懸臂式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、懸臂式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書1 設(shè)計(jì)資料1.1 板面數(shù)據(jù)板面高度:H = 3.00(m板面寬度:W = 6.00(m板面單位重量:W1 = 13.26(kg/m21.2 橫梁數(shù)據(jù)八角鋼:邊長 = 0.08(m橫梁長度:L = 1.50(7.5 (m橫梁壁厚:T = 0.008(m橫梁間距:D1 = 1.50(m立柱單位重量:W1 = 38.70(kg/m1.3 立柱數(shù)據(jù)八角鋼:邊長 = 0.12(m立柱高度:L = 8.60(m立柱壁厚:T = 0.01(m立柱單位重量:W1 = 73.10(kg/m2 荷載計(jì)算2.1 永久荷載各計(jì)算式中系數(shù) 1.1系考慮有關(guān)連接件及加勁肋等的重量而添加。 2.

2、1.1 板面重量計(jì)算標(biāo)志版單位重量為 13.26(kg/m2標(biāo)志版重量:G1 = 13.26×18×9.8×1.1(N = 2.5722(KN2.1.2 橫梁重量計(jì)算G2 = 2×38.7×7.5×9.8×1.1(N = 6.2578(KN2.1.3 立柱重量計(jì)算G3 = 73.1×8.6×9.8×1.1(N = 6.7770(KN2.1.4 計(jì)算上部總重量G = G1 + G2 + G3 = 15606.94(N = 15.608(KN3 風(fēng)荷載計(jì)算3.1 標(biāo)志版風(fēng)力F 1 = 0×

3、Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 15.266(KN3.2 橫梁風(fēng)力F2 = 0×Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 0.355(KN3.3 立柱風(fēng)力F3 = 0×Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 1.527(KN4 橫梁設(shè)計(jì)計(jì)算說明:由于單根橫梁材料、 規(guī)格相同, 根據(jù)基本假設(shè), 可人為每根橫梁所 受的

4、荷載為總荷載的一半。對單根橫梁所受荷載計(jì)算如下:4.1 荷載計(jì)算豎直荷載 G 4 = 0×G ×G1 / 2 = 1.544(KN均布荷載 1 = 0×G ×G2 / (2 ×H = 0.501(KN/m水平荷載 F wb = F1 / 2 = 7.633(KN水平均布荷載 2 = F2 / (2 ×H = 0.118(KN/m4.2 強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算橫梁跟部由重力引起的剪力Q y1= G4 + 1 ×H = 5.298(KN計(jì)算由重力引起的彎矩M y1 = G4 ×(l2 + l3 + 1 ×l 12 /

5、2 = 21.027(KN*m計(jì)算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力Q x1= F1 + 2 ×l 2 = 7.81(KN計(jì)算由風(fēng)力引起的彎矩M x1 = F1 ×(l2 + l3 + 2 ×l 22/2 = 34.482(KN*m4.3 橫梁截面信息橫梁截面積 A = 4.908 ×10-3 (m2橫梁截面慣性矩 I = 2.28 ×10-5 (m4橫梁截面模量 W = 2.31 ×10-4(m34.4 計(jì)算橫梁跟部所受的合成剪力和彎矩合成剪力:Q = (Qx12 + Qy12 0.5 = 9.438 (KN合成彎矩:M = (Mx12 +

6、My12 0.5 = 40.388 (KN*m4.5 最大正應(yīng)力驗(yàn)算橫梁根部的最大正應(yīng)力為:= M / W = 170.939 (MPa < = 215.000(MPa, 滿足設(shè)計(jì) 要求橫梁根部的最大剪應(yīng)力為:= 2 ×Q / A = 3.846 (MPa < = 125.000(MPa, 滿足設(shè) 計(jì)要求4.5 變形驗(yàn)算計(jì)算垂直繞度f y = G4 / (0×G ×(l2 + l3 2×(3 ×l 1 - l2 - l3 / (6 ×E ×I + 1 / (0×G ×l 14 / (8 

