悬臂式标志版结构设计计算书

1、悬臂式标志版结构设计计算书1 设计资料1.1 板面数据板面高度:H = 3.00(m板面宽度:W = 6.00(m板面单位重量:W1 = 13.26(kg/m21.2 横梁数据八角钢:边长 = 0.08(m横梁长度:L = 1.50(7.5 (m横梁壁厚:T = 0.008(m横梁间距:D1 = 1.50(m立柱单位重量:W1 = 38.70(kg/m1.3 立柱数据八角钢:边长 = 0.12(m立柱高度:L = 8.60(m立柱壁厚:T = 0.01(m立柱单位重量:W1 = 73.10(kg/m2 荷载计算2.1 永久荷载各计算式中系数 1.1系考虑有关连接件及加劲肋等的重量而添加。 2.

2、1.1 板面重量计算标志版单位重量为 13.26(kg/m2标志版重量:G1 = 13.26×18×9.8×1.1(N = 2.5722(KN2.1.2 横梁重量计算G2 = 2×38.7×7.5×9.8×1.1(N = 6.2578(KN2.1.3 立柱重量计算G3 = 73.1×8.6×9.8×1.1(N = 6.7770(KN2.1.4 计算上部总重量G = G1 + G2 + G3 = 15606.94(N = 15.608(KN3 风荷载计算3.1 标志版风力F 1 = 0×

3、Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 15.266(KN3.2 横梁风力F2 = 0×Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 0.355(KN3.3 立柱风力F3 = 0×Q ×(1/2 ××C ×V 2 ×(W ×H / 1000 = 1.527(KN4 横梁设计计算说明:由于单根横梁材料、 规格相同, 根据基本假设, 可人为每根横梁所 受的

4、荷载为总荷载的一半。对单根横梁所受荷载计算如下:4.1 荷载计算竖直荷载 G 4 = 0×G ×G1 / 2 = 1.544(KN均布荷载 1 = 0×G ×G2 / (2 ×H = 0.501(KN/m水平荷载 F wb = F1 / 2 = 7.633(KN水平均布荷载 2 = F2 / (2 ×H = 0.118(KN/m4.2 强度验算计算横梁跟部由重力引起的剪力Q y1= G4 + 1 ×H = 5.298(KN计算由重力引起的弯矩M y1 = G4 ×(l2 + l3 + 1 ×l 12 /

5、2 = 21.027(KN*m计算横梁跟部由风力引起的剪力Q x1= F1 + 2 ×l 2 = 7.81(KN计算由风力引起的弯矩M x1 = F1 ×(l2 + l3 + 2 ×l 22/2 = 34.482(KN*m4.3 横梁截面信息横梁截面积 A = 4.908 ×10-3 (m2横梁截面惯性矩 I = 2.28 ×10-5 (m4横梁截面模量 W = 2.31 ×10-4(m34.4 计算横梁跟部所受的合成剪力和弯矩合成剪力:Q = (Qx12 + Qy12 0.5 = 9.438 (KN合成弯矩:M = (Mx12 +

6、My12 0.5 = 40.388 (KN*m4.5 最大正应力验算横梁根部的最大正应力为:= M / W = 170.939 (MPa < = 215.000(MPa, 满足设计 要求横梁根部的最大剪应力为:= 2 ×Q / A = 3.846 (MPa < = 125.000(MPa, 满足设 计要求4.5 变形验算计算垂直绕度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计算水平绕度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计算合成绕度f = (fx 2 + fy 2 0.5 = 0.0877(mf/l1 = 0.0117 > 1/100, 不满足设计要求 。5 立柱设计计算对立柱所受荷载计算如下:5.1 荷载计算垂直荷载:N= 0×G ×G =

8、18.729(KN水平荷载:H= F1+F2+F3 = 17.148(KN水平弯矩:M X =(F1+F2×(L-H/2+F3×L/2 = 123.722(KN*m立柱根部由永久荷载引起的弯矩为:M Y =2×M y1 = 42.054(KN*m合成弯矩:M=(MX 2+MY 2 0.5 = 130.674(KN*m风载引起的合成扭矩:M t =2×M x1 = 68.964(KN*m5.2 强度验算立柱截面信息立柱截面积:A = 9.269 ×10-3 (m2立柱截面惯性矩:I = 9.594 ×10-5 (m4立柱截面模量:W =

