高杆灯受力计算方法

高杆灯受力计算方法一、设计条件⑴．基本数据：灯塔距地面高度30m，方形基础平面尺寸为4m×4m，基础埋深2.5m，灯杆截面为正十二边形，计算时简化为圆形，顶部直径D为280mm，根部直径D为650mm，厚度自顶端至底端分三段。δ=6mm，长10m，δ=8mm，长10m，δ=8mm，长10m。材料为上海宝钢生产的低合金钢，Q/BQB303SS400,屈服强度为f屈=245N/mm2，设计强度取f=225N/mm2，fV=125N/mm2，灯盘直径为3800mm，厚度简化为200mm，高杆灯总重为Fk=40KN。⑵．自然条件：当地基本风压Wo=0.75KN/m2，地基土为淤泥质粘性土，地承载力特征值fak=60KN/m2，地面粗糙度考虑城市郊区为B类，地下水位埋深大于2.5m，地基土的容重γm=18KN/m3。⑶．设计计算依据：①、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001②、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002③、《钢结构设计规范》GB50017-2003④、《高耸结构设计规范》GBJ135-90二、风荷载标准值计算基本公式：WK=βz·μs·μz·ur·Wo式中：Wk—风荷载标准值（KN/m2）；βz—高度z处的风振系数；μs—风荷载体型系数；μz—风压高度变化系数；μr­—高耸结构重现期调整系数，对重要的高耸结构取1.2。⑴．灯盘：高度为30m，μz=1.42，μs=0.5，μr=1.2­βz=1+式中ξ—脉动增大系数；υ—脉动影响系数；φz—振型系数；βz=1+=1+（）=2.04WK=βz·μs·μz·ur·Wo=2.04×0.5×1.42×1.2×0.75=1.30KN/m2⑵．灯杆：简化为均布荷载，高度取15m，μz=1.4,μs=0.59,μr=1.2βz=1+=1+（）=2.16，WK2=βz·μs·μz·ur·Wo=2.16×0.59×1.14×1.2×0.75=1.31KN/m2三、内力计算⑴．底部（δ=8mm）弯矩设计值：M=M灯盘+M灯杆M=γQ×WK1×0.2×3.8×30+γQ×WK2××30×15=1.4×1.30×0.2×3.8×30+1.4×1.31××30×15=426KN·m剪力设计值：V=V灯盘+V灯杆V=γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2××30=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31××30=27KN⑵．δ=8mm与δ=6mm，交接处弯矩设计值：M=γQ×WK1×0.2×3.8×10+γQ×WK2×（0.28+）×10×5=1.4×1.30×0.2×3.8×10+1.4×1.31×（0.28+）×10×5=51KN·m剪力设计值：V=γQ×WK1×0.2×3.8+γQ×WK2×（0.28+）×10=1.4×1.30×0.2×3.8+1.4×1.31×（0.28+）×10=9KN四、在风荷载作用下的强度复核（未考虑高杆灯自重）⑴．底部（δ=8mm）截面惯性矩I=×（d－d）=（6504－6344）=8.31×108mm4.最大拉应力бmax=·y=426×106×325/(8.31×108)=167N/mm2最大剪应力τmax=2·V/A=2×27×103/[×（6502－6342）]=3.3N/mm2max⑵．δ=8mm与δ=6mm，交接处截面惯性矩I=×（d－d）=（4004－3884）=1.44×108mm4.最大拉应力бmax=·y=51×106×200/（1.44×108）=70.8N/mm2最大剪应力τmax=2·V/A=2×9×103/[×（4002－3882）]=2.4N/mm2бmax五、地基承载力验算⑴．基础平面尺寸：b×h=4×4m，基础底面抗弯模量W=bh2=10.67m3，地基承载力特征值fak=60KN/m2，⑵．基础自重和基础上的土重Gk=b×h×H×γ0=4×4×2.5×20=800KN⑶．相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的弯矩值：Mk=M/γQ+VH/γQ=426/1.4+27×2.5/1.4×2.5=353KN·m⑷．修正后的地基承载力特征值：fa＝fak+ηb·γ(b-3)+ηd·γm(d-0.5)=60+0+1.0×18×(2.5－0.5)=96KN/m2⑸．相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面边缘的最大最小压力值：Pkmax=+==53+33=86KN/m21.2fa=115KN/m2能满足要求。Pkmax=+==53－33=20KN/m20能满足要求。六、计算说明⑴．根据建筑结构荷载规范，按50年一遇查全国各城市的基本风压WO，绝大多数城市的WO≤0.75KN/m2时，若山区、偏僻地区、沿海海面和海岛的基本风压Wo≥0.75KN/m2时，以上计算乘以调整系数。⑵．高杆灯的安全等级，按高耸结构设计规范取一级。⑶．基础设计所需的基本数据为：地基承载力特征值，地基土的物理性参数，上部荷载的标准组合值包括：弯矩、剪力、轴力。⑷．基础选型应根据建设场地土条件和结构的要求确定，一般为圆型混凝土独立基础或方形混凝土独立基础，底面积尺寸和配筋由计算确定。⑸．本文未复校立杆的稳定性，对立杆与基础连接也未作计算。各位读者自行设计计算。