7、15;E ×I= 0.0518(m計(jì)算水平繞度f x = Fwb / (0×Q ×(l3 + l2 2×(3 ×l 1 - l2 - l3 / (6 ×E ×I + 2 / (0×Q ×l 23 / (6 ×E ×I= 0.0707(m計(jì)算合成繞度f = (fx 2 + fy 2 0.5 = 0.0877(mf/l1 = 0.0117 > 1/100, 不滿足設(shè)計(jì)要求 。5 立柱設(shè)計(jì)計(jì)算對立柱所受荷載計(jì)算如下:5.1 荷載計(jì)算垂直荷載:N= 0×G ×G =

8、18.729(KN水平荷載:H= F1+F2+F3 = 17.148(KN水平彎矩:M X =(F1+F2×(L-H/2+F3×L/2 = 123.722(KN*m立柱根部由永久荷載引起的彎矩為:M Y =2×M y1 = 42.054(KN*m合成彎矩:M=(MX 2+MY 2 0.5 = 130.674(KN*m風(fēng)載引起的合成扭矩:M t =2×M x1 = 68.964(KN*m5.2 強(qiáng)度驗(yàn)算立柱截面信息立柱截面積:A = 9.269 ×10-3 (m2立柱截面慣性矩:I = 9.594 ×10-5 (m4立柱截面模量:W =

9、 6.617 ×10-4 (m3立柱截面回轉(zhuǎn)半徑模量:R = (I/A0.5 = 0.102(m立柱截面慣性矩模量:Ip = 2×I = 1.92×10-4(m4最大正應(yīng)力驗(yàn)算軸向荷載引起的正應(yīng)力:c =N/A = 2.021(MPa彎矩引起的正應(yīng)力:w = M/W = 197.496(MPa組合應(yīng)力:Max = c +w = 199.516(MPa立柱根部的最大正應(yīng)力為:= M / W = 197.496 (MPa < = 215.000(MPa, 滿足設(shè)計(jì)要求 最大剪應(yīng)力驗(yàn)算水平荷載引起的剪應(yīng)力:Hmax =2×H/A = 3.70(MPa扭矩

10、引起的剪應(yīng)力:tMax = Mt ×/(2×I p = 56.428(MPa組合應(yīng)力:Max = Hmax +tmax = 60.128(MPa < = 125.000(MPa, 滿足設(shè)計(jì)要,危險(xiǎn)點(diǎn)處應(yīng)力驗(yàn)算最大正應(yīng)力位置點(diǎn)處,由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力亦為最大,即= Max = 199.516 (MPa , = tMax = 56.428(MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論的組合應(yīng)力為:4 = = (2+3×2 0.5=207.432 (MPa < = 215.000(MPa, 滿 足設(shè)計(jì)要求變形驗(yàn)算由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的立柱頂部的水平位移:f p =(F1+F2

11、5;(L-H/22×(3×L-H/(0×Q ×6×E ×I+F3×L 3/(0×Q ×8×E ×I = 0.1012(m立柱端部的相對水平位移為:fp /L = 0.0127 >1/100, 不滿足設(shè)計(jì)要求立柱頂部扭轉(zhuǎn)角: =Mt ×h/(0×Q ×GI p = 2.79×10-2(rad標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大總水平水平位移:f =fx +fp +×l 1 = 0.382(m標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大相對水平位移為:fp /L = 0.0477 >

12、1/60, 不滿足設(shè)計(jì)要求6 立柱與橫梁的連接計(jì)算6.1 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算連接螺栓擬采用 高強(qiáng)螺栓 6 M 20 , 查表得:單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值 N tb = 124 KN , 受剪(單剪承載力設(shè) 計(jì)值 N vb = 55.8KN :合成剪力 Q = 9.438 KN , 合成彎距 = 40.388KN*m :螺栓孔數(shù)目 6 :每個(gè)螺栓所受的剪力 N v = 1.573 KN ,螺栓 1 : y1 = 0.190(m螺栓 2 : y2 = 0.190(m螺栓 3 : y3 = 0.00(m螺栓 4 : y4 = 0.00(m螺栓 5 : y5 = -0.190(m螺栓 6 : y6 = -0

