单管塔设计计算
设计要求
设计结构方案,应做到安全适用、技术先进、经济合 理,同时需考虑钢结构制作、运输、安装、施工以及 建成后的环境影响,维护保养问题。
1.强度、稳定--安全性,包括塔体的计算、各种连 接的计算等。
2.刚度--适用性,包括水平位移限值、振动加速度 幅值等,一般以满足规范及工艺要求为宜。
荷载与作用
◆7度Ⅰ、Ⅱ类场地,基本风压ω 0≥0.4kN/㎡;7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度 Ⅰ、Ⅱ类场地,且基本风压ω 0≥0.7kN/㎡的钢筋混凝土高耸筒体结 构及其地基基础。
《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》规定 设防烈度为8度及以下时, 可以不进行截面抗震验算;当为9度时,需要考虑竖向地震与水平地 震作用的不利组合。
浪高(米)
0.0 0.1 0.2 0.6 1.0 2.0 3.0 4.0 5.5 7.0 9.0 11.5 14.0
地震作用
钢塔桅的地震作用计算推荐采用振型分解反应谱法。
《高耸结构规范规范》规定下列高耸结构可以不进行截面抗震验算, 仅需满足抗震构造要求:
◆6度、任何类场地的高耸结构及其地基基础;
◆小于或等于8度Ⅰ、Ⅱ类场地的不带塔楼的钢塔架,钢桅杆及其地基 基础;
单管塔设计简要介绍
设计标准
国家标准: 1.高耸结构设计规范(GBJ135-90) 2.建筑结构荷载规范(50009-2001) [已有2006年版] 3.钢结构设计规范 (50017-2003)
行业标准: 移动通信钢塔桅结构设计规范(YD/T 5131-2005) 架空送电线路钢管杆设计技术规定(DL/T 5130-2001)
内力分析
单管塔静力分析一般按梁单元有限元法。 水平风荷载可分段计算,以分段中央高度的风荷载作为该段
的平均风荷载,整塔的分段数不宜小于5。 另外,计算宜考虑自身重量等引起的P-△效应。 单管塔高度不宜超过50m,超过50m时宜采用适当的振动控
制技术以减小结构边形。 计算程序可采用通用有限元程序,如ANSYS、SAP2000等。
单管塔的应力水平来解决局部稳定问题,使径厚比的限制得
以放宽。由此,引入上式中的μd。
设计强度修正系数μd
对于圆形截面:
设计强度修正系数μd
连接计算:
焊缝: 焊缝等级:一般高耸结构不承受疲劳动力荷载,按等强设 计工厂焊时应采用熔透的二级对接焊缝;工地焊缝宜采 用熔透及非熔透三级对接焊缝和角焊缝。 尽量采用工厂焊缝。
风级和符合
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
名称
无风 软风 轻风 微风 和风 劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
风速(m/s)
0.0-0.2 0.3-1.5 1.6-3.3 3.4-5.4 5.5-7.9 8.0-10.7 10.8-13.8 13.9-17.1 17.2-20.7 20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 32.7-
陆地物象
烟直上 烟示风向 感觉有风 旌旗展开 吹起尘土 小树摇摆 电线有声 步行困难 折毁树枝 小损房屋 拔起树木 损毁普遍 摧毁巨大
海面波浪
平静 微波峰无飞沫 小波峰未破碎 小波峰顶破裂 小浪白沫波峰 中浪折沫峰群 大浪到个飞沫 破峰白沫成条 浪长高有浪花
浪峰倒卷 海浪翻滚咆哮 波峰全呈飞沫
海浪滔天
构件验算
按压弯构件并考虑管壁局部稳定的影响,按下式进行验算:
N A
M Wd来自f其中μd是考虑管壁局部稳定对设计强度的修正系数。
钢结构设计规范中规定径厚比不应大于100(235/fy),但单管 塔的受力特点是压力小、弯距大,如果按此控制,那么会是
钢管的强度利用明显不足,为了解决这个问题,可通过降低
塔身荷载类型: 竖向荷载--塔身自重(含设备等)、裹冰荷载、施工检修荷载 水平荷载--风荷载、地震荷载 因为塔身属于高宽比较大的高耸结构,水平荷载将是控制结构 的主导荷载。对地震设防烈度不高(≤6度)的地区,水平荷载 将以风荷载为主。 风荷载的大小与该地区基本风压、铁塔所处位置海拔高度、铁 塔体形、构件挡风系数、铁塔自振周期等众多因素有关。 地震作用与铁塔质量及分布、设防烈度、场地类别、自振周期、 结构阻尼比等因素有关。
螺栓、锚栓: 法兰螺栓一般用高强度螺栓,如8.8级; 锚栓一般采用Q235材质,当风压较高,锚栓布置有困难 时,可采用Q345。
法兰盘连接: 法兰板、加劲肋、螺栓、焊缝等计算内容。
连接计算--外法兰
连接计算--外法兰
连接计算--内法兰
连接计算--内法兰
构造要求:
塔体设计不仅要满足计算要求,还需要满足很多的构造 要求,如焊缝、螺栓连接、法兰连接、塔体壁厚等。
风荷载
1. 气象上以风速的大小表示风级,自0至12级共分13个等级, 每一个风级相当于一段风速,见表一. 荷载规范则不采用风级做为设计依据,而直接采用风速,将风 速再换算成以力的形式出现,就是基本风压.
w0 v2 /1600
其中风速以m/s为单位,风压单位则为kN/m2 1.2风荷载计算:
wk βzμzμsw0