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广告牌基础结构的计算分析

作者：郝晓敏王静

来源：《科技创新导报》2012年第5期

郝晓敏1,2王静1

(1.天津市市政工程设计研究院景观分院天津300051;2.天津天科环艺景观科技发展有限公司天津300051)

摘要:本文通过叙述现在广告牌的现存问题,来重点介绍广告牌单立柱基础的设计考虑因素,并通过一个工程实例,用ansys软件分析了基础的受力情况,为该类新型结构的设计提供了一定依据。

关键词:单立柱广告牌基础ansys

中图分类号:TU99 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)02(b)-0254-01

广告牌作为一种新近兴起的结构形式,应用越来越多,但随之也出现了一些安全事故,如2010年7月16日“康森”台风造成陵水至三亚段东线高速的广告牌基本“全军覆没”:倒塌、广告牌头部掉落或像废纸一样折叠等,对公共安全及人民的生命财产造成巨大损失。

1广告牌基础形式

广告牌上部结构为钢结构,立柱是广告牌面的支撑。根据地质及上部结构综合原因考虑,目前常用的单立柱广告牌的基础型式主要有:自重式钢筋混凝土基础、桩伐基础及人工挖孔单桩基础三种基础型式。本文重点讨论自重式钢筋混凝土基础设计考虑因素。

2广告牌基础计算分析

自重式筏板基础,包括钢筋混凝土筏板基础或钢筋混凝土墩基础。大面积开挖浇注大体积的钢筋混凝土,通过预埋件与立柱连接,由钢筋混凝土基础及上覆土体的自重来抵抗广告牌面的倾覆弯矩。

基础设计时考虑因素:1)计算得出上部结构传给基础的力;2)根据上部结构传给基础的力来确定柱脚连接方式;3)明确该工程所在位置的地质情况,确定基础埋深及尺寸配筋;4)验算基础。

本文以某工程为例来介绍基础设计。

3工程实例

工程情况:面板尺寸长18m,高6m,总高度为18m。持力层参数如下。

④1黏土、粉质黏土:该层厚度0.80～4.30m,fak=110kpa

④2粉土:该层厚度0.80～2.80m,fak=90kpa

1)上部结构传递的荷载:

广告牌属于对风荷载比较敏感的高耸结构,通过计算:

荷载(设计值)正负零处N=389.9kn,M=5348kN·m,V=371.5kn

荷载(标准值)正负零处,Nk=289kn,Mk=3961kN·m,Vk=275kn

由于柱底部弯矩较大,综合考虑本工程采用包裹式柱脚。

2)基础埋深、尺寸的确定:

初步设定基础埋深为3.5m,与广告牌迎风面平行处基础尺寸6.4m,垂直迎风面尺寸为7.8m。作用在基础底面-3.500处:

该工程弯矩较大,正负零下短柱与基础相接截面突变处为最薄弱处。为了更好的分析基础本身在实际工程的受力情况,我们通过ansys建模进行分析。

4Ansys分析

偏心荷载下基底压力成三角形分布,且部分基底压力为零。基础底板压力为正的区域控制竖向约束,底板压力最大端控制水平约束。

建模时,用两个竖向力共同作用形成弯矩和轴力。即

N1×1.05+N2×1.05=5348N2-N1=389.9,N1=2352KN，N2=2742kn。通过ansys分析,结果如下,如图1。

由图可以看出,在荷载作用下,锥体与短柱相交部分应力较大,节点应力最大值为0.71e7(拉应力)N/m2,混凝土C30,抗拉强度为1.43N/mm2=0.143e7N/m2,也就是说在短柱与基础相接的最薄弱处,混凝土会因受拉而出现裂缝,因此要计算配筋。

5结论

通过以上分析,可以看出,广告牌基础在设计时,除了满足地基承载力及抗倾覆要求外,仍需继续计算短柱与基础相接处的配筋。由于本论文所用模型未考虑基础底板上覆土对基底压力为零处的基础影响,所以仍需要我们进一步研究。