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演播室灯栅钢结构体系的应用分析

发布时间:2016-01-05作者:来源:演艺科技传媒浏览次数:1168

1、引言

演播室上空吊挂的钢结构也称灯栅钢结构,悬挂于演播室顶盖结构下方,用于安装和固定演播室内的灯光设备、风管、吸隔声装修龙骨等。灯栅钢结构依照灯光、暖通、给排水、电视工艺等专业的要求而设置,并需要考虑演播室顶盖结构为大跨度结构,因需要承担灯栅钢结预留检修空间。同时,灯栅钢结构需要承担演播室内部的灯光系统、建筑吸隔声吊顶、空调管道、消防水管、工艺专业电缆桥架等设备以及设备检修人员的荷载。

桂林市广播电影电视中心(简称中心)位于广西桂林市临桂新区,工程一期建筑总面积约40 000 m2,包括 或预应力混凝土梁板结构,当演播室顶盖为屋顶时,宜采ABCD四个区,其中,D区为演播厅及附属用房,含 用钢网架结构。含800 m2400 m2演播室各一间。本文以这两个演播室为例,详细介绍演播室灯栅钢结构的结构体系以及荷载取值。

2、灯栅钢结构体系

2.1演播室顶盖结构

演播室顶盖结构为大跨度结构,因需要承担灯栅钢结构的吊挂荷载,活荷载取值较大。400 m2以下的演播室顶盖结构一般可采用梁板式结构,如:钢筋混凝土梁板结构、预应力混凝土梁板结构、钢梁加混凝土楼板:400 m2以上的演播室顶盖跨度较大,一般采用钢屋架、钢网架、钢桁架或预应力混凝土梁板结构,当演播室顶盖为屋顶时,宜采用钢网架结构。演播室顶盖结构应预留或预埋连接演播室灯栅架结构的连接件。中心”400 m2演播室顶盖结构采用钢筋混凝土梁板结构,800 m2演播室顶盖结构采用钢网架,如图12所示。

 

图一

 

图二

2.2 灯栅钢结构体系

2.2.1 演播室上空各功能层布置

演播室上空由上至下一般可以分成以下几层:演播室顶盖结构层、上层吊架层、空调层(含空调管道、消防水管等)、吸隔声层、下层吊架层、灯栅检修层(含灯光设备、工艺电缆桥架等)、灯栅层。以中心” 400 m2800 m2演播室为例,演播室上空各功能层布置图如 12所示。

2.2.2 灯栅钢结构体系

灯栅钢结构通过竖向吊杆吊挂在演播室顶盖结构上,一般可分为上层吊架结构、下层吊架结构、灯栅层结构 3层。每层结构水平方向构件通过埋件与演播室四周的墙体或马道连接。 3个结构层之间通过竖向吊杆连接,吊杆通常采用角钢或者钢筋。

吊杆的布置需要考虑演播室上部结构的布置,也要满足灯光系统布置的要求,并尽量避开空调层中的风管、送风口、回风口的位置,一般间距以 2m3m左右为宜。

一般来说, 600 m2以上的演播室,顶盖结构一般采用钢桁架或钢网架,吊挂荷载只能作用于桁架和网架的下弦节点,而竖向吊杆受制于灯光布置和空调管道的位置,并不能直接与桁架或网架的节点对应。所以,需要在桁架或网架的下弦下方布置转换槽钢,用于连接灯栅架吊杆,从而形成灯栅架的上层吊架结构。上层吊架结构一般采用槽钢,槽钢连接竖向吊杆,吊挂下层吊架结构和灯栅层结构,并可吊挂空调管道、消防管道等。槽钢宜沿着顶盖结构主承重结构方向,布置间距在 2m3m左右。如有需要,另一个方向也可布置转换槽钢

如果顶盖结构为钢筋混凝土梁板结构、预应力混凝土梁板结构、钢梁加混凝土楼板等结构形式时,可以在顶盖结构的梁侧或梁底预埋钢板,再通过连接件将吊杆与预埋钢板焊接。空调管道和消防管道也直接固定于顶盖结构,故可以不做上层吊架结构。

下层吊架结构位于空调层和灯光检修层中间,主要作用有:( 1)固定建筑吸、隔声层的龙骨,作为建筑吸、隔声层的主承重构件;( 2)安装单机吊点,并承受单机吊点的荷载;( 3)当竖向吊杆不能直接从上层吊架连接到灯栅层时,吊杆位置可以在下层吊架层进行转换。下层吊架结构的槽钢在平面内双向布置,槽钢间距一般 3m左右为宜。

