LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計

LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了信息傳播效率的不斷提高。最近幾年，人們對于信息的及時性提出了越發(fā)嚴格的要求，為了滿足這一需求，也為了更好地人們精神生活的需求，在許多廣場、商場空地前都設(shè)置了大型LED顯示屏，可以播放新聞和廣告，其本身也能夠作為城市中的地標性建筑。本文就LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)進行了分析，并對其設(shè)計進行了研究和討論。標簽：LED顯示屏；支架；結(jié)構(gòu)分析；設(shè)計.、八、-前言伴隨著多媒體技術(shù)、電力電子技術(shù)以及計算機技術(shù)等的發(fā)展和普及，LED電子顯示屏在我們的生活中越來越常見，尤其是室外大型LED顯示屏，將之用于商業(yè)展示，不僅具備極佳的廣告效應(yīng)，而且合理的支架結(jié)構(gòu)能夠為城市增加一道靚麗的風(fēng)景?？紤]LED顯示屏的大小、視距要求、安全性以及投資地域等的區(qū)分，其支架結(jié)構(gòu)各不相同，需要設(shè)計人員結(jié)合實際情況作出合理選擇。1.LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)分析落地式支架一般情況下，落地式LED顯示屏支架（圖1）多設(shè)置在大型廣場或者十字交叉口，采用的多是空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)支撐采用的是空間格構(gòu)柱，以四根或者以上鋼柱組合而成，上部顯示屏部分選擇水平空間多層桁架，這樣不僅可以保證支架整體的穩(wěn)定性和可靠性，還可以設(shè)置相應(yīng)的檢修通道，為LED顯示屏的檢修提供便利。壁掛式支架最近幾年，我國的城市化進程持續(xù)加快，城市規(guī)模迅速擴大，在寸土寸金的城市中，想要找到滿足落地式LED顯示屏建設(shè)的區(qū)域并不容易，而恰恰是在建筑密度大、人流量密集的商業(yè)區(qū)域，對于LED顯示屏的需求也最大。在這種情況下，從解決上述矛盾沖突的角度，可以選擇壁掛式顯示屏（圖2），通過設(shè)置支架的方式，將LED顯示屏安裝在高層建筑的適當高度，從而減少對于地面空間的占用。根據(jù)實際條安裝條件和安裝高度，可以將設(shè)置在建筑上的LED顯示屏支架分為壁掛式支架和樓頂式支架，其中的壁掛式支架通常會選擇單層鋼結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部預(yù)留檢修通道［1］。樓頂式支架在實際應(yīng)用中，壁掛式支架雖然保證了LED顯示屏的安裝，也消除了其對于地面有限空間的占用，但是同樣存在著一些缺陷和問題，最為關(guān)鍵的一點，LED顯示屏本身巨大的體積會占據(jù)建筑外立面的絕大部分，從而對建筑內(nèi)部自然采光造成影響，導(dǎo)致了建筑能耗的增加，因此多被安裝在大型商業(yè)建筑上。對于一些高度適中的辦公建筑或者住宅建筑，從保證建筑采光的角度，可以采用樓頂式支架（圖3）,將LED顯示屏設(shè)置在建筑頂部。2.LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計在對LED顯示屏支架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，荷載分析是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對整個支架體系的穩(wěn)定性和安全性影響巨大。實踐證明，無論是選擇哪一種支架結(jié)構(gòu)，永久荷載、、風(fēng)荷載、地震荷載以及活荷載等都是需要充分考慮和計算的和阻礙作用。不僅如此，LED顯示屏內(nèi)部設(shè)置有相應(yīng)的電子顯示單元，在長時間連續(xù)運行的情況下，必然存在發(fā)熱問題，如果撒施不當，則可能引發(fā)火災(zāi)風(fēng)險?；诖?，支架架構(gòu)同樣需要具備良好的突發(fā)事件抵抗能力，不會因為意外事故而引發(fā)變形或倒塌問題。落地式支架在落地式支架結(jié)構(gòu)體系中，支架對上部屏體結(jié)構(gòu)荷載的承擔主要是通過與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相連接的柱體實現(xiàn)，因此，可以依照懸臂梁結(jié)構(gòu)對其受力及荷載情況進行計算。柱體可以選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可以選擇鋼結(jié)構(gòu)或者格構(gòu)鋼柱，橫梁一般以鋼結(jié)構(gòu)為主，最為常見的是格構(gòu)梁。落地式支架對于基礎(chǔ)選型有著比較嚴格的要求，為了防止結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)沉陷或者側(cè)傾問題，需要做好地基基礎(chǔ)的抗壓、抗拔以及抗傾覆計算。