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监控杆抗风力计算

更新时间:2020-05-08 04:33  

  四:地线.5 米。避雷线 平方的铜 线 室外摄像机立杆监控立杆抗风设计计算公式 监控立杆使用范围大,功能性强,使用便利,在城市广场、大型立交、体育场、机场和港口 码头等处广泛应用的同时, 要充分考虑到监控立杆在等恶劣环境中可靠使用的安全 性。监控立杆的安全性包括刚度、稳定性及经济性等多方面的计算,其中强度校核是保证使 用的一项重要内容。在此我将分步演算监控立杆安全性计算及强度校核: 一、监控立杆的安全性计算 1)监控立杆摄像机(包括外罩)的迎风面积: 由于摄像机采用不同形状, 使摄像机的迎风面积具有不确定性。 现取常见的封闭式球状 摄像机为例,以摄像机外形的正投影作为迎风面参考面积 S 摄像机=(d1+d2)H1/2 2)监控杆杆身的迎风面积: 监控立杆杆身往往采用(锥度约 1000:5)锥形体或圆柱体。杆身的迎风面积随着杆身长 度的增加而逐渐增大。 S 杆身=(D1+D2)H2/2 3)监控立杆的基本风压计算 风压是垂直于气流风向的平面受到的风的压力, 根据伯努利方程得出标准的风压关系公 式。风的动压为: WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g) WP 为风压,单位 KN/M2。 ro 为空气密度,单位 KG/M3。 V 为风速,单位是 M/S。 r 为空气重度,单位 KN/M3。 空气重度 r 和重力加速度 g 随纬度和海拔高度而变。一般来说,ro 在高原要比在平原 地区小,也就是说,同样风速在相同温度下,其产生的风压在高原比在平原地区小。通常的 10 级大风相当于 24.5M/S—28.4M/S。为了使监控立杆有广泛的应用地区,暂取监控立杆所 在地区的风速为 30M/S, 且空气密度取 ro=1.255KG/M3。 (密度可在物理手册或有关资料查得) 则基本风压 WP 计算如下: WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25Pa 4)监控立杆的风载荷 W0 计算 风载荷标准值=基本风压*风振系数*风压高度变化系数*风载体形系数 A 风振系数 实际风压是在平均风压上下波动的。 平均风压使建筑物产生一定的侧移, 而脉动风压使 建筑物在该侧移附近左右振动。脉动风压对结构产生的动力现象就是风振。 《荷载规范》对 于一般悬臂结构(构架、塔架、烟囱等高耸结构)且可忽略扭转影响的高层建筑,风振系数可 按规范中一个相应的公式计算。 B 风压高度变化系数 《荷载规范》中把地表粗糙度分为 ABCD 四类,a 类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙 漠地区;b 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;c 类指有密 集建筑群的城市市区;d 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。风压高度变化系数定义 为任一高度处的风压与 B 类地面粗糙度、 标准高度 l0m 处的风压比值。 风压高度变化系数可 根据《荷载规范》中高度和地面粗糙度类型来查找取值。 C 风载体形系数 是指建筑结构表面受到的风压与大气中气流风压之比。 它是衡量风对不同外形的建筑物 产生不同风压力的一个系数。 比如同样大小的风对圆形和正方形产生的压力肯定不同, 所以, 计算风对建筑物压力的时候, 针对不同的外形建筑物都要乘以一个体型系数来扩大或缩小标 准风压压力, 使建筑物承受的风压力更接近实际情况。 风载体形系数主要与建筑物的体型和 尺度有关,当然也跟周围的环境和地面粗糙度有关。