廣告牌鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方案（3米、6米、8米高）一、編制依據(jù)與目的1.1編制依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》JGJ81-2020《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010（2015年版）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010福州地區(qū)地質(zhì)勘察報(bào)告及廣告牌設(shè)計(jì)圖紙國(guó)家及地方現(xiàn)行相關(guān)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程1.2編制目的明確3米、6米、8米高廣告牌鋼結(jié)構(gòu)從荷載計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、焊縫及埋件校核的全流程技術(shù)要求，確保結(jié)構(gòu)承載能力、穩(wěn)定性及耐久性滿足使用需求規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)算方法與參數(shù)選取，規(guī)避荷載遺漏、構(gòu)件選型不當(dāng)、錨固失效等風(fēng)險(xiǎn)，保障廣告牌在風(fēng)、雪、活荷載等作用下的安全運(yùn)行為廣告牌鋼結(jié)構(gòu)加工制作、安裝施工及后期維護(hù)提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)，確保工程質(zhì)量符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)二、通用基本參數(shù)2.1工程概況建設(shè)地點(diǎn)：福州地區(qū)地面粗糙度：B類（田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵及房屋稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)）基本風(fēng)壓（w?）：0.7kPa（福州地區(qū)50年一遇）基本雪壓（S?）：0kPa（福州地區(qū)50年一遇）結(jié)構(gòu)材質(zhì)：主體鋼結(jié)構(gòu)采用Q235鋼，錨栓采用8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓安全等級(jí)：二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ?=1.0設(shè)計(jì)使用年限：15年2.2荷載取值自重（G?）：廣告牌整體自重按400N/㎡估算（含廣告布、桿件、連接件及附件）活荷載（Q?）：廣告牌水平投影面活荷載取500N/㎡風(fēng)荷載：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012計(jì)算，考慮正、負(fù)風(fēng)壓作用雪荷載：福州地區(qū)基本雪壓為0kPa，雪荷載計(jì)算值為0三、3米高廣告牌設(shè)計(jì)計(jì)算3.1荷載計(jì)算3.1.1風(fēng)荷載計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)（β??）：B類地形，計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高3m（不足5m按5m計(jì)）脈動(dòng)系數(shù)μf=0.5×(5/10)^(-0.16)=0.57β??=0.89×(1+2×0.57)=1.97風(fēng)壓高度變化系數(shù)（μz）：B類地形，3m（不足10m按10m計(jì)），μz=(10/10)^0.32=1.0局部風(fēng)壓體型系數(shù)（μ??）：正風(fēng)壓μ???=1.3，負(fù)風(fēng)壓μ???=-2.0從屬面積A<10m2時(shí)，按對(duì)數(shù)線性插值修正：龍骨（A=4.5m2）：μ????=1.13，μ????=1.74廣告布（A=2.25m2）：μ????=1.21，μ????=1.86風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：龍骨：wk??=1.97×1.0×1.13×0.7=1.56kPa；wk??=1.97×1.0×1.74×0.7=2.40kPa廣告布：wk??=1.97×1.0×1.21×0.7=1.67kPa；wk??=1.97×1.0×1.86×0.7=2.56kPa風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：龍骨：w??=1.4×1.56=2.18kPa；w??=1.4×2.40=3.36kPa廣告布：w??=1.4×1.67=2.34kPa；w??=1.4×2.56=3.58kPa3.1.2荷載組合荷載組合類型計(jì)算表達(dá)式龍骨荷載（kPa）廣告布荷載（kPa）正風(fēng)壓（永久荷載不起控制）S?=1.2G?+1.4w?+0.7×1.4Q?3.153.30負(fù)風(fēng)壓S?=1.0G?+1.4w?2.963.19最不利荷載取正風(fēng)壓組合值3.153.303.2桿件設(shè)計(jì)3.2.1基本參數(shù)力學(xué)模型：懸臂梁（帶拉桿）懸臂總長(zhǎng)（L）：3000mm，其中a=50mm，b=2950mm分格寬度（B）：1500mm拉桿截面面積：309mm2懸臂梁截面特性：I=1.68×10?mm?