如果演播室面积较小或竖向吊杆布置得比较密,且设计下层吊架结构仅仅为了固定建筑吸、隔声层的龙骨,则可以考虑不做下层吊架结构,将龙骨直接固定在竖向吊杆上或顶盖结构上。

灯栅层结构悬挂在吊杆的下端,由水平承重槽钢、灯光系统的安装槽钢组成骨架,上铺钢板网。主要承受灯光系统的荷载、工艺专业电缆桥架荷载、灯光设备检修人员的荷载。承重槽钢间距一般也为 2m3m左右。

“中心” 400 m2演播室顶盖结构是混凝土梁板体系,吊杆直接吊挂在梁侧面,没有上层吊架结构,下层吊架结构与灯栅层结构之间距离 1.5 m,为灯栅检修层。下层吊架结构和灯栅层结构的承重构件都用的是槽钢,吊杆用的是等边角钢,有一根吊杆在下层吊架结构实现了转换。中心” 800 m2演播室顶盖结构是钢网架,设计由上层吊架层、下层吊架层、灯栅层结构,之间高差分别为 4.2 m2.0 m。吊杆用的是等边角钢。

3、灯栅钢结构荷载取值

演播室灯栅钢结构荷载主要有:

1)灯光系统荷载,灯光系统荷载又可分为灯光设备荷载和单机吊点荷载两部分,灯光设备荷载含灯具、灯杆、提升电机、电缆荷载;

2)设备专业荷载、主要包括空调管道荷载和消防水管荷载;( 3)建筑声学装修吊顶荷载,含吸声层和隔声层;

4)灯栅架钢结构自重。钢结构自重包括钢吊杆、各层水平主承重钢构件、灯栅架的安装槽钢和钢板网的重量等;

5)灯栅层的检修荷载。

根据笔者参与的若干大型演播室灯栅钢结构的设计经验,对其中的荷载进行总结归纳如下,仅供参考。

对于灯光设备荷载, 400 m2以下的演播室一般取1.0 kN/m²400 m2600 m2演播室一般取 1.2 kN/m² 600 m2800 m2演播室取 1.5 kN/m²。单机吊点的平均折算荷载应根据具体工程中单机吊点的布置和数量来计算,一般取0.5 kN/m²1.0 kN/m²。空调管道荷载一般取 0.5 kN/m²,消防水管荷载一般取 0.2 kN/m²,建筑声学装修吊顶荷载一般取 0.5 kN/m²

另外,参照《建筑结构荷载规范》,对不上人屋面的活荷载取值进行 0.2 kN/m²的折减,作为灯栅层检修荷载,即0.3 kN/m²。灯栅架钢结构自重,应根据设计图纸计算,大致为 0.5 kN/m²1.0 kN/m²

因此,以中心为例, 400 m2演播室灯光设备荷载取值为 1.2 kN/m²,单机吊点的平均折算荷载取值为 1.0 kN/m² 800 m2演播室灯光设备荷载取值为 1.5 kN/m²,单机吊点的平均折算荷载取值为 1.0 kN/m²。目前中心演播室灯栅结构已完工,使用情况良好。

4、设计经验总结

笔者对一些灯栅钢结构体系设计过程中的经验总结如下:

1)型钢、钢板、预埋件采用 Q235B钢,采用普通 C级螺栓,焊条采用 E43型,预埋件的锚筋采用 HRB335级热轧钢筋。

2)灯栅架钢结构构件的拼接接头要求等强连接,吊杆不宜有接头。水平构件的接头位置要设在受力较小处,接头的位置要躲开钢结构节点。

3)焊缝一般为现场焊缝,焊缝长度为满焊。钢结构的角焊缝等级为三级,但外观质量标准要求达到二级。焊缝高度不应小于6mm

4)灯栅架钢结构应作防腐防锈处理,除锈等级Sa2,耐火等级一级,耐火极限为1.5h

5)灯栅层一般满铺δ 4钢板网,钢板网每隔 300 mmL50x6角钢支撑。角钢焊于安装槽钢上,与安装槽钢顶标高齐平。

5、结语

灯栅钢结构是演播室的重要组成部分,笔者结合中心” 800 m2400 m2演播室的设计经验,分享了灯栅架钢结构的结构体系、荷载取值等数据,以供业内同仁交流。当然,在设计、施工中,需要与各专业技术人员密切配合,尽量满足使用需求。


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