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1、单悬臂式标志牌结构设计计算书1 设计资料 1.1 板面数据 1)标志板A数据 板面形状：矩形，宽度 W=7.0(m)，高度 h=3.5(m)，净空 H=5.65(m) 标志板材料：内置照明。单位面积重量：19.(kg/m2) 1.2 横梁数据 横梁的总长度：8.28(m)，外径：203(mm)，壁厚：10(mm)，横梁数目：2，间距：2.5(m) 1.3 立柱数据 立柱的总高度：9.48(m)，立柱外径：377(mm)，立柱壁厚：12(mm)2 计算简图 见Dwg图纸3 荷载计算 3.1 永久荷载 1)标志版重量计算 标志板重量：Gb=A*g=24.5019.9.80=4802.00(N) 式
2、中：A-标志板面积 -标志板单位面积重量 g-重力加速度，取9.80(m/s2) 2)横梁重量计算 横梁数目2，总长度为8.28(m)，使用材料：奥氏体不锈钢无缝钢管，单位长度重量：48.315(kg/m) 横梁总重量：Gh=L*g*n=8.2848.3159.802=7844.332(N) 式中：L-横梁的总长度 -横梁单位长度重量 g-重力加速度，取9.80(m/s2) 3)立柱重量计算 立柱总长度为9.48(m)，使用材料：奥氏体不锈钢无缝钢管，单位长度重量：109.649(kg/m) 立柱重量：Gp=L*g=9.48109.6499.80=10186.787(N) 式中：L-立柱的总长
3、度 -立柱单位长度重量 g-重力加速度，取9.80(m/s2) 4)上部结构总重量计算 由标志上部永久荷载计算系数1.10,则上部结构总重量: G=K*(Gb+Gh+Gp)=1.10(4802.00+7844.332+10186.787)=25116.429(N) 3.2 风荷载 1)标志板所受风荷载 标志板A所受风荷载: Fwb=0*Q*(1/2*C*V2)*A=1.01.4(0.51.22581.222.002)24.50=12209.851(N) 式中：0-结构重要性系数，取1.0 Q-可变荷载分项系数，取1.4 -空气密度，一般取1.2258(N*S2*m-4) C-标志板的风力系数，
4、取值1.20 V-风速，此处风速为22.00(m/s2) g-重力加速度，取9.80(m/s2) 2)横梁所迎风面所受风荷载: Fwh=0*Q*(1/2*C*V2)*W*H=1.01.4(0.51.22580.8022.002)0.2030.811=54.732(N) 式中：C-立柱的风力系数，圆管型取值0.80 W-横梁迎风面宽度，即横梁的外径 H-横梁迎风面长度，应扣除被标志板遮挡部分 3)立柱迎风面所受风荷载: Fwp=0*Q*(1/2*C*V2)*W*H=1.01.4(0.51.22580.8022.002)0.3779.48=1187.415(N) 式中：C-立柱的风力系数，圆管型立
5、柱取值0.80 W-立柱迎风面宽度，即立柱的外径 H-立柱迎风面高度4 横梁的设计计算 由于两根横梁材料、规格相同，根据基本假设，可认为每根横梁所受的荷载为总荷载的一半。 单根横梁所受荷载为： (标志牌重量) 竖直荷载:G4=0*G*Gb/n=1.01.24802.00/2=2881.20(N) 式中：0-结构重要性系数，取1.0 G-永久荷载(结构自重)分项系数，取1.2 n-横梁数目，这里为2 (横梁自重视为自己受到均布荷载) 均布荷载:1=0*G*Gh/(n*L)=1.01.27844.332/(28.28)=568.19(N) 式中：L-横梁的总长度 (标志牌风荷载) 水平荷载：Fwb
6、h=Fwb/n=12209.851/2=6104.925(N) 4.1 强度验算 横梁根部由重力引起的剪力为: QG=G4+1*Lh = 2881.20 + 568.197.71 = 7262.794(N) 式中：Lh-横梁端部到根部的距离,扣除与立柱连接部分的长度 由重力引起的弯矩: MG=Gb*Lb+1*Lh2/2 = 2401.004.311 + 568.197.712/2 = 27246.243(N*M) 式中：Gb-每根横梁所承担的标志板重量 Lb-标志板形心到横梁根部的间距 横梁根部由风荷载引起的剪力: Qw= Fwbh+Fwh= 6104.925+54.732=6159.657(
