4×2悬臂式门架式计算书.xls

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 (kN/m2)基础底面与地基土之间的摩擦系数 khWhhhWW编制:日期:2024/5/17 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=1.1 Wb1Hb1K19.8/1000(kN)0.717横 梁重量为G2=1.1 N WHK29.8/1000 (kN)3.757立 柱重量为G3=1.1 WP1K39.8/1000 (kN)8.733标志上部结构总重量 G=G1+G2+G3 (kN)13.2072)风荷载01.0Q1.4C-风载对象为标志板时取1.2C-风载对象为横梁、立柱时取0.8-空气密度(Ns2m-4)1.2258V-取当地风速最大值(m/s)35标志板 Fwb1=0Q(1/2CV2)(Wb1Hb1)/1000(kN)10.091横 粱 Fwh1=0Q(1/2CV2)(NWH1Hh1)/1000(kN)0.231立 柱 Fwp1=0Q(1/2CV2)(WP1HP1)/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。G1.200l14.976l2 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：G40GG1/2 (kN)0.430 1=0GG2/Hh (kN/m)0.453水平荷载:Fwb=Fwb1/2 (kN)5.045 2=Fwh1/(2l2)(kN/m)0.1711)强度验算lll编制:日期:2024/5/17 第 2 页横粱根部由重力引起的剪力为：Qy1=G4+1Hh (kN)2.684由重力引起的弯矩为：My1=G4(l2+l3)+1l12/2 (kN/m)6.759横粱根部由风载引起的剪力为：Qx1=Fwb+2l2 (kN)5.161由风载引起的弯矩为：Mx1=Fwb(l2+l3)+2l22/2(kN/m)13.540横粱截面积 A3.14Hh12(Hh1-2Hh2)2/43.713E-03横粱截面惯性矩为 I3.14Hh14(Hh1-2Hh2)4/641.803E-05横粱抗弯截面模量为 W2I/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)15.134最大正应力验算：横粱根部的最大正应力为:max=M/W d=250(Mpa)(满足此条件)85.192最大剪应力验算:max=2Q/A d=125(Mpa)(满足此条件)3.133危险点应力验算:2)变形验算E2.060E+11垂直挠度:y=G4(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*0G+1l14/8EI*0G (m)9.200E-03水平挠度:x=Fwb(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*0G+2l23(3l1-l2)/6EI*0G(m)1.421E-02合成挠度:（x2+y2）1/2 (m)0.017 当/l10.01时,满足条件 /l1=0.003(4)立柱的设计计算立柱所受荷载为：垂直荷载N=0GG (kN)15.849水平荷载H=wb1+Fwh1+Fwp1 (kN)12.371立柱根部由永久荷载引起的弯矩为：My2My113.518由风载引起的弯矩为：Mx=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2)+Fwp1Wp1/2(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 A3.14Hp12(Hp1-2Hp2)2/40.0118立柱截面惯性矩为 I3.14Hp14(Hp1-2Hp2)4/641.447E-04立柱抗弯截面模量为 W2I/Hp18.906E-04立柱截面回转半径 i(I/A)1/20.111极惯性矩为 Ip3.14Hp13(Hp1-2Hp2)3/322.894E-04悬臂梁的长度系数2，立柱作为中心受压直杆时,其柔度为:2 =(h1+Hb1/2)/i117查查表表得得到到稳稳定定系系数数 的的值值:0.6221)强度验算:最大正应力验算：编制:日期:2024/5/17 第 3 页轴向荷载引起的压应力c=N/A (Mpa)1.343由弯矩引起的压应力 w=M/W (Mpa)85.328组合应力 max=c+w (Mpa)86.671 当c/d+w/d和小与1时,满足条件 0.407最大剪应力验算:由水平荷载引起的剪应力为：Hmax=2H/A2.097由扭矩引起的剪应力为：tmax=Mt/2Ip (Mpa)15.205最大剪应力为:max=Hmax+tmax (Mpa)17.301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=max86.671=max15.205根据第四强度理论 4=(2+32)1/2 (Mpa)90.584 4应215Mpa2)变形验算由风载标准值引起的力柱顶部的水平位移p=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2)2(3Wp1-h-Hb1/2)/0G*6EI+Fwp1Wp13/0G*8EI0.030 当p/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+10=MWp1/0GGIp6.345E-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:=x+p+WH0.076 当/Wp11/60时,满足条件0.010(5)立柱与横粱的连接:(待待续续)(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24.000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+V252.823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:2024/5/17 第 4 页1)基础底部应力验算基础最大底面积Aj=Wf2Lf24.160 Wx=Wf2Lf22/61.803 Wy=Lf2Wf22/61.109基础底部应力最大值为:max=N/Aj+Mx/Wx+My/Wy 0-13.6272)基础底部合力偏心距验算当e0/=1-min/(N/A)1.2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KckN/H1.2时，满足条件。