单柱式标志版结构设计计算书.doc

单柱式标志版结构设计计算书1.项目信息项目名称工程名称远大路标志类型桩 号设 计詹科盟校 对审 核日 期1.设计资料1.1 桩号 1.2 板面数据 1)板1数据 版面形状：矩形, 宽度 W=1.20(m), 高度 H=1.20(m) 2)铝合金板材料为： 铝合金板材料为 LF21.3 立柱数据 1)立柱外径 D=180.00(mm) 2)立柱壁厚 T=5.000(mm)2 计算简图 见Dwg图纸3 荷载计算3.1 永久荷载 1)标志版重量计算 此标志版用LF2型铝合金板制作，其重量为8.04 计算公式 式中：A为各标志版的面积 铝合金板单位面积重量 =8.04 标志版1的面积 A1=1.44 g=9.8 113.42(N) 2)立柱重量计算 计算公式 式中：立柱总长度 L=5.07(m) 立柱单位长度重量21.58(kg/m) g=9.8 1071.46(N) 3)上部总重计算 标志上部结构的总重量G按标志版和立柱总重量的110.00%计(考虑有关连接件及加劲肋等的重量)，则 计算公式 式中：标志版总重量 113.42(N) 立柱总重量 1071.46(N) 相关系数 K=1.10 1303.37(N)3.2 风荷载 1)计算标志版1所受风荷载 计算公式 式中：结构重要性系数 1.00 可变荷载分项系数 1.40 空气密度 =1.23 风力系数 C=1.20 风速 V=35.00(m/s) 面积 A=1.44 Fwb1=1.8163(KN) 2)计算第1段立柱所受风荷载 计算公式 式中：结构重要性系数 1.00 可变荷载分项系数 1.40 空气密度 =1.23 风力系数 C=1.20 风速 V=35.00(m/s) 面积 A=0.70 Fwp1=0.5853(KN)4 强度验算4.1 计算截面数据 1)立柱截面面积 A=2.75 2)立柱截面惯性矩 I=10.53 3)立柱截面抗弯模量 W=11.704.2 计算立柱底部受到的弯矩 计算公式 式中：Fwi为标志版或立柱的所受的风荷载 hi为标志版或立柱受风荷载集中点到立柱底的距离 板面1受风荷载 Fwb1=1.82(KN) 板面1受风荷载高度 hwb1=4.47(m) 立柱第1段受风荷载 Fwp1=0.59(KN) 立柱第1段受风荷载高度 hwp1=1.93(m) =9.24(KN*m)4.2 计算立柱底部受到的剪力 计算公式 式中：Fwi为标志版或立柱的所受的风荷载 板面1受风荷载 Fwb1=1.82(KN) 立柱第1段受风荷载 Fwp1=0.59(KN) =2.40(KN)4.3 最大正应力验算 计算公式 式中：抗弯截面模量 W=11.702 弯矩 M=9.24(KN*m) 79.00(MPa) 215.00(MPa), 满足设计要求。4.4 最大剪应力验算 计算公式 式中：剪力 F=2.402(KN) 截面积 A=2.75 =1.75(MPa) = 125.00(MPa), 满足设计要求。4.4 危险点应力验算 对于圆柱形立柱截面，通过圆心与X-X轴成45的直线与截面中心线的交点处于复杂应力状态，正应力和剪应力均比较大，应对该点进行应力状态分析。 1)计算危险点的位置 x = y = 0.0619(m) 2)计算危险点处的正应力 计算公式 式中：弯矩 M=9.245(KN*m) Y = 0.06(m) 惯性矩 I = 10.53 54.31(MPa) 3)计算危险点处的剪应力 计算公式 式中：剪力 F=2.402(KN) 静矩 Sx = 0.05 惯性矩 I = 10.53 立柱壁厚 t = 5.00(mm) 1.23(MPa) 4)根据形状改变必能理论(即第四强度理论)进行校核 在此应力状态下，三个主应力分别为： 代入第四强度理论公式，可得到如下强度条件： = 54.35(MPa) = 215.00(MPa), 满足设计要求。5 变形验算5.1 计算说明 本标志由多块标志版组成，为了简化起见，标注板及两块标志版之间所夹立柱所受荷载看作为作用在板面、所夹立柱集合中心的集中荷载，基础与标志板之间的立柱的立柱所受荷载看作均布荷载。 立柱总高度：L = 5.07(m)5.1 计算标志版1所受风荷载引起的扰度 计算公式 式中：集中荷载标准值 P1 = Fwb1/ = 1.2974(KN) 荷载到立柱根部的距离 h = 4.467(m) f1=0.02134(m)5.2 计算底部均布荷载产生的扰度 计算公式 式中：均布荷载标准值为 q = Fwb1/ = 0.1081(KN/m) 荷载到立柱根部的距离 h = 3.867(m) f2=1.3925.3 计算底部均布荷载产生的转角 计算公式 式中：均布荷载标准值为 q = 0.1081(KN/m) 4.801555.4 计算柱顶部的总变形扰度 计算公式 0.0219(m) = 0.0043 0.010, 满足设计要求。6 柱脚强度验算6.1 计算底板法兰盘受压区的长度Xn6.1.1 受力情况 铅垂力 1.000.901303.37 = 1.17(kN) 水平力 F=2.40(kN) 由风载引起的弯矩 M=9.24(kN)6.1.2 底板法兰盘受压区的长度 Xn 偏心距 9244.51/1173.03=7.88(m) 法兰盘几何尺寸：L=0.40(m) ; B=0.40(m) ; Lt=0.05(m) 基础采用C30砼，206.00/(30.00= 6.867 地脚螺栓拟采用4M16规格 受拉地脚螺栓的总面积： 2 1.57 = 3.13= 3.13 受压区的长度Xn根据下式试算求解： 式中：e = 7.88 L = 0.40 B = 0.40 n = 6.87 =3.13 = 0.05 求解该方程，得Xn = 0.0576.1.3 底板法兰盘下的混凝土最大受压应力 = 2.48(MPa) fcc = 39.16(MPa), 满足设计要求。6.1.4 地脚螺栓强度验算 受拉侧地脚螺栓的总拉力 = 27.30(KN) 2.40(KN), 满足设计要求。6.1.6 柱脚法兰盘厚度的验算 法兰盘勒板数目为4 受压侧法兰盘的支撑条件按照两相邻边支撑板考虑，自由边长 0.283(m), 固定边长： 固定边长0.141(m) 0.500 查表得： = 0.060, 因此， 11.920(kN*m/m) 法兰盘的厚度： 18.24(mm) 20.0(mm), 满足设计要求。 受拉侧法兰盘的厚度，由下式求得： 17.97(mm) /2 = 13.65, 满足设计要求。 地脚螺栓支撑加劲肋的高度和厚度为： 高度 = 0.150(m), 厚度 = 0.015(m) 剪应力为 33.11(MPa) fv = 125.00(MPa), 满足设计要求。 设加劲肋与标志立柱的竖向连接角焊缝尺寸Hf = 5.00(mm) 角焊缝的抗剪强度 76.02(MPa) 160.00(MPa), 满足设计要求。7 基础验算 基础宽 WF = 1.00m, 高 HF = 1.30m, 长 LF = 1.50m, 设基础的砼单位重量24.00,基底容许应力290.00(KPa) 7.1 基底应力验算 基底所受的外荷载为： 竖向总荷载48.10(KN) 弯矩： M = 12.37(KN*M) 基底应力的最大值为 65.05