從支架結(jié)構(gòu)建設(shè)周期考慮，對比圓形鋼柱和格構(gòu)鋼柱的截面，在相同受力條件下，利用專業(yè)的有限元分析軟件，構(gòu)建三維模型，假定圓形鋼柱采用的是01000x15格構(gòu)鋼柱的四根主肢為3OOmmx3OOmmxlOmm,水平橫材選擇200mmx100mmx6mm,斜腹桿為100mmx100mmx6mm。依照懸臂梁受力情況分析,可以對模型進行簡化,對比計算分析結(jié)果,兩種截面都具備較好的受力性能,不過考慮后期維護問題,必須兼顧支架結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)固性以及維修的方便性,因此在兩種結(jié)構(gòu)都可以滿足實際需求以及外觀要求的前提下,優(yōu)先選擇格構(gòu)柱［2］。壁掛式支架壁掛式支架可以利用鋼節(jié)點錨固的方式固定在建筑外側(cè),以框架柱完成節(jié)點固定,如果在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)節(jié)點間距無法滿足實際需求,則可以選擇框架梁作為輔助支點。固定在支撐點上的橫梁構(gòu)件可以形成水平片狀結(jié)構(gòu),顯示屏龍骨放在結(jié)構(gòu)上,其主要承擔風(fēng)荷載和檢修荷載,是整個支架結(jié)構(gòu)中的主要受力體系。在沒有特殊要求的情況下,壁掛式支架體系可以選擇水平桁架,如果節(jié)點距離不足,則可以將型鋼直接設(shè)置為橫梁,采用連續(xù)梁方案構(gòu)建計算模型。在壁掛式支架結(jié)構(gòu)中,水平片狀結(jié)構(gòu)體系是最為核心的構(gòu)件,經(jīng)研究對比,若支架整體質(zhì)量固定,則與直腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)相比,斜腹桿組合桁架結(jié)構(gòu)的變形更小,穩(wěn)定性更強。因此,在水平片狀結(jié)構(gòu)中,應(yīng)該優(yōu)先選擇斜腹桿組合桁架結(jié)構(gòu),以降低支撐結(jié)構(gòu)變形,如果在設(shè)計過程中,發(fā)現(xiàn)框架軸線間距過大,中間區(qū)域無法設(shè)置連續(xù)支點,則可以通過增加斜腹桿密度的方式來提升整個支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,減少外力因素引發(fā)的變形問題。2.3樓頂式支架如果需要采用樓頂式支架體系，則需要在原本的建筑樓頂做好準備工作，利用既有建筑主體結(jié)構(gòu)體系來實現(xiàn)對荷載的分擔，確保支架體系設(shè)計的合理性。一般情況下，設(shè)計人員可以從建筑整體造型出發(fā)，從平面桁架、空間桁架以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)樣式中進行選擇，結(jié)構(gòu)方案更加靈活，而對于結(jié)構(gòu)的適用性，則可以通過有限元分析的方式獲得?？紤]現(xiàn)代建筑在樓頂設(shè)計施工中的特點，樓頂式支架的設(shè)計還必須關(guān)注鞭梢效應(yīng)和自振周期的特殊性，針對支架結(jié)構(gòu)和建筑主體構(gòu)建整體模型，對支架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變特性進行分析。樓頂式支架結(jié)構(gòu)本身屬于空間結(jié)構(gòu)體系，與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接可以選擇多種不同的形式，可以根據(jù)主體機構(gòu)頂部的具體情況作出選擇。結(jié)構(gòu)不同，受力性能也存在很大差距，必須采用有限元分析的方法，對整體空間結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進行分析，才能保證最終設(shè)計方案的合理性。對比網(wǎng)架式結(jié)構(gòu)和空間桁架式結(jié)構(gòu)，在質(zhì)量相同的前提下，兩種結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變并不存在很大差距，整體效果類似，而從施工難度和維護的便利性等方面進行考慮，應(yīng)該優(yōu)先選擇空間桁架結(jié)構(gòu)［3］。3.結(jié)語結(jié)合上述分析，可以得出結(jié)論：落地式支架結(jié)構(gòu)本身屬于懸臂結(jié)構(gòu)的一種，柱體在其中發(fā)揮著非常重要的作用，依照應(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果，在考慮LED顯示屏檢修特點的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選擇格構(gòu)式截面；壁掛式支架結(jié)構(gòu)中，水平片狀結(jié)構(gòu)體系最為關(guān)鍵，應(yīng)該優(yōu)先選擇斜腹桿組合桁架，如果主體結(jié)構(gòu)中間區(qū)域無法設(shè)置連續(xù)固定節(jié)點，則需要適當增加斜腹桿密度；樓頂式支架可以選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)體系，兩者應(yīng)力應(yīng)變基本相同，不過從施工難度等方面考慮，應(yīng)該優(yōu)先選擇空間桁架體系。參考文獻：⑴徐劍，方杰，唐福漢，等超大面