9、 6.617 ×10-4 (m3立柱截面回转半径模量:R = (I/A0.5 = 0.102(m立柱截面惯性矩模量:Ip = 2×I = 1.92×10-4(m4最大正应力验算轴向荷载引起的正应力:c =N/A = 2.021(MPa弯矩引起的正应力:w = M/W = 197.496(MPa组合应力:Max = c +w = 199.516(MPa立柱根部的最大正应力为:= M / W = 197.496 (MPa < = 215.000(MPa, 满足设计要求 最大剪应力验算水平荷载引起的剪应力:Hmax =2×H/A = 3.70(MPa扭矩

10、引起的剪应力:tMax = Mt ×/(2×I p = 56.428(MPa组合应力:Max = Hmax +tmax = 60.128(MPa < = 125.000(MPa, 满足设计要,危险点处应力验算最大正应力位置点处,由扭矩产生的剪应力亦为最大,即= Max = 199.516 (MPa , = tMax = 56.428(MPa根据第四强度理论的组合应力为:4 = = (2+3×2 0.5=207.432 (MPa < = 215.000(MPa, 满 足设计要求变形验算由风荷载标准值引起的立柱顶部的水平位移: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立柱端部的相对水平位移为:fp /L = 0.0127 >1/100, 不满足设计要求立柱顶部扭转角: =Mt ×h/(0×Q ×GI p = 2.79×10-2(rad标志结构最大总水平水平位移:f =fx +fp +×l 1 = 0.382(m标志结构最大相对水平位移为:fp /L = 0.0477 >

12、1/60, 不满足设计要求6 立柱与横梁的连接计算6.1 螺栓强度验算连接螺栓拟采用 高强螺栓 6 M 20 , 查表得:单个螺栓受拉承载力设计值 N tb = 124 KN , 受剪(单剪承载力设 计值 N vb = 55.8KN :合成剪力 Q = 9.438 KN , 合成弯距 = 40.388KN*m :螺栓孔数目 6 :每个螺栓所受的剪力 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 值可见, y1距旋转轴的距离最远,其拉力 N max =M b ×y1/( yi 2 =53.289KN< Ntb = 124(MPa, 满足设计要求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,满足设计要求7 柱脚强度验算7.1 受力情况铅垂力 G= 0×G ×G=1.00×0.90×15.608 = 14.047(k

14、N水平力 F=17.148(kN合成弯距 M=130.674(kN扭距 M=68.964(kN7.2 底板法兰盘受压区的长度 Xn偏心距 e=M/G=130.674/14.047=9.303(m法兰盘几何尺寸:L=0.800(m ; B=0.800(m ; Lt=0.120(m基础采用 C25砼, n=Es /Ec =210000.00×106/28000.00×106 = 7.5地脚螺栓拟采用 8 M 30高强螺栓受拉地脚螺栓的总面积:A e = 3 ×5.606×e -4= 16.818×10-4(m2受压区的长度 Xn 根据下式试算求解:

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求解该方程,得 X n = 0.1227(m7.3 底板法兰盘下的混凝土最大受压应力c = 2 ×G ×(e + L/2 - Lt / (B ×X n ×(L - Lt - Xn /3= 5.351(MPa < ×

16、f cc = 10.02(MPa, 满足设计要求。 7.4 地脚螺栓强度验算受拉侧地脚螺栓的总拉力T a = G ×(e - L/2 + Xn /3 / (L - Lt - Xn /3=248.562(KN < 3×124(KN = 372(KN, 满足设计要求。7.5 对水平剪力的校核 由法兰盘和混凝土的摩擦力产生的水平抗翦承载力为： Vfb = 0.4 × (G + Ta = 105.04(KN > 17.148(KN, 满足设计要求。 8 基础验算 8.1 基底数据 设基础由两层构成 上层宽 WF1 = 1.60m, 高 HF1 = 1.80m,

17、 长 LF1 = 2.00m, 下层宽 WF2 = 2.00m, 高 HF2 = 0.20m, 长 LF2 = 2.40m, 设基础的砼单位重量 24.00(KN/M ,基底容许应力 290.00(KPa 3 8.2 基底荷载计算 基底所受的荷载为： 竖向总荷载： N = G + V = 176.888(KN 水平荷载 H = 17.148(KN 风荷载引起的弯矩： Mx = (Fwb1+Fwh1×(h1+Hf1+Hf2 + Fwp1×(h/2+Hf1+Hf2 = 158.017(KN.m 永久荷载引起的弯矩 My = 42.054(KN.m 风载引起的扭矩 Mt = 68.964(KN.m 8.3 基底应力验算 基底应力的最大值为 max = N / A + Mx / Wx + 满足设计要求。 基底应力的最小值为 min = N / A - Mx / Wx 计要求。 8.4 基底合力偏心距验算 e0/ = 1 -min/ (N/A = 2.947 >1 ,