文档介绍：广告牌结构设计与模型制作
理论方案
作品名称
参赛学校
学生姓名
指导教师
联系电话
浙江省大学生结构设计竞赛组委会
二〇一三年五月
序
近年来,随着我国经济建设的快速发展、轻质高强新型建筑材料的不断应用,以及工程结构设计与建筑施工技术的日新月异,大型户外广告牌不断增多。与此同时,这些户外广告牌的安全管理多数处于无法可依、无机构负责的尴尬境地,一旦出现意外情况,有可能对社会的安全构成威胁。
相对于传统建筑而言,大型广告牌建筑具有高耸化的特点,对风荷载非常敏感,风荷载往往是此类建筑结构设计的主要控制荷载。
大型广告牌的安全问题是多方面的,有设计方面的缺陷,没有充分考虑安全方面的问题;有制作施工方面的问题,没有按规定工艺要求施工;也有监督检查方面的问题,不能及时发现问题整改。而其中大型户外广告的机械强度和防风技术措施是关键。
要有效控制广告牌对人类社会安全的威胁,我们必须采取切实可靠的安全措施,从广告牌的强度、刚度和稳定性这三方面加以控制和改进,从而保证广告牌安全,减少因为广告牌的倒塌而对人类安全造成的威胁。
第1章模型方案设计
结构形式
本次模型主要承受水平风荷载的动力作用,结构受力复杂。所以,我们采用了质量轻盈、受力合理的空间桁架结构体系。本设计充分利用支撑框架来承担侧向作用力。
结构形态具有二重性,首先结构形态具有合理的受力特性即理性逻辑,其次在于结构形态具有明确的几何形态即形态逻辑。如果做到这两方面的完美结合,不仅能使建筑物表现出优美的形态,而且还能达到最为经济的效果。
平面布局:从抗风振角度,平面对称、侧向刚度均匀,平面长度比较接近的结构其抗风性能较好。综上考虑,我们将本建筑平面做成规则对称的三角形,使结构质量中心与抗侧中心重合,这样能够避免结构在风荷载作用下产生扭转。
结构选型
一个成功的结构设计,对于它的形式的非常重要,在结构选型上,我们一步步地排除认为不合理的方案。同时,我们反复实验,不断的找问题,去发现什么地方不足。每次的实验加载,我们会把整个过程拍下来,与老师一起的讨论,一起的解决问题。
方向不对,努力白费,在没有认真思考的前提做出的方案最不具有科学性,况且这次比赛的材料是集成竹,在风荷载动力作用下,较易发生失稳破坏和长细杆的脆性破坏。所以在每次加载后,我们都在认真的思考,最后确定了结构形状。
结构选型是否合理,不仅关系到是否满足加载要求和结构受力是否可靠,而且也关系到结构质量和是否方便制作等问题,结构选型的基本原则如下:
(1)满足加载要求;
(2)受力性能好;
(3)制作简单;
(4)节省材料。
在结构形式选定以后,要进行结构布置,即确定主杆、梁杆、横撑及斜撑如何设置等问题。结构布置的是否合理,不但影响到受力,而且影响到制作、影响到质量等。构件布置的基本原则是:
(1)在满足参赛要求的前提下,沿结构模型的平面和竖向应尽可能地简单、规则、均匀、对称,避免发生突变,减小偶然作用的影响范围,防止因局部破坏引起结构整破坏;
(2)荷载传递路线明确,结构计算简图简单并易于确定;
(3)结构整体性好,受力可靠,重要构件和关键传力部位应增加冗余约束或有多条传力路径;
(4)制作简单,受力明确,质量轻盈。
本作品结构为空间桁架结构,分为上部和下部结构,上部结构为三角形柱体的广告牌,柱体体面为800mm长的正三角形,侧面为是200×800的长方形。下部结构为三角形柱体的支撑结构。底面为100mm长的正三角形。高度为1100mm(其中有1000mm在广告牌的下方,另外100mm进入上部广告片内)。整个支撑结构分为七层,从下往上每层的高度分别为:110mm, 100mm, 100mm, 100mm, 100mm, 110mm, 120mm, 120mm, 120mm,120mm每两层采用2×2mm的细杆斜拉,形成一个“X”形。三角形的竖杆为3×6mm和3×3mm粘结成的复合杆,各个斜杆与主杆之间用锚件锚固,主杆与底板接触面用夹片夹住,增加支撑结构与底板的接触面积,加强抗拔强度。
上部结构为三面200×800mm白纸围成的广告牌结构,广告牌的牌面长边方向两端采用2×2mm杆切成的长条粘结,中间采用两条2×2mm杆弯成的弧粘结,以增加抗弯刚度,两条弧间用2×2mm杆连接,增加稳定。
在三面广告牌面的交接处,采用2×3mm杆经过磨角粘结。在三面广告牌面的中心支出一根垂直于牌面的3×6mm杆分别与下部支撑结构的三个角相接,用夹片加固,在杆件离牌面大约四分之一处分别向两边支出3
×3mm杆抵住广告牌,最后在3×6mm杆和3×3mm杆的节点处用2×2mm杆切成的片粘结。
整个结构体系均为桁架结构看,上部架构简单,受力均匀,用料少,结构