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

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單懸臂式標(biāo)志版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1.設(shè)計(jì)資料1.1 板面數(shù)據(jù) 板面高度：H = 2.40(m) 板面寬度：W = 4.80(m) 板面單位重量： = 5.401.2 橫梁數(shù)據(jù) 橫梁直徑：D = 0.180(m) 橫梁長(zhǎng)度：L = 6.430(m) 橫梁壁厚：T = 0.008(m) 橫梁間距： = 0.800(m)1.3 立柱數(shù)據(jù) 立柱直徑：D = 0.377(m) 立柱高度：L = 7.700(m) 立柱壁厚：T = 0.0100(m) 立柱單位重量： = 90.7382 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。 2.1.1

2、 板面重量計(jì)算 標(biāo)志版單位重量為5.40 標(biāo)志版重量： = 670.60(N) = 0.6706(KN) 2.1.2 橫梁重量計(jì)算 = 4716.310(N) = 4.7163(KN) 2.1.3 立柱重量計(jì)算 = 7531.824(N) = 7.5318(KN) 2.1.4 計(jì)算上部總重量 = 12918.737(N) = 12.9187(KN)3 風(fēng)荷載計(jì)算3.1 標(biāo)志板風(fēng)力 = 10.676(KN)3.2 橫梁風(fēng)力 = 0.363(KN)3.3 立柱風(fēng)力 = 1.793(KN)4 橫梁設(shè)計(jì)計(jì)算 說(shuō)明：由于單根橫梁材料、規(guī)格相同，根據(jù)基本假設(shè)，可認(rèn)為每根橫梁所受的荷載為總荷載的1/2。 對(duì)

3、單根橫梁所受荷載計(jì)算如下：4.1 荷載計(jì)算 豎直荷載 2 = 0.402(KN) 均布荷載 2 = 0.440(KN/m) 水平荷載 2 = 5.338(KN) 水平均布荷載 2 = 0.111(KN/m)4.2 強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算橫梁跟部由重力引起的剪力 = 3.232(KN) 計(jì)算由重力引起的彎矩 = 10.719(KN*m) (式中l(wèi)1:橫梁總長(zhǎng)，l2:懸臂板面外的長(zhǎng)度，l3:標(biāo)志板一半長(zhǎng)度 計(jì)算橫梁跟部由風(fēng)力引起的剪力 = 5.519(KN) 計(jì)算由風(fēng)力引起的彎矩 = 21.659(KN*m)4.3 橫梁截面信息 橫梁截面積 A = 4.323 × 橫梁截面慣性矩 I = 1.6

4、02 × 橫梁截面模量 W = 1.780 ×4.4 計(jì)算橫梁根部所受的合成剪力和彎矩 合成剪力：= 6.396 (KN) 合成彎矩： = 24.167 (KN*m)4.5 最大正應(yīng)力驗(yàn)算 橫梁根部的最大正應(yīng)力為： = 135.764 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求 橫梁根部的最大剪應(yīng)力為： = 2.959 (MPa) < = 125.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求 根據(jù)第四強(qiáng)度理論，近似采用最大值即： = 135.860 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求4.6 變形驗(yàn)算 計(jì)算垂直繞度 = 0.0

5、279(m) 計(jì)算水平繞度 = 0.0477(m) 計(jì)算合成繞度 = 0.055(m) f/L1 = 0.009 < 0.010, 滿足設(shè)計(jì)要求。5 立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)立柱所受荷載計(jì)算如下：5.1 荷載計(jì)算 垂直荷載： = 15.502(KN) 水平荷載： = 12.832(KN) 水平彎矩： = 80.860(KN*m) 立柱根部由永久荷載引起的彎矩為： 2 = 21.439(KN*m) 合成彎矩： = 83.654(KN*m) 風(fēng)載引起的合成扭矩：2 = 43.318(KN*m)5.2 強(qiáng)度驗(yàn)算 立柱截面信息 立柱截面積： A = 11.530 立柱截面慣性矩： I = 19.426