7、N) 式中：Fwbh-单根横梁所承担的标志板所传来的风荷载 Fwh-单根横梁直接承受的风荷载 横梁根部由风荷载引起的弯矩: Mw= Fwbi*Lwbi + Fwhi*Lwhi = 6104.9254.311 + 67.4450.312 = 26343.593(N*M) 横梁规格为20310，截面面积A=6.06310-3(m2)，截面惯性矩I=2.83110-5(m4)，截面抗弯模量W=2.78910-4(m3) 横梁根部所受到的合成剪力为:Qh= (QG2+Qw2)1/2= (7262.7942+6159.6572)1/2= 9523.106(N) 合成弯矩:Mh= (MG2+Mw2)1/2
8、= (27246.2432+26343.5932)1/2= 37899.111(N*M) 1)最大正应力验算 横梁根部的最大正应力为: max= M/W= 37899.111/(2.78910-4)= 135.894(MPa) d = 215(MPa)，满足要求。 2)最大剪应力验算 横梁根部的最大剪应力为: max= 2*Q/A= 29523.106/(6.06310-3)= 3.141(MPa) d = 125(MPa)，满足要求。 3)危险点应力验算 根据第四强度理论，、近似采用最大值即: 4= (max2 + 3max2)1/2= (135.8942 + 33.1412)1/2= 13
9、6.002(MPa) d= 215(MPa)，满足要求。 4.2 变形验算 横梁端部的垂直挠度： fy = Gb*lb2*(3*Lh-lb)/(0*G*6*E*I) + 1*Lh4/(0*G*8*E*I) = 2881.204.3112(37.71-4.311)/(1.01.26210.001092.83110-5) + 568.197.714/(1.01.28210.001092.83110-5) = 58.764(mm) 式中：Gb-标志板自重传递给单根横梁的荷载 lb-当前标志板形心到横梁根部的间距 水平挠度： fx = Fwb*lb2*(3Lh-lb)/(0*G*6*E*I) + 2*
10、L23*(3Lh-l2)/(0*G*6*E*I) = 6104.9254.3112(37.71-4.311)/(1.01.26210.001092.83110-5) + 67.4450.8123(37.71-0.812)/(1.01.26210.001092.83110-5) = 49.928(mm) 合成挠度： f= (fx2 + fy2)1/2= (49.9282 + 58.7642)1/2= 77.11(mm) f/Lh = 0.07711/7.71= 0.01 0.01，满足要求。5 立柱的设计计算 立柱根部受到两个方向的力和三个方向的力矩的作用，竖直方向的重力、水平方向的风荷载、横梁
11、和标志板重力引起的弯矩、风荷载引起的弯矩、横梁和标志板风荷载引起的扭矩。 垂直荷载：N= 0*G*G= 1.001.2025116.429= 30139.715(N) 水平荷载：H= Fwb+Fwh+Fwp= 12209.851+109.463+1187.415= 13506.729(N) 立柱根部由永久荷载引起的弯矩： MG= MGh*n= 27246.2432= 54492.487(N*M) 式中：MGh-横梁由于重力而产生的弯矩 n-横梁数目，这里为2 由风荷载引起的弯矩： Mw= Fwb*Hb+Fwh*Hh+Fwp*Hp/2= 90352.894 + 810.027 + 5628.34
12、9= 96791.27(N*m) 合成弯矩 M= (MG2+Mw2)1/2= (54492.4872+96791.272)1/2=.465(N*m) 由风荷载引起的扭矩： Mt= n*Mwh= 226343.593= 52687.185(N*m) 式中：Mwh-横梁由于风荷载而产生的弯矩 立柱规格为37712，截面积为A=1.37610-2(m2)，截面惯性矩为I=2.29410-4(m4)，抗弯截面模量为W=1.21710-3(m3)，截面回转半径i=0.129(m)，极惯性矩为Ip=4.58810-4(m4) 立柱一端固定，另一端自由，长度因数=2。作为受压直杆时，其柔度为： =*Hp/i= 29.48/0.129= 147，查表，得稳定系数=0.351 5.1 强度验算 1)最大正应力验算 轴向荷载引起的压应力：