风载体形系数可根据体型按《建筑结构 荷载规范》中的表格查找取值,如果体型与表中不同,可根据相关资料来近似确定或由风洞 试验准确地测得。 5)监控立杆的风压系数 C 风压系数是计算空气阻力的一个重要系数, 往往通过风洞实验和下滑实验来确定的一个 数学参数。监控杆摄像机、监控杆的最大风压系数可以查建筑 结构荷载规范中图表资料来近似确定或由风洞试验准确地测量。 6)监控立杆摄像机(包括外罩)的风力 N 摄像机=W0*S 摄像机*C 摄像机 式中:W0 是风载荷标准值 S 摄像机是摄像机的迎风面积 C 摄像机是迎风面的风压系数,可查相关手册, 7) 监控立杆摄像机(包括外罩)风力对底部的弯距 M 摄像机=N 摄像机*H 式中:H 是高度,一般可取 6 米 8)监控立杆杆身的风力 N 杆身=W0*S 杆身*C 杆身 式中:W0 是风载荷标准值 S 杆身是杆身的迎风面积 C 杆身是迎风面的风压系数,可查相关手册, 9)监控立杆杆身风力对底部的弯距 M 杆身=∫300C 杆身*W0*S 杆身 ydy 式中:y 是高度,暂取 6 米 10)监控立杆合计风力 ∑D 监控立杆=D 摄像机+D 杆身 11)监控立杆合计弯距 ∑M 监控立杆=M 摄像机+M 杆身 12)监控立杆合计自重 Q 监控立杆=Q 摄像机+Q 杆身 Q 摄像机包括外罩的重量 Q 杆身往往采用等距 240(外径)*8(壁厚)高强度低合金结构钢 16MN 钢管或用 4mm, 10mm 厚的碳素结构 Q235 钢板弯曲卷成圆筒焊接而成。焊接钢管价格相对无缝钢管较低,应用较 多。监控立杆的自重是随监控杆长度增加而增大。 13)监控立杆的抗弯截面系数 W= ?D4 一 d4)/32D=笵 3[1-(d/D)4]/32 二、监控立杆的强度校核 1)监控立杆的底部面积 S= ?D2 一 d2)/4 式中:D 是外径、d 内径 2)监控立杆的结构自重应力 由于监控立杆的整体份量较重时, 所以计算强度时要考虑自重引起的结构应力。 假设监 控立杆底部面积在变形前后横截面不变且与监控杆轴线垂直, 可定应力在监控立杆底部横截 面上均匀分布 d 结构自重=Q 监控立杆/S 杆底部横截面积 3)监控立杆弯矩作用下的应力 d 弯矩=M/W M 是合力矩(截面的弯矩),W 是抗弯截面系数 4)监控立杆合计应力 根据叠加原理可以得出: d 总=d 结构自重+d 弯矩 5)监控立杆的安全系数 为了保证监控立杆的摄像机能正常地工作, 必须使其所受的最大工作应力不超过制作监 控立杆材料的容许应力。 制作监控立杆的材料往往采用低合金结构钢 16MN 或碳素结构 Q235 钢,这二者都属于典型的塑性材料。塑性材料通常是以屈服极限应力作为容许应力。当压缩 受力达到塑性材料的屈服极限应力时,即出现塑性变形,进而发生断裂、破坏。监控立杆材 料的屈服极限应力 d 屈服可在有关设计规范和手册查得。 安全系数计算如下: K=d 屈服/d 总 K 是表示安全储备大小的系数,数值恒大于 l。 确定安全系数时, 要慎重全面的考虑到各方面的因素,沙巴体育, 如风振系数等相关计算值与实际 情况的误差等等。安全系数只有超过《高耸结构设计规范》中设计规范的要求,监控立杆的 结构才是安全的。 三、合理调整有关因素,提高监控立杆的整体强度 我们知道监控立杆的整体强度与外形、材料等因素有关,合理调整这些因素,可以有效 提监控立杆的整体强度。如监控立杆截面形状可以采用阶梯式的截面体,多面棱柱,椭圆形 等多种形式或加大监控立杆的横截面积, 减少摄像机荷载(摄像机的数量)都可以影响监控立 杆的整体强度。监控立杆不仅要满足安全性计算和强度校核的要求,也应同时满足刚度,稳 定性以及生产经济性等其它方面的要求。总之,只有从设计、制作,经济性等多方面入手, 才能生产出质优价廉,安全稳固的监控立杆。

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