13、.190(m由各 y 值可見, y1距旋轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn),其拉力 N max =M b ×y1/( yi 2 =53.289KN< Ntb = 124(MPa, 滿足設(shè)計(jì)要求0.9n f (nP-1.25 N ti =0.9×1×0.4(6×155-1.25×53.289×2+1.25×53.289×2 =338.4KN>Q=9.438KN,滿足設(shè)計(jì)要求7 柱腳強(qiáng)度驗(yàn)算7.1 受力情況鉛垂力 G= 0×G ×G=1.00×0.90×15.608 = 14.047(k

14、N水平力 F=17.148(kN合成彎距 M=130.674(kN扭距 M=68.964(kN7.2 底板法蘭盤受壓區(qū)的長度 Xn偏心距 e=M/G=130.674/14.047=9.303(m法蘭盤幾何尺寸:L=0.800(m ; B=0.800(m ; Lt=0.120(m基礎(chǔ)采用 C25砼, n=Es /Ec =210000.00×106/28000.00×106 = 7.5地腳螺栓擬采用 8 M 30高強(qiáng)螺栓受拉地腳螺栓的總面積:A e = 3 ×5.606×e -4= 16.818×10-4(m2受壓區(qū)的長度 Xn 根據(jù)下式試算求解:

15、X n 3 + 3×(e-L/2×X n 2 6×n ×A e ×(e+L/2-Lt ×(L-Lt -X n = 0式中:e = 3.13(mL = 0.80(mB = 0.80(mn = 7.5A e = 16.82 ×10-4(m2L t = 0.12(m求解該方程,得 X n = 0.1227(m7.3 底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力c = 2 ×G ×(e + L/2 - Lt / (B ×X n ×(L - Lt - Xn /3= 5.351(MPa < ×

16、f cc = 10.02(MPa, 滿足設(shè)計(jì)要求。 7.4 地腳螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算受拉側(cè)地腳螺栓的總拉力T a = G ×(e - L/2 + Xn /3 / (L - Lt - Xn /3=248.562(KN < 3×124(KN = 372(KN, 滿足設(shè)計(jì)要求。7.5 對水平剪力的校核 由法蘭盤和混凝土的摩擦力產(chǎn)生的水平抗翦承載力為： Vfb = 0.4 × (G + Ta = 105.04(KN > 17.148(KN, 滿足設(shè)計(jì)要求。 8 基礎(chǔ)驗(yàn)算 8.1 基底數(shù)據(jù) 設(shè)基礎(chǔ)由兩層構(gòu)成 上層寬 WF1 = 1.60m, 高 HF1 = 1.80m,

17、 長 LF1 = 2.00m, 下層寬 WF2 = 2.00m, 高 HF2 = 0.20m, 長 LF2 = 2.40m, 設(shè)基礎(chǔ)的砼單位重量 24.00(KN/M ,基底容許應(yīng)力 290.00(KPa 3 8.2 基底荷載計(jì)算 基底所受的荷載為： 豎向總荷載： N = G + V = 176.888(KN 水平荷載 H = 17.148(KN 風(fēng)荷載引起的彎矩： Mx = (Fwb1+Fwh1×(h1+Hf1+Hf2 + Fwp1×(h/2+Hf1+Hf2 = 158.017(KN.m 永久荷載引起的彎矩 My = 42.054(KN.m 風(fēng)載引起的扭矩 Mt = 68.964(KN.m 8.3 基底應(yīng)力驗(yàn)算 基底應(yīng)力的最大值為 max = N / A + Mx / Wx + 滿足設(shè)計(jì)要求。 基底應(yīng)力的最小值為 min = N / A - Mx / Wx 計(jì)要求。 8.4 基底合力偏心距驗(yàn)算 e0/ = 1 -min/ (N/A = 2.947 >1 ,