6、立柱截面模量： W = 10.305 立柱截面回轉(zhuǎn)半徑模量： = 0.130(m) 立柱截面慣性矩模量： = 3.89 最大正應(yīng)力驗(yàn)算 軸向荷載引起的正應(yīng)力： = 1.345(MPa) 彎矩引起的正應(yīng)力： = 81.174(MPa) 組合應(yīng)力： = 82.519(MPa) 立柱根部的最大正應(yīng)力為： = 82.519 (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： = 2.226(MPa) 扭矩引起的剪應(yīng)力： = 21.017(MPa) 組合應(yīng)力： = 23.243(MPa) 立柱根部的最大剪應(yīng)力為： = 23.243 (MPa) &l

7、t; = 125.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求 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 = 82.519 (MPa) ， = 21.017(MPa) 根據(jù)第四強(qiáng)度理論的組合應(yīng)力為： =90.192 (MPa) < = 215.000(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求5.3 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： = 0.025(m) 立柱端部的相對(duì)水平位移為： = 0.003 < 1/100, 滿足設(shè)計(jì)要求 立柱頂部扭轉(zhuǎn)角： = 7.762 標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大總水平水平位移： = 0.123(m) 標(biāo)志結(jié)構(gòu)最大相對(duì)水平位移為： = 0.016 <

8、; 0.017, 滿足設(shè)計(jì)要求 橫梁垂直總位移計(jì)算： 兩根橫梁間部分由橫梁永久荷載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角： = 2.902 單根橫梁由此引起的垂直位移： = 0.019(m) 橫梁垂直總位移： = 0.047(m)6 立柱與橫梁的連接計(jì)算6.1 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算 6.1.1 螺栓數(shù)據(jù) 連接螺栓擬采用 A級(jí) 級(jí)普通螺栓 8 M 24 , 查表得： 單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值 = 59.93 KN , 受剪（單剪）承載力設(shè)計(jì)值 = 76.91 KN ： 合成剪力Q = 6.396 KN , 合成彎距 = 24.167 KN*m ： 螺栓孔數(shù)目8 ： 每個(gè)螺栓所受的剪力 = 0.799 KN , 基準(zhǔn)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值可見(jiàn)，y2距旋轉(zhuǎn)軸的距離最遠(yuǎn)，其拉力 為各螺栓拉力對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的力矩之和 則/y3 式中y1+y2+···y5 = 0.156為受拉螺栓距旋轉(zhuǎn)軸的距離和 以過(guò)懸臂法蘭盤圓心，分別與M方向重合和垂直的兩根

10、直線為x和y軸， 設(shè)受壓區(qū)最大壓應(yīng)力為，則受壓區(qū)壓力對(duì)旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩為： (0.01*(y-0.0900)dy 壓應(yīng)力合力絕對(duì)值為： (0.01 上式中為距x軸和y距離處法蘭受壓區(qū)的壓應(yīng)力， =(y-0.18/2)/(0.05/2-0.18/2) 根據(jù)法蘭盤的平衡條件： 經(jīng)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 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算 = 0.474 < 1 滿足設(shè)計(jì)要求 擬定法蘭盤厚度 20.0 (mm)，則單個(gè)螺栓承壓力設(shè)計(jì)值為 192.00(KN) =

11、0.80 (KN)< 滿足設(shè)計(jì)要求6.2 法蘭盤的確定 受壓側(cè)受力最大的法蘭盤區(qū)格為三邊支撐板，其自由邊長(zhǎng)： 2×0.31×sin(180.0/8) = 0.119 (m) 固定邊長(zhǎng) = 0.110(m) = 0.927(m) 查表得： = 0.107, 因此， = 12.500(kN*m/m) 法蘭盤的厚度： = 0.019(m) < 0.020(m), 滿足設(shè)計(jì)要求。 受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得： = 0.0182(m) < 0.020(m), 滿足設(shè)計(jì)要求。6.3 加勁肋確定 由受壓區(qū)法蘭盤的分布反力得到的剪力： =0.119 × 0.