，W=25835mm3，A=924mm23.2.2受力計(jì)算荷載集度：線荷載標(biāo)準(zhǔn)值q?=3.15×1500=4.73N/mm線荷載設(shè)計(jì)值q=3.15×1500=4.73N/mm拉桿軸力：垂直分力P=5453.91N軸向作用力N=P/sinα=7716.07N最大彎矩（M???）：距懸臂端x=3000mm處，M???=5.18×10?N?mm3.2.3強(qiáng)度與撓度校核抗彎強(qiáng)度：軸力NL=5458.25N應(yīng)力σ=NL/A+M???/(γW)=5458.25/924+5.18×10?/(1.05×25835)=196.95MPa≤215MPa（滿足要求）拉桿抗拉強(qiáng)度：應(yīng)力σ=N/A=7716.07/309=24.97MPa≤215MPa（滿足要求）撓度：C點(diǎn)撓度dfc=0.008mm≤2L/250=24mm（滿足要求）AB段最大撓度df?=5.75mm≤24mm（滿足要求）3.3焊縫設(shè)計(jì)3.3.1基本參數(shù)焊縫高度（h?）：4mm有效截面抵抗矩（W）：76970mm3有效截面積（A）：2532.4mm2角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（f???）：160MPa3.3.2受力校核固端剪力（V）：8727.09N固端彎矩（M）：5.18×10?N·mm軸力（NL）：5458.25N焊縫應(yīng)力：σ?=(M/(1.22W)+NL/(1.22A))=(5.18×10?/(1.22×76970))+(5458.25/(1.22×2532.4))=55.2MPaτ?=V/A=8727.09/2532.4=3.45MPa折算應(yīng)力√[(σ?/1.22)2+τ?2]=√[(55.2/1.22)2+3.452]=45.9MPa≤160MPa（滿足要求）3.4埋件設(shè)計(jì)（后錨固）3.4.1受力分析軸向壓力（N）：5458.25N剪力（V）：8727.09N根部彎矩（M）：5.18×10?N·mm3.4.2錨栓校核受拉最大錨栓拉力（N?????）：4364.69N受剪最大錨栓剪力（V?????）：2909.03N錨栓鋼材受拉承載力：錨栓應(yīng)力面積A?=78.54mm2，f???=800MPaN???,?=kN??,?/γ??,?=1×(78.54×800)/1.6=39270N≥4364.69N（滿足要求）錨栓鋼材受剪承載力：V??,?=0.5A?f???=0.5×78.54×800=31416NV???,?=kV??,?/γ??,?=1×31416/1.6=19635N≥2909.03N（滿足要求）3.4.3混凝土錨固校核混凝土錐體受拉破壞承載力：N???,??=45661.55N≥5458.25N（滿足要求）混凝土劈裂破壞承載力：N???,??=52796.16N≥5458.25N（滿足要求）混凝土楔形體受剪破壞承載力：V???,??=12758.95N≥8727.09N（滿足要求）拉剪復(fù)合受力：鋼材：(N?????/N???,?)2+(V?????/V???,?)2=0.034≤1.0（滿足要求）混凝土：(N?????/N???,??)1.?+(V?????/V???,??)1.?=0.607≤1.0（滿足要求）四、6米高廣告牌設(shè)計(jì)計(jì)算4.1荷載計(jì)算4.1.1風(fēng)荷載計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)（β??）：B類地形，計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高6m（不足10m按10m計(jì)）脈動(dòng)系數(shù)μf=0.5×(10/10)^(-0.16)=0.5β??=0.89×(1+2×0.5)=1.78風(fēng)壓高度變化系數(shù)（μz）：B類地形，10m高度，μz=1.0局部風(fēng)壓體型系數(shù)（μ??）：龍骨（A=9m2）：μ????=1.05，μ????=1.62廣告布（A=2.25m2）：μ????=1.21，μ????=1.86風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：龍骨：wk??=1.78×1.0×1.05×0.7=1.37kPa；wk??=1.78×1.0×1.62×0.7=2.10kPa廣告布：wk??=1.78×1.0×1.21×0.7=1.57kPa；wk??=1.78×1.0×1.86×0.7=2.42kPa風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：龍骨：w??=1.4×1.37=1.92kPa；w??=1.4×2.10=2.94kPa廣告布：w??=1.4×1.57=2.20kPa；w??=1.4×2.42=3.39kPa4.1.2荷載組合荷載組合類型龍骨荷載（kPa）廣告布荷載（kPa）正風(fēng)壓（永久荷載不起控制）2.883.17負(fù)風(fēng)壓2.542.98最不利荷載2.883.174.2桿件設(shè)計(jì)4.2.1基本參數(shù)力學(xué)模型：懸臂梁（帶拉桿）懸臂總長(zhǎng)（L）：6000mm，其中a=1000mm，b=5000mm分格寬度（B）：1500mm拉桿截面面積：5856mm2懸臂梁截面特性：I=8.81×10?mm?