4×2悬臂式门架式计算书

★单悬臂式标志结构设计计算书★标志板单位重量为K1(kg/m2)8.310横梁单位重量为K2(kg/m)35.020立柱单位重量为K3(kg/m)108.020标志板长度Wb1(m)4.000标志板宽度Hb1(m)2.000标志板距地面净空高度h5.500横梁受风压的长度WH1(m)0.676横梁长度WH(m)4.976横梁直径Hh1(m)0.203横梁壁厚Hh2(m)0.006横粱根数N(根)2.000立柱高度Wp1(m)7.500立柱直径HP1(m)0.325立柱壁厚HP2(m)0.012底基础上层宽Wf1(m)0.000底基础上层高Hf1(m)0.000底基础上层长Lf1(m)0.000底基础下层宽Wf2(m)1.600底基础下层高Hf2(m)2.400底基础下层长Lf2(m)2.600基础混凝土单位重量为γ(kN/m2)基础底面与地基土之间的摩擦系数khWhhhWW编制:日期:2020/7/21第1页(1)荷载计算1)永久荷载注：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。标志板重量为G1=1.1Wb1Hb1K1×9.8/1000(kN)0.717横梁重量为G2=1.1NWHK2×9.8/1000(kN)3.757立柱重量为G3=1.1WP1K3×9.8/1000(kN)8.733标志上部结构总重量G=G1+G2+G3(kN)13.2072)风荷载γ01.0γQ1.4C--风载对象为标志板时取1.2C--风载对象为横梁、立柱时取0.8ρ--空气密度(N·s2·m-4)1.2258V--取当地风速最大值(m/s)35标志板Fwb1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(Wb1×Hb1)］/1000(kN)10.091横粱Fwh1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(N×WH1×Hh1)/1000(kN)0.231立柱Fwp1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(WP1×HP1)］/1000(kN)2.050(3)横粱的设计计算由于两根横粱材料、规格相同，根据基本假设，可认为两根横粱所受的荷载为总荷载的一半，其受力图下图所示。γG1.200l14.976l2标志板内侧边缘距离立柱中心的距离0.676l3标志板中心到标志板边缘的距离2.000单根横梁所受荷载为：竖直荷载：G4＝γ0γGG1/2(kN)0.430ω1=γ0γGG2/Hh(kN/m)0.453水平荷载:Fwb=Fwb1/2(kN)5.045ω2=Fwh1/(2×l2)(kN/m)0.1711)强度验算lll编制:日期:2020/7/21第2页横粱根部由重力引起的剪力为：Qy1=G4+ω1Hh(kN)2.684由重力引起的弯矩为：My1=G4(l2+l3)+ω1l12/2(kN/m)6.759横粱根部由风载引起的剪力为：Qx1=Fwb+ω2l2(kN)5.161由风载引起的弯矩为：Mx1=Fwb(l2+l3)+ω2l22/2(kN/m)13.540横粱截面积A＝3.14[Hh12－(Hh1-2Hh2)2]/43.713E-03横粱截面惯性矩为I＝3.14[Hh14－(Hh1-2Hh2)4]/641.803E-05横粱抗弯截面模量为W＝2I/Hh11.776E-04横粱根部所受的合成剪力为：Q＝(Qx12+Qy12)1/2(kN)5.817合成弯矩为M＝(Mx12+My12)1/2(kN)15.134①最大正应力验算：横粱根部的最大正应力为:σmax=M/W[σd]=250(Mpa)(★满足此条件)85.192②最大剪应力验算:τmax=2Q/A[τd]=125(Mpa)(★满足此条件)3.133③危险点应力验算:2)变形验算E2.060E+11垂直挠度:ƒy=G4(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*γ0γG+ω1l14/8EI*γ0γG(m)9.200E-03水平挠度:ƒx=Fwb(