)以及格構(gòu)鋼柱，橫梁可選用格構(gòu)梁等鋼結(jié)構(gòu)類型。其基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)場地的地質(zhì)條件確定，并應(yīng)進行抗壓、抗拔、抗彎和抗傾覆計算。結(jié)合懸臂結(jié)構(gòu)的受力特點，落地式支撐結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件為豎向柱體設(shè)計，選用安全合理符合工藝要求的截面形式。

    分析結(jié)果表明，對落地式支撐結(jié)構(gòu)，圓柱式截面及格構(gòu)式截面均為良好的截面形式。戶外電子顯示屏由于需維修電子顯示元件，因而需設(shè)置上人通道，采用格構(gòu)式柱可充分利用格構(gòu)空間設(shè)置上人通道，不會像圓截面一樣由于設(shè)置上人孔洞導(dǎo)致柱根部截面出現(xiàn)薄弱部位。當(dāng)由于景觀需設(shè)置圓形截面時應(yīng)對上人部位進行局部加固處理。當(dāng)兩種截面類型均能滿足實用及外觀要求時，應(yīng)優(yōu)先采用格構(gòu)柱。

    3．2壁掛式支撐結(jié)構(gòu)

    壁掛式支撐結(jié)構(gòu)通過鋼節(jié)點錨固于主體結(jié)構(gòu)物側(cè)部，通常可采用框架柱固定節(jié)點，當(dāng)節(jié)點間距不能滿足要求時，可采用框架梁作為輔助支點設(shè)計位置。橫梁構(gòu)件固定于支撐點上形成水平向片狀結(jié)構(gòu)體系，該體系承擔(dān)顯示屏傳來的風(fēng)荷載并作為檢修通道承擔(dān)檢修荷載，屬于壁掛式支撐結(jié)構(gòu)的主要受力體系。屏體龍骨均布置在水平片狀結(jié)構(gòu)體系上。通常該體系可采用水平放置的桁架，對于節(jié)點距離較小的體系可直接采用型鋼作為橫梁，計算模型可采用連續(xù)梁方案。水平片狀結(jié)構(gòu)體系是壁掛式支撐結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件。

    研究了兩種水平片狀結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)力應(yīng)變特點，主體結(jié)構(gòu)軸線間距為7500mm，在樓層中部設(shè)置的檢修平臺中間無法設(shè)置支撐點，因而該工程最大變形點發(fā)生在樓層中部位置。根據(jù)變形特點分別采用兩種結(jié)構(gòu)形式進行分析。節(jié)點構(gòu)件均采用160 mmx160 mm×6 mm，單獨型鋼水平支撐結(jié)構(gòu)采用100 mm×l00 mm×5 mm，組合桁架水平支撐結(jié)構(gòu)弦桿采用50 mmx50 mmx4 mm，斜腹桿采用30mmx30 mm×3 mm。

    根據(jù)分析結(jié)果可知，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)體系總質(zhì)量相同的情況下，采用斜腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)比采用直腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)變形小。結(jié)果表明，水平片狀結(jié)構(gòu)體系采用斜腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)可有效降低支撐結(jié)構(gòu)變形，尤其當(dāng)框架軸線間距較大，中間區(qū)域無法連續(xù)設(shè)置支點時，增加斜腹桿密度可有效降低支撐結(jié)構(gòu)變形。

    3．3樓頂式支撐結(jié)構(gòu)

    樓頂式支撐結(jié)構(gòu)需結(jié)合樓頂原有結(jié)構(gòu)布置進行設(shè)計，充分利用原有主體結(jié)構(gòu)體系承擔(dān)荷載對優(yōu)化樓頂式支撐結(jié)構(gòu)體系非常重要。通?？山Y(jié)合建筑物造型采用平面桁架、空間桁架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)方案靈活多變，可采用有限元分析軟件進行建模分析計算。針對樓頂輕鋼的特點應(yīng)注意自振周期的特殊性以及鞭梢效應(yīng)，宜對樓頂式支撐結(jié)構(gòu)與大樓建立整體模型進行有限元分析，研究支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變特性。

    樓頂式支撐結(jié)構(gòu)屬于空間結(jié)構(gòu)體系，其與主體結(jié)構(gòu)的連接方式有多種類型，需根據(jù)實際主體結(jié)構(gòu)頂部的情況確定。不同的結(jié)構(gòu)類型受力性能差別很大，只有采用有限元方法分析整體空間結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)才能得到符合實際的設(shè)計方案。

    對比兩種結(jié)構(gòu)類型可知，采用相同重量的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系與空間桁架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)力和應(yīng)變相差不多，兩種結(jié)構(gòu)體系效果相近。綜合考慮施工難度及維護方便等因素，樓頂式支撐結(jié)構(gòu)宜選用空間桁架形式。

    4、節(jié)點分析

    采用鋼構(gòu)件為主要構(gòu)件的顯示屏支撐結(jié)構(gòu)存在大量的連接節(jié)點，節(jié)點的準確設(shè)計對整體結(jié)構(gòu)的安全性能至關(guān)重要。

    支撐結(jié)構(gòu)與混凝土基礎(chǔ)連接采用專用預(yù)埋件，與主體混凝土結(jié)構(gòu)的連接采用40c－學(xué)錨栓和植筋，在與梁體連接處優(yōu)先采用對穿螺栓。所有節(jié)點均不得采用膨脹螺栓?；A(chǔ)節(jié)點設(shè)置的錨栓數(shù)量應(yīng)滿足承載力要求，并按照對稱原則進行等間距布置。落地式支撐結(jié)構(gòu)屬于懸臂型結(jié)構(gòu)體系，其柱根部應(yīng)力較大；壁掛式支撐結(jié)構(gòu)同樣屬于懸臂型結(jié)構(gòu)體系，其節(jié)點根部應(yīng)力較大。針對與基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的應(yīng)力分布特點，采用在根部對節(jié)點進行處理的方案進行優(yōu)化設(shè)計，可有效改善節(jié)點應(yīng)力并降低鋼材用量。

    5、結(jié)束語

    （1）落地式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)屬于懸臂結(jié)構(gòu)，其柱體為關(guān)鍵構(gòu)件，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果結(jié)合電子顯示屏檢修特點，優(yōu)先選用格構(gòu)式截面。

    （2）壁掛式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)水平片狀結(jié)構(gòu)體系采用斜腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)于直腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)，當(dāng)主體結(jié)構(gòu)軸線較大，中間區(qū)域無法設(shè)置節(jié)點時應(yīng)增加斜腹桿密度。

    （3）樓頂式顯示屏支撐結(jié)構(gòu)可采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)體系，兩種結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力應(yīng)變均衡，從施工難度等方面考慮優(yōu)先選擇空間桁架體系。

    （4）顯示屏支撐結(jié)構(gòu)節(jié)點的準確設(shè)計對整體結(jié)構(gòu)安全陛能至關(guān)重要，針對節(jié)點根部受力較大特性設(shè)置抗剪鍵或十字加勁肋等構(gòu)造措施，可有效提高節(jié)點的承載能力。