单悬臂式标志版结构设计计算书

1、精选优质文档-倾情为你奉上单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 = 2.40(m) 板面宽度：W = 4.80(m) 板面单位重量： = 5.401.2 横梁数据 横梁直径：D = 0.180(m) 横梁长度：L = 6.430(m) 横梁壁厚：T = 0.008(m) 横梁间距： = 0.800(m)1.3 立柱数据 立柱直径：D = 0.377(m) 立柱高度：L = 7.700(m) 立柱壁厚：T = 0.0100(m) 立柱单位重量： = 90.7382 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。 2.1.1

2、 板面重量计算 标志版单位重量为5.40 标志版重量： = 670.60(N) = 0.6706(KN) 2.1.2 横梁重量计算 = 4716.310(N) = 4.7163(KN) 2.1.3 立柱重量计算 = 7531.824(N) = 7.5318(KN) 2.1.4 计算上部总重量 = 12918.737(N) = 12.9187(KN)3 风荷载计算3.1 标志板风力 = 10.676(KN)3.2 横梁风力 = 0.363(KN)3.3 立柱风力 = 1.793(KN)4 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，可认为每根横梁所受的荷载为总荷载的1/2。 对

3、单根横梁所受荷载计算如下：4.1 荷载计算 竖直荷载 2 = 0.402(KN) 均布荷载 2 = 0.440(KN/m) 水平荷载 2 = 5.338(KN) 水平均布荷载 2 = 0.111(KN/m)4.2 强度验算 计算横梁跟部由重力引起的剪力 = 3.232(KN) 计算由重力引起的弯矩 = 10.719(KN*m) (式中l1:横梁总长，l2:悬臂板面外的长度，l3:标志板一半长度 计算横梁跟部由风力引起的剪力 = 5.519(KN) 计算由风力引起的弯矩 = 21.659(KN*m)4.3 横梁截面信息 横梁截面积 A = 4.323 × 横梁截面惯性矩 I = 1.6

4、02 × 横梁截面模量 W = 1.780 ×4.4 计算横梁根部所受的合成剪力和弯矩 合成剪力：= 6.396 (KN) 合成弯矩： = 24.167 (KN*m)4.5 最大正应力验算 横梁根部的最大正应力为： = 135.764 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求 横梁根部的最大剪应力为： = 2.959 (MPa) < = 125.000(MPa), 满足设计要求 根据第四强度理论，近似采用最大值即： = 135.860 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求4.6 变形验算 计算垂直绕度 = 0.0

5、279(m) 计算水平绕度 = 0.0477(m) 计算合成绕度 = 0.055(m) f/L1 = 0.009 < 0.010, 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： = 15.502(KN) 水平荷载： = 12.832(KN) 水平弯矩： = 80.860(KN*m) 立柱根部由永久荷载引起的弯矩为： 2 = 21.439(KN*m) 合成弯矩： = 83.654(KN*m) 风载引起的合成扭矩：2 = 43.318(KN*m)5.2 强度验算 立柱截面信息 立柱截面积： A = 11.530 立柱截面惯性矩： I = 19.426

6、立柱截面模量： W = 10.305 立柱截面回转半径模量： = 0.130(m) 立柱截面惯性矩模量： = 3.89 最大正应力验算 轴向荷载引起的正应力： = 1.345(MPa) 弯矩引起的正应力： = 81.174(MPa) 组合应力： = 82.519(MPa) 立柱根部的最大正应力为： = 82.519 (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： = 2.226(MPa) 扭矩引起的剪应力： = 21.017(MPa) 组合应力： = 23.243(MPa) 立柱根部的最大剪应力为： = 23.243 (MPa) &l

7、t; = 125.000(MPa), 满足设计要求 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 = 82.519 (MPa) ， = 21.017(MPa) 根据第四强度理论的组合应力为： =90.192 (MPa) < = 215.000(MPa), 满足设计要求5.3 变形验算 由风荷载标准值引起的立柱顶部的水平位移： = 0.025(m) 立柱端部的相对水平位移为： = 0.003 < 1/100, 满足设计要求 立柱顶部扭转角： = 7.762 标志结构最大总水平水平位移： = 0.123(m) 标志结构最大相对水平位移为： = 0.016 <

8、; 0.017, 满足设计要求 横梁垂直总位移计算： 两根横梁间部分由横梁永久荷载产生的转角： = 2.902 单根横梁由此引起的垂直位移： = 0.019(m) 横梁垂直总位移： = 0.047(m)6 立柱与横梁的连接计算6.1 螺栓强度验算 6.1.1 螺栓数据 连接螺栓拟采用 A级 级普通螺栓 8 M 24 , 查表得： 单个螺栓受拉承载力设计值 = 59.93 KN , 受剪（单剪）承载力设计值 = 76.91 KN ： 合成剪力Q = 6.396 KN , 合成弯距 = 24.167 KN*m ： 螺栓孔数目8 ： 每个螺栓所受的剪力 = 0.799 KN , 基准角度 = 26.

