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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 窗体顶端窗体底端作者：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Xn6.1.1 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 偏心距 e=M/G=2.094/0.05=46.44(m) 法兰盘几何尺寸：D=0.40(m) ; Lt=0.014(m) 基础采用C15砼，n=Es/Ec=206000.00/22000.00 = 9.364 受拉地脚螺栓的总面积： Ae = 2 * 1.57 = 3.13(CM^2) = 3.13*10^-4(M^2) 受压区的长度Xn根据下式试算求解： Xn^3 + 3*(e-D/2)*Xn^2 - 6*n*Ae*(e+D/2-Lt)*(D-Lt-Xn) = 0 式中：e = 46.44 D = 0.40 n = 9.36 Ae = 3.13 * 10^-4(M^2) Lt = 0.05 求解该方程，得Xn = 0.0656.1.3 底板法兰盘下的混凝土最大受压应力 δ = 2 * G * (e +D/2 - Lt) / (D * Xn * (L - Lt - Xn/3)) = 0.54(MPa) < β*fcc = 19.73(MPa), 满足设计要求。
6.1.4 地脚螺栓强度验算 受拉侧地脚螺栓的总拉力 Ta = G * (e – D/2 + Xn/3) / (D - Lt - Xn/3) = 6.96(MPa) < 3.13*10^-4(m^2) * 140(MPa) = 43.88(KN), 满足设计要求6.1.5 对水平剪力的校核 由法兰盘和混凝土的摩擦力产生的水平抗翦承载力为： Vfb = 0.4 * (G + Ta) = 2.80(KN) > 0.82(KN), 满足设计要求6.1.7 地脚螺栓支撑加劲肋 由混凝土的分布反力得到的剪力： V = Ari * Lri * δc = 16.20(KN) > Ta/2 = 3.48, 满足设计要求 地脚螺栓支撑加劲肋的高度和厚度为： 高度 Hri = 0.2(m), 厚度 Tri = 0.006(m) 剪应力为 τ = Vi / (Hri * Tri) = 10.80(MPa) < fv = 125.00(MPa), 满足设计要求 设加劲肋与标志立柱的竖向连接角焊缝尺寸Hf = 5.00(mm) 角焊缝的抗剪强度 τ = Vi / (2 * 0.7 * he * lw) = 16.53(MPa) < 160.00(MPa), 满足设计要求。
7 基础验算 设基础宽1.00m,高1.00m,长1.00m,设基础的砼单位重量24.00(KN/M^3),基底容许应力250.00(KPa)7.1 基底应力验算 基底所受的外荷载为： 竖向总荷载 N = G + V = 54.90/1000 + 1.00 * 1.00 * 1.00 * 24.00 = 24.05(KN) 弯矩： M = 3.12(KN*M) 基底应力的最大值为 δmax = N / A + M / W = 42.75(kPa) < [δ] = 250.00(kPa), 满足设计要求 基底应力的最小值为 δmin = N / A - M / W = 5.36(kPa) > 0, 满足设计要求7.2 基底合力偏心距验算 e = M / N = 0.1295 < ρ = L / 6 = 0.17(m), 满足设计要求7.3 基础倾覆稳定性验算 K0 = L / 2 / e = 3.861 > 1.2, 满足设计要求7.4 基础滑动稳定性验算 Kc = 24.05 * 0.30 / 0.82 = 8.795 > 1.2, 满足设计要求。
监控立杆防雷设计：常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了。
