高郵市瑞杰照明器材廠

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監(jiān)控立桿的抗風(fēng)設(shè)計
監(jiān)控立桿使用范圍大，功能性強，使用便利，在城市廣場、大型立交、體育場、機場和港口碼頭等處廣泛應(yīng)用的同時，要充分考慮到監(jiān)控立桿在狂風(fēng)暴雨等惡劣環(huán)境中可靠使用的安全性。監(jiān)控立桿的安全性包括剛度、穩(wěn)定性及經(jīng)濟性等多方面的計算，其中強度校核是保證使用的一項重要內(nèi)容。在此我將分步演算監(jiān)控立桿安全性計算及強度校核：
  監(jiān)控立桿的安全性計算
  1)監(jiān)控立桿攝像機（包括外罩）的迎風(fēng)面積：
由于攝像機采用不同形狀，使攝像機的迎風(fēng)面積具有不確定性?，F(xiàn)取常見的封閉式球狀攝像機為例，以攝像機外形的正投影作為迎風(fēng)面參考面積
 S攝像機=(d1+d2)H1/2
  2)監(jiān)控桿桿身的迎風(fēng)面積：
監(jiān)控立桿桿身往往采用(錐度約1000:5)錐形體或圓柱體。桿身的迎風(fēng)面積隨著桿身長度的增加而逐漸增大。
  S桿身=(D1+D2)H2/2
  3)監(jiān)控立桿的基本風(fēng)壓計算
  風(fēng)壓是垂直于氣流風(fēng)向的平面受到的風(fēng)的壓力，根據(jù)伯努利方程得出標準的風(fēng)壓關(guān)系公式。風(fēng)的動壓為：
  WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g)
  WP為風(fēng)壓，單位KN/M2。 ro為空氣密度，單位KG/M3。
 V為風(fēng)速，單位是M/S。 r為空氣重度，單位KN/M3。
  空氣重度r和重力加速度g隨緯度和海拔高度而變。一般來說，ro在高原要比在平原地區(qū)小，也就是說，同樣風(fēng)速在相同溫度下，其產(chǎn)生的風(fēng)壓在高原比在平原地區(qū)小。通常的10級大風(fēng)相當于24.5M/S—28.4M/S。為了使監(jiān)控立桿有廣泛的應(yīng)用地區(qū)，暫取監(jiān)控立桿所在地區(qū)的風(fēng)速為30M/S，且空氣密度取ro=1.255KG/M3。(密度可在物理手冊或有關(guān)資料查得)
  則基本風(fēng)壓WP計算如下：
  WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25Pa
  4)監(jiān)控立桿的風(fēng)載荷W0計算
  風(fēng)載荷標準值=基本風(fēng)壓*風(fēng)振系數(shù)*風(fēng)壓高度變化系數(shù)*風(fēng)載體形系數(shù)
  A風(fēng)振系數(shù)
  實際風(fēng)壓是在平均風(fēng)壓上下波動的。平均風(fēng)壓使建筑物產(chǎn)生一定的側(cè)移，而脈動風(fēng)壓使建筑物在該側(cè)移附近左右振動。脈動風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動力現(xiàn)象就是風(fēng)振。《荷載規(guī)范》對于一般懸臂結(jié)構(gòu)(構(gòu)架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu))且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高層建筑，風(fēng)振系數(shù)可按規(guī)范中一個相應(yīng)的公式計算。
  B風(fēng)壓高度變化系數(shù)
  《荷載規(guī)范》中把地表粗糙度分為ABCD四類，a類指近海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；b類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；c類指有密集建筑群的城市市區(qū)；d類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。風(fēng)壓高度變化系數(shù)定義為任一高度處的風(fēng)壓與B類地面粗糙度、標準高度l0m處的風(fēng)壓比值。風(fēng)壓高度變化系數(shù)可根據(jù)《荷載規(guī)范》中高度和地面粗糙度類型來查找取值。
  C風(fēng)載體形系數(shù)
  是指建筑結(jié)構(gòu)表面受到的風(fēng)壓與大氣中氣流風(fēng)壓之比。它是衡量風(fēng)對不同外形的建筑物產(chǎn)生不同風(fēng)壓力的一個系數(shù)。比如同樣大小的風(fēng)對圓形和正方形產(chǎn)生的壓力肯定不同，所以，計算風(fēng)對建筑物壓力的時候，針對不同的外形建筑物都要乘以一個體型系數(shù)來擴大或縮小標準風(fēng)壓壓力，使建筑物承受的風(fēng)壓力更接近實際情況。風(fēng)載體形系數(shù)主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，當然也跟周圍的環(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。風(fēng)載體形系數(shù)可根據(jù)體型按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的表格查找取值，如果體型與表中不同，可根據(jù)相關(guān)資料來近似確定或由風(fēng)洞試驗準確地測得。
  5)監(jiān)控立桿的風(fēng)壓系數(shù)C
  風(fēng)壓系數(shù)是計算空氣阻力的一個重要系數(shù)，往往通過風(fēng)洞實驗和下滑實驗來確定的一個數(shù)學(xué)參數(shù)。監(jiān)控桿攝像機、監(jiān)控桿的最大風(fēng)壓系數(shù)可以查建筑
結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中圖表資料來近似確定或由風(fēng)洞試驗準確地測量。
  6)監(jiān)控立桿攝像機(包括外罩)的風(fēng)力
  N攝像機=W0*S攝像機*C攝像機
  式中：W0是風(fēng)載荷標準值
  S攝像機是攝像機的迎風(fēng)面積
  C攝像機是迎風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)，可查相關(guān)手冊，
  7) 監(jiān)控立桿攝像機(包括外罩)風(fēng)力對底部的彎距
  M攝像機=N攝像機*H
  式中：H是高度，一般可取6米
  8)監(jiān)控立桿桿身的風(fēng)力
  N桿身=W0*S桿身*C桿身
  式中：W0是風(fēng)載荷標準值
  S桿身是桿身的迎風(fēng)面積
  C桿身是迎風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)，可查相關(guān)手冊，
  9)監(jiān)控立桿桿身風(fēng)力對底部的彎距
  M桿身=∫300C桿身*W0*S桿身ydy
  式中：y是高度，暫取6米
  10)監(jiān)控立桿合計風(fēng)力
  ∑D監(jiān)控立桿=D攝像機+D桿身
  11)監(jiān)控立桿合計彎距
  ∑M監(jiān)控立桿=M攝像機+M桿身
  12)監(jiān)控立桿合計自重
  Q監(jiān)控立桿=Q攝像機+Q桿身
  Q攝像機包括外罩的重量
  Q桿身往往采用等距240(外徑)＊8(壁厚)高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼16MN鋼管或用4mm，10mm厚的碳素結(jié)構(gòu)Q235鋼板彎曲卷成圓筒焊接而成。焊接鋼管價格相對無縫鋼管較低，應(yīng)用較多。監(jiān)控立桿的自重是隨監(jiān)控桿長度增加而增大。
  13)監(jiān)控立桿的抗彎截面系數(shù)
  W= ?D4一d4)/32D=笵3[1-(d/D)4]/32
 

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