12、110 × .259 × sin(180/N) × 2= 108.138(KN) 螺栓拉力所產(chǎn)生的剪力 = 28.42(KN) 加勁肋高度 = 0.15(m), 厚度 = 0.01(m) 剪應(yīng)力為 = 72.09(MPa) < = 125.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫尺寸 = 8.00(mm) 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 = 240.00(mm) 角焊縫的抗剪強(qiáng)度 = 68.97(MPa) < 160.00(MPa), 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 =1.00*0.90*12918.74 = 11.6

13、3(kN) 水平力 F=12.832(kN) 合成彎距 M=83.654(kN) 扭距 M=43.318(kN)7.2 底板法蘭盤受壓區(qū)的長(zhǎng)度 Xn 偏心距 =83654.14/11626.86=7.195(m) 法蘭盤幾何尺寸：L=0.700(m) ; B=0.700(m) ; =0.075(m) 基礎(chǔ)采用C30砼，=.00/30000.00 = 6.867 地腳螺栓擬采用 12 M 30規(guī)格 受拉地腳螺栓的總面積： = 4 × 5.606 = 22.424 受壓區(qū)的長(zhǎng)度Xn根據(jù)下式試算求解： 式中：e = 7.19(m) L = 0.70(m) B = 0.70(m) n = 6

14、.87 = 22.42 = 0.07(m) 求解該方程，得 = 0.150(m)7.3 底板法蘭盤下的混凝土最大受壓應(yīng)力 = 2.87(MPa) < = 42.90(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 = 139.45(KN) < 22.42 × 140(MPa) = 313.94(KN), 滿足設(shè)計(jì)要求。7.5 對(duì)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： = 60.43(KN) > 12.83(KN), 滿足設(shè)計(jì)要求。7.6 柱腳法蘭盤厚度的驗(yàn)算 法蘭盤勒板數(shù)目為8 受壓側(cè)： 對(duì)于三邊支承板 自由邊長(zhǎng)

15、 = 0.2278(m) 固定邊長(zhǎng) = 0.1615(m) = 0.7089(m) 查表得： = 0.0879, 因此， = 13.093(kN*m/m) 對(duì)于相鄰支承板 自由邊長(zhǎng) = 0.2860(m) 固定邊長(zhǎng) = 0.1333(m) = 0.4660(m) 查表得： = 0.0546, 因此， = 12.813(kN*m/m) 取 = 13.093(kN*m/m) 法蘭盤的厚度： = 19.819 < 0.030(m), 滿足設(shè)計(jì)要求。 受拉側(cè)法蘭盤的厚度，由下式求得： = 0.0211(m) < 0.030(m), 滿足設(shè)計(jì)要求。7.7 地腳螺栓支撐加勁肋 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, 滿足設(shè)計(jì)要求。 地腳螺栓支撐加勁肋的高度和厚度為： 高度 = 0.250(m), 厚度 = 0.015(m) 剪應(yīng)力為 = 33.68(MPa) < fv = 125.00(MPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)加勁肋與標(biāo)志立柱的豎向連接角焊縫尺寸 = 8.00(mm) 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 = 240.00(mm) 角焊縫的抗剪強(qiáng)度 = 46.98(MPa) < 160.00(MPa), 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

17、上層寬 WF1 = 2.50m, 高 HF1 = 2.00m, 長(zhǎng) LF1 = 2.50m, 下層寬 WF2 = 2.60m, 高 HF2 = 0.20m, 長(zhǎng) LF2 = 2.60m, 設(shè)基礎(chǔ)的砼單位重量24.00,基底容許應(yīng)力180.00(KPa) 8.2 基底荷載計(jì)算 基底所受的荷載為： 豎向總荷載： = 345.37(KN) 水平荷載 H = 12.83(KN) 風(fēng)荷載引起的彎矩： = 113.79(KN.m) 永久荷載引起的彎矩 = 21.44(KN.m) 風(fēng)載引起的扭矩 = 43.32(KN.m)8.3 基底應(yīng)力驗(yàn)算 基底應(yīng)力的最大值為 = 97.25(kPa) < = 180.00(kPa), 滿足設(shè)計(jì)要求。 基底應(yīng)力的最小值為 = 4.93(kPa) > 0 , 滿足設(shè)計(jì)要求。8.4 基底合力偏心距驗(yàn)算 = 0.9036 < 1 , 滿足設(shè)計(jì)要求。8.5 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 = 0.329 = 0.062 = 0.335 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) = 3.946 > 1.2, 滿足設(shè)計(jì)要求。8.6 基礎(chǔ)滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 設(shè)基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)為0.30, 則基礎(chǔ)抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)為： = 345.37 * 0.30 / 12.8