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*γ0γG+ω2l23(3l1-l2)/6EI*γ0γG(m)1.421E-02合成挠度:ƒ＝（ƒx2+ƒy2）1/2(m)0.017★当ƒ/l10.01时,满足条件ƒ/l1=0.003(4)立柱的设计计算立柱所受荷载为：垂直荷载N=γ0γGG(kN)15.849水平荷载H=ƒwb1+Fwh1+Fwp1(kN)12.371立柱根部由永久荷载引起的弯矩为：My＝2My113.518由风载引起的弯矩为：Mx=(Fwb1+Fwh1)×(h+Hb1/2)+Fwp1×Wp1/2(kN)74.777合成弯矩M=(Mx2+My2)1/2(kN/m)75.989由风载引起的扭矩为:Mt=2Mx1(kN/m)27.081立柱截面积A＝3.14[Hp12－(Hp1-2Hp2)2]/40.0118立柱截面惯性矩为I＝3.14[Hp14－(Hp1-2Hp2)4]/641.447E-04立柱抗弯截面模量为W＝2I/Hp18.906E-04立柱截面回转半径i＝(I/A)1/20.111极惯性矩为Ip＝3.14[Hp13－(Hp1-2Hp2)3]/322.894E-04悬臂梁的长度系数μ＝2，立柱作为中心受压直杆时,其柔度为:2λ=μ(h1+Hb1/2)/i117查表得到稳定系数Ф的值:0.6221)强度验算:①最大正应力验算：编制:日期:2020/7/21第3页轴向荷载引起的压应力σc=N/A(Mpa)1.343由弯矩引起的压应力σw=M/W(Mpa)85.328组合应力σmax=σc+σw(Mpa)86.671★当σc/Ф[σd]+σw/[σd]和小与1时,满足条件0.407②最大剪应力验算:由水平荷载引起的剪应力为：τHmax=2H/A2.097由扭矩引起的剪应力为：τtmax=MtФ/2Ip(Mpa)15.205最大剪应力为:τmax=τHmax+τtmax(Mpa)17.301③危险点应力验算:最大正应力位置点处,由扭矩产生的剪应力亦为最大,即σ=σmax86.671τ=τmax15.205根据第四强度理论σ4=(σ2+3τ2)1/2(Mpa)90.584σ4应215Mpa2)变形验算由风载标准值引起的力柱顶部的水平位移ƒp=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2)2(3Wp1-h-Hb1/2)/γ0γG*6EI+Fwp1Wp13/γ0γG*8EI0.030★当ƒp/Wp10.01时,满足条件0.004立柱顶部由扭矩标准值产生的扭转角为：G=7.900E+10θ=MτWp1/γ0γGGIp6.345E-03标志板外侧上角的水平位移最大,该点距离地面高度h7.800该点的总的水平位移为:ƒ=ƒx+ƒp+θWH0.076★当ƒ/Wp11/60时,满足条件0.010(5)立柱与横粱的连接:(待续)(6)柱脚强度验算(7)基础验算基础底部容许应力为290KPa混凝土单位重量γ24.000混凝土底座体积V=W1H1L1+W2H2F29.984基础底部所受荷载为:竖向总荷载N=G+γV252.823由风载引起的弯矩Mx=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2+Hf1+Ff2)+Fwp1(Wp1+Hf1+Hf2)112.154由永久荷载引起的弯矩为:My13.518由风载引起的扭矩为:Mt27.081编制:日期:2020/7/21第4页1)基础底部应力验算基础最大底面积Aj=Wf2×Lf24.160Wx=Wf2×Lf22/61.803Wy=Lf2×Wf22/61.109★基础底部应力最大值为:σmax=N/Aj+Mx/Wx+My/Wy290Kpa135.176★基础底部应力最小值为:σmin=N/Aj-Mx/Wx-My/Wy的0-13.6272)基础底部合力偏心距验算★当e0/ρ=1-σmin/(N/A)1时，满足条件。1.2243)基础倾覆稳定性验算ex＝Mx/N0.444ey＝My/N0.053e0＝(ex2+ey2)1/20.447★当抗倾覆稳定系数K0＝y/e0=Lf2/2ex1.2时，满足条件。