6.131WLLW编制:日期:2024/5/17 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 (kN/m2)基础底面与地基土之间的摩擦系数 khWhhhWW编制:日期:2024/5/17 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=1.1 Wb1Hb1K19.8/1000(kN)0.886横 梁重量为G2=1.1 N WHK29.8/1000 (kN)3.757立 柱重量为G3=1.1 WP1K39.8/1000 (kN)9.083标志上部结构总重量 G=G1+G2+G3 (kN)13.7262)风荷载01.0Q1.4C-风载对象为标志板时取1.2C-风载对象为横梁、立柱时取0.8-空气密度(Ns2m-4)1.2258V-取当地风速最大值(m/s)40标志板 Fwb1=0Q(1/2CV2)(Wb1Hb1)/1000(kN)16.294横 粱 Fwh1=0Q(1/2CV2)(NWH1Hh1)/1000(kN)0.301立 柱 Fwp1=0Q(1/2CV2)(WP1HP1)/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。G1.200l14.976l2 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：G40GG1/2 (kN)0.532 1=0GG2/Hh (kN/m)0.453水平荷载:Fwb=Fwb1/2 (kN)8.147 2=Fwh1/(2l2)(kN/m)0.2231)强度验算lll编制:日期:2024/5/17 第 7 页横粱根部由重力引起的剪力为：Qy1=G4+1Hh (kN)2.786由重力引起的弯矩为：My1=G4(l2+l3)+1l12/2 (kN/m)7.111横粱根部由风载引起的剪力为：Qx1=Fwb+2l2 (kN)8.297由风载引起的弯矩为：Mx1=Fwb(l2+l3)+2l22/2(kN/m)23.074横粱截面积 A3.14Hh12(Hh1-2Hh2)2/43.713E-03横粱截面惯性矩为 I3.14Hh14(Hh1-2Hh2)4/641.803E-05横粱抗弯截面模量为 W2I/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)24.145最大正应力验算：横粱根部的最大正应力为:max=M/W d=250(Mpa)(满足此条件)135.917最大剪应力验算:max=2Q/A d=125(Mpa)(满足此条件)4.714危险点应力验算:2)变形验算E2.060E+11垂直挠度:y=G4(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*0G+1l14/8EI*0G (m)9.710E-03水平挠度:x=Fwb(l2+l3)2(3l1-l2-l3)/6EI*0G+2l23(3l1-l2)/6EI*0G(m)2.527E-02合成挠度:（x2+y2）1/2 (m)0.027 当/l10.01时,满足条件 /l1=0.005(4)立柱的设计计算立柱所受荷载为：垂直荷载N=0GG (kN)16.471水平荷载H=wb1+Fwh1+Fwp1 (kN)19.825立柱根部由永久荷载引起的弯矩为：My2My114.221由风载引起的弯矩为：Mx=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2)+Fwp1Wp1/2(kN)122.952合成弯矩 M=(Mx2+My2)1/2 (kN/m)123.772由风载引起的扭矩为:Mt=2Mx1 (kN/m)46.147立柱截面积 A3.14Hp12(Hp1-2Hp2)2/40.0104立柱截面惯性矩为 I3.14Hp14(Hp1-2Hp2)4/641.762E-04立柱抗弯截面模量为 W2I/Hp19.350E-04立柱截面回转半径 i(I/A)1/20.130极惯性矩为 Ip3.14Hp13(Hp1-2Hp2)3/323.525E-04悬臂梁的长度系数2，立柱作为中心受压直杆时,其柔度为:2 =(h1+Hb1/2)/i102查查表表得得到到稳稳定定系系数数 的的值值:0.6221)强度验算:最大正应力验算：编制:日期:2024/5/17 第 8 页轴向荷载引起的压应力c=N/A (Mpa)1.583由弯矩引起的压应力 w=M/W (Mpa)132.382组合应力 max=c+w (Mpa)133.965 当c/d+w/d和小与1时,满足条件 0.628最大剪应力验算:由水平荷载引起的剪应力为：Hmax=2H/A3.811由扭矩引起的剪应力为：tmax=Mt/2Ip (Mpa)24.679最大剪应力为:max=Hmax+tmax (Mpa)28.489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=max133.965=max24.679根据第四强度理论 4=(2+32)1/2 (Mpa)140.619 4应215Mpa2)变形验算由风载标准值引起的力柱顶部的水平位移p=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2)2(3Wp1-h-Hb1/2)/0G*6EI+Fwp1Wp13/0G*8EI0.044 当p/Wp10.01时,满足条件0.006立柱顶部由扭矩标准值产生的扭转角为：G=7.900E+10=MWp1/0GGIp9.233E-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:=x+p+WH0.115 当/Wp11/60时,满足条件0.015(5)立柱与横粱的连接:(待待续续)(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24.000混凝土底座体积V=W1H1L1+W2H2F215.062基础底部所受荷载为:竖向总荷载N=G+V375.214由风载引起的弯矩 Mx=(Fwb1+Fwh1)(h+Hb1/2+Hf1+Ff2)+Fwp1(Wp1+Hf1+Hf2)185.110由永久荷载引起的弯矩为:My14.221由风载引起的扭矩为:Mt46.147编制:日期:2024/5/17 第 9 页1)基础底部应力验算基础最大底面积Aj=Wf2Lf27.000 Wx=Wf2Lf22/64.083 Wy=Lf2Wf22/62.333基础底部应力最大值为:max=N/Aj+Mx/Wx+My/Wy 02.1742)基础底部合力偏心距验算当e0/=1-min/(N/A)1.2时，满足条件。3.5374)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KckN/H1.2时，满足条件。5.678WLLW编制:日期:2024/5/17 第 10 页