四角錐採光頂杆件計算?

基本參數:

1:單錐邊長:a=3000mm;

2:坡面與水平面的夾角:30°;

四角錐採光頂的杆件設計計算,可將受力杆件簡化為承受兩個三角荷載的直線三鉸拱分析內力,並按壓彎構件驗算截面強度。

計算模型如下:

1.杆件荷載計算:

(1)基本幾何尺寸的確定:

α:杆件與水平面的夾角(度);

h:錐體高度(mm);

a:單錐邊長(mm);

L:計算模型中的總跨度(mm);

tanα=tan30°×1.414/2

α=22.204°

h=a/2×tan30°

=865.495mm

L=a×1.414

=4242mm

(2)荷載的計算:

計算取自重、活荷載和風荷載設計值組合。

qA:作用在採光頂表面的荷載設計值組合(MPa);

q:作用在採光頂杆件上的線荷載設計值組合(N/mm);

先取自重和風荷載組合:

G+w=0.00048+0.6×0.000343

=0.000686MPa

轉化為垂直於水平面的荷載:

0.000686/cos30°=0.000792MPa

再與活荷載組合,得:

qA=0.000792+1×0.0007

=0.001492MPa

q=qA×(a/2×0.707/2)

=0.001492×(3000/2×0.707×2)

=3.165N/mm

2.杆件的強度計算:

校核依據:

σ=N/A+M/λW≤f

四角錐採光頂的最大彎矩在總跨長L的四分之一處:

Mc0:跨中彎矩(N·mm);

H:推力(N);

Mc0=qL2/16

=3.165×42422/16

=3559549.691N·mm

H=Mc0/h

=3559549.691/865.495

=4112.733N

驗算截面處的受力分析:

M0.25L0:代樑彎矩(N·mm);

M0.25L:驗算截面的彎矩(N·mm);

V0.25L0:驗算截面的代樑剪力(N);

N0.25L:驗算截面軸力(N);

Y0.25L:驗算截面處與A(B)點的垂直高度(mm);

Y0.25L=h/2=865.495/2=432.748mm

M0.25L0=qL2/48×(3-8×0.25×0.25)

=3.165×42422/48×2.5

=2966291.409N·mm

M0.25L=M0.25L0-HY0.25L

=2966291.409-4112.733×432.748

=1186514.429N·mm

V0.25L0=qL/4×(1-8×0.25×0.25)

=3.165×4242/4×0.5

=1678.241N

N0.25L=-V0.25L0sinα-Hcosα

=-1678.241×0.378-4112.733×0.926

=-4442.766N

σ:計算截面的強度計算值(MPa);

f:選擇的龍骨材料的強度設計值(MPa);

A:選取材料的截面面積(mm2);

W:選取材料的截面抗彎矩(mm3);

σ=N0.25L/A+M0.25L/λW

=4442.766/1000+1186514.429/1.05/40000

=32.693MPa≤f=85.5MPa(6063-T5)

所以,材料的強度滿足設計要求!

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