监控立杆防风防雷计算设计

监控立杆防风防雷计算设计（图）

来源：全球五金网日期：2010-6-19 点击：596

作者：北京佳通钢杆科技有限公司公司产品公司商机公司招商公司新闻

1 设计资料

1.1 支臂数据

臂长：0.6(m)

2)支臂外径 D=60(mm)

3)支臂壁厚 T=3.75（mm）

1.2 立柱数据

1)立柱外径 D=(200.00+140.00)/2=170.00(mm)

2)立柱壁厚 T=6.00(mm)

2 计算简图

见Dwg图纸

3 荷载计算

3.1 永久荷载

1)支臂重量计算

此支臂用LD2型铝合金板制作，其密度为2800.00(kg/m^3)

计算公式

G1= L×ρ1×g

式中：支臂总长度 L=0.6(m)

立柱单位长度重量ρ1=0.00(kg/m)

G1= L×ρ1×g=0.00(N)

2)立柱重量计算

计算公式

G2=L×ρ1×g

式中：立柱总长度 L=5(m)

立柱单位长度重量ρ1=0.00(kg/m)

g=9.8

G2=L×ρ1×g=0.00(N)

3)监控重量计算

G3=

4)上部总重计算

标志上部结构的总重量G按支臂、监控设备和立柱总重量的110.00%计(考虑有关连接件及加劲肋等的重量)，则

计算公式

G=(G1+G2+G3)*K=54.90(N)

3.2 风荷载

1)计算支臂所受风荷载

计算公式

F=γ0*γq*[(1/2*ρ*C*V^2)*A]

式中：结构重要性系数γ0=1.00

可变荷载分项系数γq=1.10

空气密度ρ=1.205

风力系数 C=1.20

风速 V=24.4m/s)

面积 A=0.036(m^2)

Fwb1=γ0*γq*[(1/2*ρ*C*V^2)*A]=0.017(KN)

2)计算立柱所受风荷载

计算公式

F=γ0*γq*[(1/2*ρ*C*V^2)*A]

式中：结构重要性系数γ0=1.00

可变荷载分项系数γq=1.10

空气密度ρ=1.205

风力系数 C=1.20

风速 V=24.4(m/s)

面积 A=0.85(m^2)

Fwp1=γ0*γq*[(1/2*ρ*C*V^2)*A]=0.4025(KN)

4 强度验算

4.1 计算截面数据

1)立柱截面面积

A=0.11(m^2)

2)立柱截面惯性矩

I=∏*d ^3*0.006/4=3.46x10^-3 (m^4)

3)立柱截面抗弯模量

W=π*d^2 *0.006/4=2.11*10^-2 (m^3)

4.2 计算立柱底部受到的弯矩

计算公式

M=∑Fwi×hi

式中：Fwi为支臂或立柱的所受的风荷载

hi为支臂或立柱受风荷载集中点到立柱底的距离支臂受风荷载 Fwb1=0.017(KN)

支臂受风荷载高度 hwb1=4.8(m)

立柱受风荷载 Fwp1=0.4025(KN)

立柱受风荷载高度 hwp1=5(m)

M =∑Fwi×hi=2.094(KN*m)

4.2 计算立柱底部受到的剪力

计算公式

F=∑Fwi

式中：Fwi为支臂或立柱的所受的风荷载

支臂受风荷载 Fwb1=0.017(KN)

立柱受风荷载 Fwp1=0.4025(KN)

F=∑Fwi=0.4195(KN)

4.3 最大正应力验算

计算公式

σ=M/W

式中：抗弯截面模量 W=2.11*10^-2 (m^3)

弯矩 M=2.094(KN*m)

σm=M/W=99.242(MPa) < [σd] = 215.00(MPa), 满足设计要求。

4.4 最大剪应力验算

计算公式

τm=2×F/A

式中：剪力 F=0.4195(KN)

截面积 A=0.11(m^2)

τm=2×F/A=7.63(MPa) < [τd] = 125.00(MPa), 满足设计要求。

5 变形验算

5.1 计算说明

立柱总高度：L = 5.00(m)

5.2 计算支臂所受风荷载引起的扰度

计算公式

f=P*h^2/(6*E*I)*(3*L-h)

式中：集中荷载标准值 P2 = Fwb1/(γ0*γq) = 0.0187(KN)

荷载到立柱根部的距离 h = 4.8(m)

f2=P*h^2/(6*E*I)*(3*L-h) =1.210*10^-2 (m)

5.3 计算底部均布荷载产生的扰度

计算公式

f=q*h^4/(8*E*I)

式中：均布荷载标准值为 q = Fwb1/(h*γ0*γq) = 0.0898(KN/m) 荷载到立柱根部的距离 h =4.8(m)

f3=q*h^4/(8*E*I) = 0.984×10^-2(m)

5.4 计算底部均布荷载产生的转角

计算公式

θ=q*h^3/(6*E*I)

式中：均布荷载标准值为 q = 0.0898(KN/m)

θ=q*h^3/(6*E*I) =0.273*10-2 (rad)

5.5 计算柱顶部的总变形扰度

计算公式

f=∑f + (L-h)×tan(θ) = 0.0219(m)

f/L = 0.0046 < 1/100, 满足设计要求。

6 柱脚强度验算

6.1 计算底板法兰盘受压区的长度Xn

6.1.1 受力情况

铅垂力 G= γ0*γG*G=1.00*0.90*54.90 = 0.05(kN)

水平力 F=0.4195 (kN)

由风载引起的弯矩 M=2.094(kN)

6.1.2 底板法兰盘受压区的长度 Xn