双柱式标志结构设计计算书.doc

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1、.设计计算书说明：将双柱式简化为两个单柱式结构，标志板自重以及风荷载视作由两根立柱均匀承担，设计计算以较高立柱为准。1设计资料1.1板面数据1)标志板数据板面形状：矩形，宽度W=1.42(m)，高度h=0.4(m)，净空H=2.1(m)标志板材料：LF2-M铝。单位面积重量：8.10(kg/m^2)1.2立柱数据左侧立柱的高度：2.6(m)，右侧立柱高度：2.6(m)，立柱外径：89(mm)，立柱壁厚：7.5(mm)(本设计计算使用立柱高度2.6m)2计算简图见Dwg图纸3荷载计算(以下荷载计算均取标志板面积的一半，其自重和风荷载由右侧立柱承担。)3.1永久荷

2、载1)标志版重量计算标志板重量：Gb=A*ρ*g=0.284×8.10×9.80=45.088(N)式中：A----由右侧立柱承担荷载的标志板板面面积ρ----标志板单位面积重量g----重力加速度，取9.80(m/s^2)2)立柱重量计算立柱总长度为2.60(m)，使用材料：碳素钢、合金钢无缝钢管，单位长度重量：15.075(kg/m)立柱重量：Gp=L*ρ*g=2.60×15.075×9.80=384.111(N)式中：L----立柱的总长度ρ----立柱单位长度重量..g----重力加速度，取9.80(m/s^2)3)上部结构总重量计算由标志上部永久荷载

3、计算系数1.10,则上部结构总重量：G=K*(Gb+Gp)=1.10×(45.088+384.111)=472.119(N)3.2风荷载1)标志板所受风荷载标志板A所受风荷载：Fb=γ0*γQ*[(1/2*ρ*C*V^2)*A]=1.0×1.4×[(0.5×1.2258×1.2×18.06^2)×0.284]=95.379(N)式中：γ0----结构重要性系数，取1.0γQ----可变荷载分项系数，取1.4ρ----空气密度，一般取1.2258(N*S^2*m^-4)C----标志板的风力系数，取值1.20V----风速，此处风速为23.9(m/s^2)g--

4、--重力加速度，取9.80(m/s^2)2)立柱迎风面所受风荷载：Fwp=γ0*γQ*[(1/2*ρ*C*V^2)*W*H]=1.0×1.4×[(0.5×1.2258×0.80×18.06^2)×0.089×2.10]=41.846(N)式中：C----立柱的风力系数，圆管型立柱取值0.80W----立柱迎风面宽度，即立柱的外径H----立柱迎风面高度，应扣除被标志板遮挡部分4强度验算由立柱的外径89(mm)，壁厚7.5(mm)。则立柱的截面积A=1.92×10^-3(m^2)，截面惯性矩I=1.608×10^-6(m^4)，截面抗弯模量W=3.613×10^

5、-5(m^3)。立柱根部由风荷载引起的弯矩：M=Fwb*Hb+Fwp*Hp=95.379×2.30+41.846×1.05=263.31(N*m)式中：Fwb----标志板受到的风荷载..Hb----标志板形心到立柱根部的距离Fwp----立柱迎风面受到的风荷载Hp----立柱迎风面形心到立柱根部的距离立柱根部由风荷载引起的剪力：F=Fwb+Fwp=95.379+41.846=137.225(N)式中：Fwb----标志板受到的风荷载Fwp----立柱迎风面受到的风荷载4.1最大正应力验算立柱根部由风荷载引起的最大正应力为：σmax=M/W=263.31/(3

6、.613×10^-5)(Pa)=7.287(MPa)<[σd]=215.00(MPa)，满足要求。4.2最大剪应力验算立柱根部由风荷载引起的最大剪应力为：τmax=2×F/A=2×137.225/(1.92×10^-3)(Pa)=0.143(MPa)<[τd]=125.00(MPa)，满足要求。4.3危险点应力验算对圆柱型立柱截面，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。危险点所在的位置为：x=y=(0.089-0.0075)/2*sin(π/4)=0.0288(m)危险点处的正应力

7、为：σ=M*y/I=263.31×0.0288/(1.608×10^-6)=4.719(MPa)危险点处剪应力为：τ=F*Sx/(I*2*t)=137.225×1.761×10^-5/(1.608×10^-6×2×0.0075)=0.10(MPa)式中：Sx----立柱危险点截面的静距I----立柱截面惯性矩根据第四强度理论：σ4=(σ^2+3*τ^2)^1/2=(4.719^2+3×0.10^2)^1/2=4.722(MPa)<[σd]=215.00(MPa),..满足要求。5立柱变形验算本标志包括一块标志板，其中标志板所受风荷载视作作用在几何形心的集中荷载

8、，标志板与基础之间所夹立柱所承受的风荷