广告牌面板尺寸相对于竖向支承钢柱截面较大，广告牌结构的控制设计荷载常为风荷载。为抵御风荷载，广告牌结构骨架一般采用以下两种形式：一种是T型结构形式，即主骨架为一根独立钢柱和上部一根横向主梁呈T型焊接而成。这种结构形式杆件受力明确，计算简单，但钢梁与钢柱的连接处受力较大，杆件应力集中明显，不适合该广告牌钢柱截面较小的情况。另一种是桁架形式，即主骨架由钢柱和上部几道互相平行的横向主梁焊接，主梁之间由水平和斜向支撑连接，形成空间桁架。第二种形式结构受力相比第一种形式较为复杂，计算比较困难，需借助通用有限元软件分析计算来确定杆件受力，但是第二种形式设置的多道横向钢梁能够较为均匀的将风荷载传递至钢柱上，应力集中现象没有第一种形式明显。另外这种平行式桁架结构，可以在每道主梁高程设置内检修爬梯，便于结构的维护、检修及LED显示屏的安装和检测，且能保证操作人员的安全。

　　户外广告牌钢结构的选型、布置和构造应便于制作、安装、维护，并使结构受力简单明确，减少应力集中。一般户外广告牌大多采用单立钢管混凝土柱来支撑广告屏体，但由于该广告牌造型独特，有3个主要支撑杆伸入LED显示屏内，且10m标高位置的主支撑杆截面根据建筑及园林造型要求不能太大，因此已不适合采用单立柱的支撑形式，设计根据广告牌造型特点将伸入LED显示屏内的3个主要支撑杆继续向上延伸至屏体顶端15m标高位置，即采用三立柱来支撑广告屏体。

　　结合本广告牌的特点，广告牌结构骨架采用空间结构桁架的形式。为满足LED显示屏安装及检修的需要，分别在屏体上中下部位各设置一道横向抗风平面桁架，屏体端部两侧各设置一道竖向平面桁架。支撑铁艺叶片的支杆所受风荷载较小，为简化计算，仅将其自重简化成荷载输入模型。为减小结构的扭转效应，在主杆一及主杆三上设置支杆，支杆上端与第一道抗风桁架相连。结构有限元计算模型如图2所示。

　　摘要：主要介绍东山谷LED广告牌的钢结构设计过程。通过设计实例，对该广告牌的结构选型、杆件材料、截面选择及杆件受力分析、基础设计等做了一些探讨，为类似的广告牌结构相关设计提供一定的参考。

　　东山谷广告牌位于广东省梅州市东山谷商业地块。东山谷广告牌双面均设有LED显示屏，设计高度15m，LED显示屏体尺寸为10m×5m。LED显示屏下方设5个主要竖向支撑杆，其中有3个主要支撑杆顶端伸入LED显示屏内，主支撑杆上方设支杆，支杆主要支撑树叶造型的铁艺叶片。五个主要支撑杆在5～7m标高位置通过支杆相互贯连，东山谷广告牌造型及相关尺寸如图1所示。广告牌荷载考虑恒活荷载及风荷载。恒荷载包括：结构自重、双面LED屏体重1.45kN/m2；活荷载主要为检修荷载：1.0kN，考虑活荷载最不利布置，将检修荷载布置在屏体最两端。风荷载基本风压：0.30kN/m2，地面粗糙度类别为B类。根据《户外广告设施钢结构技术规程》4.3条，广告牌位于地震设防烈度Ⅵ度地区，不考虑地震作用。

　　图3中可以看出，主杆一、主杆二、主杆三位于抗风桁架中部三个节间。这三个节间位移及变形相对抗风桁架两端较小，故考虑施工及LED显示屏维修需要，此三个节间不设斜向支撑杆。广告牌屏体骨架主要杆件截面详表1所列。

　　《户外广告设施钢结构技术规程》5.4.1条，在风荷载标准值作用下，落地式广告牌钢结构顶点的水平位移不应超过该点离地高度的1/100。钢结构横梁的挠度限值为l/150（l为横梁跨度），根据初步计算结果，在风荷载作用下结构受位移控制，故广告牌结构材料选用Q235B钢，这样在强度满足的情况下能为结构提供较高的抗侧刚度，并能节约材料造价。

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　　根据钢结构设计规范，方钢管或矩形钢管的最大外缘尺寸与壁厚之比不应超过40。各主要支撑杆根据园林专业的需要最大截面处尺寸为800mm×800mm，若按照规范算法钢管壁厚需要取到至少20mm厚，而通过按最小控制截面计算出来的壁厚仅需要14mm，按照规范来选择壁厚，则会造成较大材料浪费，且各个支撑杆均为曲线造型钢板厚较大相对薄钢板加工制作不方便。考虑施工方便及节约材料，主要支撑杆壁厚在满足构件强度及稳定的前提下，不再根据规范增加厚度，支撑杆壁焊肋加强，如图4所示。

　　本文采用MIDAS-Gen有限元计算程序对广告牌结构杆件进行受力分析。通过计算，结构杆件内力最大位置在屏体下端，主支撑杆与空间桁架连接部位及第一道横向平面桁架内力集中比较明显。因此第一道横向抗风桁架钢梁选用口250×10，与主杆相连部位的桁架杆件截面均选用口250×10，第二道及顶部横向抗风桁架钢梁受力较小，选用口170×6。屏体下方五个主要支撑杆，主杆二内力最大，主杆一、主杆三次之，因主杆四、主杆五未伸入屏体支撑空间桁架，杆件内力相对其他三个主杆内力最小。广告牌钢结构杆件最大应力比为0.75，满足强度和稳定性要求。根据《户外广告设施钢结构技术规程》5.4.1条，在风荷载标准值作用下，落地式广告牌钢结构顶点的水平位移不应超过该点离地高度的1/100。程序计算结果显示空间桁架顶部位移最大，最大位移94mm，满足规程要求。

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　　广告牌钢结构杆件一般采用型钢如圆钢管、方钢管、槽钢、角钢等。考虑广告牌处于室外环境钢结构易受腐蚀，设计采用闭口截面，同时考虑该广告牌造型及LED屏体晶块安装检修方便需要，设计最终选择方钢管为广告牌钢结构骨架杆件的主要截面形式。

　　广告牌下方主要支撑杆截面随高度弯曲变化，故采用Fra Baidu bibliotek板焊接而成的矩形钢管截面，其中主杆一、主杆二、主杆三钢板厚度为14mm，主杆四及主杆五钢板厚度为12mm。LED显示屏的支撑结构杆件除斜向支撑采用角钢外，其余杆件均采用方钢管。图3所示为10m标高处第一道抗风桁架平面布置图。