单管塔设计计算概要.ppt

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） 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 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。 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. 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： 风级和符合 名称 风速（m/s） 陆地物象 海面波浪 浪高（米） 0 无风 0.0-0.2 烟直上 平静 0.0 1 软风 0.3-1.5 烟示风向 微波峰无飞沫 0.1 2 轻风 1.6-3.3 感觉有风 小波峰未破碎 0.2 3 微风 3.4-5.4 旌旗展开 小波峰顶破裂 0.6 4 和风 5.5-7.9 吹起尘土 小浪白沫波峰 1.0 5 劲风 8.0-10.7 小树摇摆 中浪折沫峰群 2.0 6 强风 10.8-13.8 电线有声 大浪到个飞沫 3.0 7 疾风 13.9-17.1 步行困难 破峰白沫成条 4.0 8 大风 17.2-20.7 折毁树枝 浪长高有浪花 5.5 9 烈风 20.8-24.4 小损房屋 浪峰倒卷 7.0 10 狂风 24.5-28.4 拔起树木 海浪翻滚咆哮 9.0 11 暴风 28.5-32.6 损毁普遍 波峰全呈飞沫 11.5 12 飓风 32.7- 摧毁巨大 海浪滔天 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； ◆7度Ⅰ、Ⅱ类场地，基本风压ω0≥0.4kN/㎡；7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度Ⅰ、Ⅱ类场地,且基本风压ω0≥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。 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。 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： 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。 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