9、33° , 螺栓 1 : y1 = 0.100(m) 螺栓 2 : y2 = 0.207(m) 螺栓 3 : y3 = 0.245(m) 螺栓 4 : y4 = 0.192(m) 螺栓 5 : y5 = 0.080(m) 螺栓 6 : y6 = -0.027(m) 螺栓 7 : y7 = -0.065(m) 螺栓 8 : y8 = -0.012(m) 由各y值可见，y2距旋转轴的距离最远，其拉力 为各螺栓拉力对旋转轴的力矩之和 则/y3 式中y1+y2+···y5 = 0.156为受拉螺栓距旋转轴的距离和 以过悬臂法兰盘圆心，分别与M方向重合和垂直的两根

10、直线为x和y轴， 设受压区最大压应力为，则受压区压力对旋转轴产生的力矩为： (0.01*(y-0.0900)dy 压应力合力绝对值为： (0.01 上式中为距x轴和y距离处法兰受压区的压应力， =(y-0.18/2)/(0.05/2-0.18/2) 根据法兰盘的平衡条件： 经整理： 0.637N3 + 7.311= 24166.537 3.365N3 -11.544 = 0 解得： N3 = 28.424(KN) = 8.287(MP) 6.1.2 螺栓强度验算 = 0.474 < 1 满足设计要求 拟定法兰盘厚度 20.0 (mm)，则单个螺栓承压力设计值为 192.00(KN) =

11、0.80 (KN)< 满足设计要求6.2 法兰盘的确定 受压侧受力最大的法兰盘区格为三边支撑板，其自由边长： 2×0.31×sin(180.0/8) = 0.119 (m) 固定边长 = 0.110(m) = 0.927(m) 查表得： = 0.107, 因此， = 12.500(kN*m/m) 法兰盘的厚度： = 0.019(m) < 0.020(m), 满足设计要求。 受拉侧法兰盘的厚度，由下式求得： = 0.0182(m) < 0.020(m), 满足设计要求。6.3 加劲肋确定 由受压区法兰盘的分布反力得到的剪力： =0.119 × 0.

12、110 × .259 × sin(180/N) × 2= 108.138(KN) 螺栓拉力所产生的剪力 = 28.42(KN) 加劲肋高度 = 0.15(m), 厚度 = 0.01(m) 剪应力为 = 72.09(MPa) < = 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 = 8.00(mm) 焊缝计算长度 = 240.00(mm) 角焊缝的抗剪强度 = 68.97(MPa) < 160.00(MPa), 满足设计要求。7 柱脚强度验算7.1 受力情况 铅垂力 =1.00*0.90*12918.74 = 11.6

13、3(kN) 水平力 F=12.832(kN) 合成弯距 M=83.654(kN) 扭距 M=43.318(kN)7.2 底板法兰盘受压区的长度 Xn 偏心距 =83654.14/11626.86=7.195(m) 法兰盘几何尺寸：L=0.700(m) ; B=0.700(m) ; =0.075(m) 基础采用C30砼，=.00/30000.00 = 6.867 地脚螺栓拟采用 12 M 30规格 受拉地脚螺栓的总面积： = 4 × 5.606 = 22.424 受压区的长度Xn根据下式试算求解： 式中：e = 7.19(m) L = 0.70(m) B = 0.70(m) n = 6

14、.87 = 22.42 = 0.07(m) 求解该方程，得 = 0.150(m)7.3 底板法兰盘下的混凝土最大受压应力 = 2.87(MPa) < = 42.90(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 = 139.45(KN) < 22.42 × 140(MPa) = 313.94(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： = 60.43(KN) > 12.83(KN), 满足设计要求。7.6 柱脚法兰盘厚度的验算 法兰盘勒板数目为8 受压侧： 对于三边支承板 自由边长

15、 = 0.2278(m) 固定边长 = 0.1615(m) = 0.7089(m) 查表得： = 0.0879, 因此， = 13.093(kN*m/m) 对于相邻支承板 自由边长 = 0.2860(m) 固定边长 = 0.1333(m) = 0.4660(m) 查表得： = 0.0546, 因此， = 12.813(kN*m/m) 取 = 13.093(kN*m/m) 法兰盘的厚度： = 19.819 < 0.030(m), 满足设计要求。 受拉侧法兰盘的厚度，由下式求得： = 0.0211(m) < 0.030(m), 满足设计要求。7.7 地脚螺栓支撑加劲肋 由混凝土的分布反

16、力得到的剪力： =0.275 * 0.160 * .214 = 126.291(KN) = 126.29(KN) > /4 = 34.86, 满足设计要求。 地脚螺栓支撑加劲肋的高度和厚度为： 高度 = 0.250(m), 厚度 = 0.015(m) 剪应力为 = 33.68(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 = 8.00(mm) 焊缝计算长度 = 240.00(mm) 角焊缝的抗剪强度 = 46.98(MPa) < 160.00(MPa), 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

17、上层宽 WF1 = 2.50m, 高 HF1 = 2.00m, 长 LF1 = 2.50m, 下层宽 WF2 = 2.60m, 高 HF2 = 0.20m, 长 LF2 = 2.60m, 设基础的砼单位重量24.00,基底容许应力180.00(KPa) 8.2 基底荷载计算 基底所受的荷载为： 竖向总荷载： = 345.37(KN) 水平荷载 H = 12.83(KN) 风荷载引起的弯矩： = 113.79(KN.m) 永久荷载引起的弯矩 = 21.44(KN.m) 风载引起的扭矩 = 43.32(KN.m)8.3 基底应力验算 基底应力的最大值为 = 97.25(kPa) < = 180.00(kPa), 满足设计要求。 基底应力的最小值为 = 4.93(kPa) > 0 , 满足设计要求。8.4 基底合力偏心距验算 = 0.9036 < 1 , 满足设计要求。8.5 基础倾覆稳定性验算 = 0.329 = 0.062 = 0.335 抗倾覆稳定系数 = 3.946 > 1.2, 满足设计要求。8.6 基础滑动稳定性验算 设基础底面与地基土之间的摩擦系数为0.30, 则基础抗滑动稳定系数为： = 345.37 * 0.30 / 12.8