，W=590671mm3，A=8256mm24.2.2受力計(jì)算與校核荷載集度：q=2.88×1500=4.32N/mm拉桿軸力：N=26118.99N，應(yīng)力σ=26118.99/5856=4.46MPa≤215MPa（滿足要求）最大彎矩：M???=1.26×10?N·mm抗彎強(qiáng)度：σ=22623.17/8256+1.26×10?/(1.05×590671)=23.06MPa≤215MPa（滿足要求）撓度：C點(diǎn)撓度0.35mm，AB段最大撓度0.73mm，均≤2×6000/250=48mm（滿足要求）4.3焊縫與埋件設(shè)計(jì)4.3.1焊縫校核焊縫高度：6mm，有效截面積2532.4mm2，有效抵抗矩76970mm3受力：V=12902.51N，M=1.26×10?N·mm，NL=22623.17N折算應(yīng)力：√[(σ?/1.22)2+τ?2]=141.60MPa≤160MPa（滿足要求）4.3.2埋件校核（土建預(yù)埋）錨筋配置：4根Φ16mm鋼筋，總截面面積803.84mm2受力：N=22623.17N，V=12902.51N，M=1.26×10?N·mm錨筋面積驗(yàn)算：(V-0.3N)/(a?a?f?)+(M-0.4Nz)/(1.3a?a?f?z)=198.19mm2≤803.84mm2（滿足要求）(M-0.4Nz)/(0.4a?a?f?z)=497.83mm2≤803.84mm2（滿足要求）五、8米高廣告牌設(shè)計(jì)計(jì)算5.1荷載計(jì)算5.1.1風(fēng)荷載計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)（β??）：B類地形，計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高8m（不足10m按10m計(jì)），β??=1.78風(fēng)壓高度變化系數(shù)（μz）：1.0局部風(fēng)壓體型系數(shù)（μ??）：龍骨（A=12m2）：μ????=1.04，μ????=1.60廣告布（A=2.25m2）：μ????=1.21，μ????=1.86風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：龍骨：wk??=1.32kPa，wk??=2.03kPa廣告布：wk??=1.53kPa，wk??=2.36kPa風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：龍骨：w??=1.85kPa，w??=2.84kPa廣告布：w??=2.14kPa，w??=3.30kPa5.1.2荷載組合荷載組合類型龍骨荷載（kPa）廣告布荷載（kPa）正風(fēng)壓（永久荷載不起控制）2.823.12負(fù)風(fēng)壓2.442.90最不利荷載2.823.125.2桿件設(shè)計(jì)5.2.1基本參數(shù)力學(xué)模型：懸臂梁（帶拉桿）懸臂總長(zhǎng)（L）：8000mm，其中a=1000mm，b=7000mm分格寬度（B）：1500mm拉桿截面面積：6287mm2懸臂梁截面特性：I=1.03×10?mm?，W=658260mm3，A=9351mm25.2.2受力計(jì)算與校核荷載集度：q=2.82×1500=4.23N/mm拉桿軸力：N=31517.04N，應(yīng)力σ=31517.04/6287=5.01MPa≤215MPa（滿足要求）最大彎矩：M???=2.50×10?N·mm抗彎強(qiáng)度：σ=27298.74/9351+2.50×10?/(1.05×658260)=39.05MPa≤215MPa（滿足要求）撓度：C點(diǎn)撓度1.09mm，AB段最大撓度2.47mm，均≤2×8000/250=64mm（滿足要求）5.3焊縫與埋件設(shè)計(jì)5.3.1焊縫校核焊縫高度：8mm，有效截面積4856.45mm2，有效抵抗矩152360mm3受力：V=18056.73N，M=2.50×10?N·mm，NL=27298.74N折算應(yīng)力：√[(σ?/1.22)2+τ?2]=139.01MPa≤160MPa（滿足要求）5.3.2埋件校核（土建預(yù)埋）錨筋配置：4根Φ16mm鋼筋，總截面面積803.84mm2受力：N=27298.74N，V=18056.73N，M=2.50×10?N·mm錨筋面積驗(yàn)算：(V-0.3N)/(a?a?f?)+(M-0.4Nz)/(1.3a?a?f?z)=312.08mm2≤803.84mm2（滿足要求）(M-0.4Nz)/(0.4a?a?f?z)=778.24mm2≤803.84mm2（滿足要求）六、質(zhì)量與安全保障措施6.1質(zhì)量保障材料控制：鋼材、螺栓、焊條等材料進(jìn)場(chǎng)需提供質(zhì)量證明書(shū)，按規(guī)范抽樣送檢，不合格材料嚴(yán)禁使用加工制作：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工精度需符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》GB50205-2020要求，焊縫需進(jìn)行外觀檢查及無(wú)損檢測(cè)（一級(jí)焊縫100%UT檢測(cè)，二級(jí)焊縫20%UT檢測(cè)）安裝控制：安裝前復(fù)核基礎(chǔ)軸線與標(biāo)高，安裝過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)構(gòu)件垂直度、撓度，偏差超限時(shí)及時(shí)調(diào)整防腐與防火：鋼結(jié)構(gòu)表