施工中如何設計LED顯示屏支撐結構

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-05-12

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LED顯示屏支撐結構分為落地式、壁掛式和樓頂式3種，LED照明品牌，各類型的支撐結構體系應力應變特點不同。通過對3種支撐結構體系進行有限元分析比較，得出相應支撐結構的優化方案。結果表明，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，樓頂式支撐結構宜采用空間桁架體系。針對支撐結構關鍵節點進行優化設計，通過設置抗剪鍵或十字形加勁肋等構造措施優化節點應力狀態，提高支撐結構的安全性能。

隨著多媒體技術的發展，LED電子顯示屏廣泛應用于商業展示，產生良好的廣告效應，設計優秀的顯示屏支撐結構同時可成為城市建筑物中靚麗的風景線。結合顯示屏的視距要求以及投資地域等特點通常會根據建設地點及建筑物要求進行結構類型設計。LED顯示屏通常采用獨立落地形式或附屬建筑物進行設置（圖1，2）。針對不同顯示屏形式的支撐結構，應準確分析其受力特性選用相應的結構形式，本文將對LED電子顯示屏支撐結構進行分類總結，提出各種支撐結構方案適用的范圍、設計難點以及相應的優化設計方案和構造措施。

圖1落地顯示屏圖

圖2屋頂顯示屏圖

1、顯示屏支撐結構類型

1.1落地式支撐結構

落地式LED電子顯示屏多設置于城市廣場或重要交通交叉處。分析落地顯示屏支撐結構受力特性可知，支撐結構宜采用空間鋼桁架結構。在基礎上設置4根鋼柱組合形成空間格構柱。上部屏體部分采用多層水平空間桁架結構，既可滿足結構受力要求，又可滿足檢修通道的設置。

義烏市賓王路LED顯示屏屏體面積屏體有效尺寸為13.4mｘ8.6 m，屬于典型落地式支撐結構，采用格構柱形成顯示屏支撐結構體系。鋼格構柱4根主肢采用300 mmｘ300 mmｘ 10 mm，LED照明工程，水平橫材采用200mm×100 mmｘ6mm、斜腹桿為100 mm×100mm×6mm，結合格構柱內部空間設置檢修上人通道；屏體背側構件采用鋼桁架結構，上弦桿、下弦桿、腹桿均采用100 mmｘ100 mmｘ6 mm，上部鋪設6 mm厚鋼板以滿足檢修通道要求。基礎采用獨立混凝土基礎。支撐結構如圖3所示。

1.2壁掛式支撐結構

城市建設密度較大，只有很少區域能夠滿足落地式顯示屏的建設條件。而LED電子顯示屏具有播放動態畫面廣告等優點，城市商業繁華地段需建設大量的LED顯示屏，解決該矛盾的方案就是建設附屬于已有建筑物的顯示屏。

根據建筑物的建設條件、改造條件以及建筑物高度通常將附屬于建筑物的LED顯示屏支撐結構分為壁掛式顯示屏支撐結構和樓頂式顯示屏支撐結構。

壁掛式顯示屏支撐結構多采用單層鋼結構固定于主體結構側面，內部設置檢修通道。中國電信溫州分公司南站大樓LED大屏幕工程顯示屏24.0 mｘ 13.4m，屬于典型壁掛式顯示屏支撐結構，高質量，采用方鋼管160 mmｘ160 mmｘ6 mm形成節點體系，槽鋼14a上鋪設6 mm厚壓紋鋼板形成檢修通道，各節點通過6個M16錨栓錨固于主體結構框架柱側。該工程正立面及側立面見圖4。

1.3樓頂式支撐結構

實際使用中壁掛式LED電子顯示屏由于占據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建筑。建筑高度適中的辦公建筑及民用住宅建筑設置的LED電子顯示屏只能設計在建筑物頂部。此時顯示屏支撐結構體系應歸類為樓頂顯示屏支撐結構。

中國通信服務廣西公司顯示屏支撐結構設置于大樓頂部，充分利用原主體結構剪力墻設置鋼格構體系，設計，梁柱均采用格構構件，形成具有良好受力狀態的空間桁架體系。顯示屏屏體有效尺寸17.5 mx8.0 m，鋼格構柱4根主肢采用100 mmｘ100 mmｘ5 mm，水平橫材采用100 mmｘ100 mmｘ5 mm、斜腹桿為口60mmｘ60 mmｘ5 mm，其中水平橫材與豎材各自組成桁架體系抵抗側向風荷載和地震荷載。節點通過10個M12螺栓錨固于主體結構。該工程正立面如圖5所示。

2、荷載作用

LED電子顯示屏采用落地式、壁掛式或樓頂式均需計算永久荷載、活荷載、風荷載、雪荷載、裹冰荷載、地震荷載等荷載作用（1）。其中永久荷載需計入屏幕自重荷載，活荷載需考慮屏體檢修涉及的檢修荷載。荷載組合系數應符合規范要求。

壁掛式或樓頂式顯示屏其自振周期應結合主體結構進行整體分析，通常情況下可選用主體結構自振周期進行計算（2、3），并分析高振型對樓頂式支撐結構的影響（4）。風荷載的計算應按照圍護結構進行設計分析，對大型支撐結構應根據具體結構形式進行深入分析（5）。地震荷載的計算應綜合考慮雙向水平地震和豎向地震作用，對壁掛式支撐結構尤其要重視罕遇地震下豎向地震作用的影響分析。

此外電子顯示屏內部設置有電子顯示單元，長時間的照明及其他設備的運作均會帶來過多的熱量，內部易出現散熱問題，支撐結構內部布置有大量的電力線路，線路老化等問題也易導致火災發生。顯示屏支撐結構在此類意外作用發生時應有足夠的抵抗能力，不致發生連續性倒塌破壞，需加強關鍵構件支撐節點的設計，提高安全儲備。

3、 結構選型

3.1落地式支撐結構