2.9094)基础滑动稳定性验算基础底面与地基土之间的摩擦系数k=0.300★当抗倾覆稳定系数Kc＝kN/H1.2时，满足条件。6.131WLLW编制:日期:2020/7/21第5页★门架式标志结构设计计算书★标志板单位重量为K1(kg/m2)8.310横梁单位重量为K2(kg/m)35.020立柱单位重量为K3(kg/m)108.020标志板长度Wb1(m)4.300标志板宽度Hb1(m)2.300标志板距地面净空高度h5.500横梁受风压的长度WH1(m)0.676横梁长度WH(m)4.976横梁直径Hh1(m)0.203横梁壁厚Hh2(m)0.006横粱根数N(根)2.000立柱高度Wp1(m)7.800立柱直径HP1(m)0.377立柱壁厚HP2(m)0.009底基础上层宽Wf1(m)1.800底基础上层高Hf1(m)2.300底基础上层长Lf1(m)3.300底基础下层宽Wf2(m)2.000底基础下层高Hf2(m)0.200底基础下层长Lf2(m)3.500基础混凝土单位重量为γ(kN/m2)基础底面与地基土之间的摩擦系数khWhhhWW编制:日期:2020/7/21第6页(1)荷载计算1)永久荷载注：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。标志板重量为G1=1.1Wb1Hb1K1×9.8/1000(kN)0.886横梁重量为G2=1.1NWHK2×9.8/1000(kN)3.757立柱重量为G3=1.1WP1K3×9.8/1000(kN)9.083标志上部结构总重量G=G1+G2+G3(kN)13.7262)风荷载γ01.0γQ1.4C--风载对象为标志板时取1.2C--风载对象为横梁、立柱时取0.8ρ--空气密度(N·s2·m-4)1.2258V--取当地风速最大值(m/s)40标志板Fwb1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(Wb1×Hb1)］/1000(kN)16.294横粱Fwh1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(N×WH1×Hh1)/1000(kN)0.301立柱Fwp1=γ0γQ［(1/2ρCV2)(WP1×HP1)］/1000(kN)3.230(3)横粱的设计计算由于两根横粱材料、规格相同，根据基本假设，可认为两根横粱所受的荷载为总荷载的一半，其受力图下图所示。γG1.200l14.976l2标志板内侧边缘距离立柱中心的距离0.676l3标志板中心到标志板边缘的距离2.150单根横梁所受荷载为：竖直荷载：G4＝γ0γGG1/2(kN)0.532ω1=γ0γGG2/Hh(kN/m)0.453水平荷载:Fwb=Fwb1/2(kN)8.147ω2=Fwh1/(2×l2)(kN/m)0.2231)强度验算lll编制:日期:2020/7/21第7页横粱根部由重力引起的剪力为：Qy1=G4+ω1Hh(kN)2.786由重力引起的弯矩为：My1=G4(l2+l3)+ω1l12/2(kN/m)7.111横粱根部由风载引起的剪力为：Qx1=Fwb+ω2l2(kN)8.297由风载引起的弯矩为：Mx1=Fwb(l2+l3)+ω2l22/2(kN/m)23.074横粱截面积A＝3.14[Hh12－(Hh1-2Hh2)2]/43.713E-03横粱截面惯性矩为I＝3.14[Hh14－(Hh1-2Hh2)4]/641.803E-05横粱抗弯截面模量为W＝2I/Hh11.776E-04横粱根部所受的合成剪力为：Q＝(Qx12+Qy12)1/2(kN)8.753合成弯矩为M＝(Mx12+My12)1/2(kN)24.145①最大正应力验算：横粱根部的最大正应力为:σmax=M/W[σd]=250(Mpa)(★满足此条件)135.917②最大剪应力验算:τmax=2Q/A[τd]=125(Mpa)(★满足此条件)4.714③危险点应力验算:2)变形验算E2.060E+11垂直挠度:ƒy=G4(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*γ0γG+ω1l14/8EI*γ0γG(m)9.710E-03水平挠度:ƒx=