《新编通信铁塔设计制造安装维护质量检测及通用标准实用手册》Word文档格式.docx
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定向天线和全向天线的天线参数见表—。
第二章桁架塔选型和构造
第一节桁架塔的选型
一、桁架塔平立面形式
通信塔最常用的结构形式就是空间桁架塔,其平面形式多数是正三角形或正四边形,见图—。
空间桁架构件常用角钢和钢管,故有角钢塔和钢管塔之分。
国产角钢基本是直角角钢,很少有内角°
角钢,因此角钢塔基本上采用正四边形截面,便于腹杆连接。
钢管构件则灵活得多,钢管塔有正三角形和正四边形截面。
由于角钢的最小回转半径很小,大约只有边宽的/。
如采用单角钢构件必须考虑其构件长细比的限值,因而角钢塔的腹杆形式多用再分式(图—),以减少构件的自由长度。
钢管的回转半径约为其直径的/,比角钢大很多,因而钢管塔的节间可拉开,采用单斜杆或十字交叉腹杆体系是恰当的(图—、)。
桁架塔构件还可用圆钢做主肢或腹杆,其优点是材料价格较低,圆形截面风阻力较小,用在十字交叉腹杆中作为预应力柔性斜杆(用花篮螺栓)较好,若用于主肢,大直径圆钢材质较差,不经济。
二、预应力柔性腹杆的应用
钢塔的腹杆有刚性斜腹杆和预应力柔性斜腹杆之分,后者迎风面积较小,杆件长度不受长细比限制,因而采用预应力柔性斜腹杆的用钢量较刚性斜腹杆为少。
塔架作为悬臂结构,塔身弯矩和剪力都是沿塔身高度向下而递增,弯矩的增量呈抛物线形式变化,剪力的增量则呈一次线性关系。
因此塔柱内力(主要承受
塔身弯矩)呈二次曲线,斜杆内力(主要承受塔身剪力)呈线性变化。
桁架塔下部塔柱受力很大,斜杆受力相对很小,下部斜杆较长时用预应力柔性斜腹杆是较经济的。
柔性斜杆最好采用预应力,一方面避免柔性斜杆一旦受压退出工作,另一方面非预应力柔性斜杆有长细比限制,而预应力斜杆则无长细比限制。
此外预应力柔性斜腹杆塔的刚度较非预应力斜腹杆塔要大,因此若采用柔性斜腹杆最好施加预应力。
第二节角钢塔结构构造
一、角钢塔的优缺点
四边形角钢塔是国内最常用的通信塔结构形式,其优点是连接构造简单,加工安装方便,质量容易控制,外形坚实敦厚。
由于角钢回转半径较小,为了控制杆件长细比,减小构件自由长度,设立再分式腹杆,增加了许多辅助杆件,因此加大了用钢量。
另外角钢的体型系数较大,不受力的辅助杆件增加了塔的挡风面积,造成了较钢管塔大得多的风弯矩,用钢量和基础造价也相对较大。
二、角钢塔立面选型
通信塔是悬臂结构,塔身立面合理选型是抛物线型。
一般底部根开(边宽)与高度比在/~/时较为经济。
~高的通信塔底部边宽为~时,其综合造价相对较低,如果因场地限制,塔的底部边宽缩小,腹杆用料缩短,重量减轻,但基础造价增加,其综合造价可能上升。
因此在确定结构立面选型时,当塔高确定后,可根据地质情况、风荷载大小来选取塔的底部跨距,地基较差和风压较大时,塔底跨距较大,可以降低铁塔的整体投资。
四边形角钢塔顶部边宽一般以为最佳,使装设通信天线的平台位移不致过大,如采用外爬梯,考虑爬梯上人空间,角钢塔顶部平面边宽最好不小于。
角钢塔的造型也要尽量考虑美观,抛物线造型要求塔柱的斜率从下到上逐步降低。
整个塔的曲线不应该有较大的突变,斜杆的斜度在‘左右受力较为合理。
三、角钢塔塔柱构造
角钢塔塔柱一般选用单角钢,上部受力小町选用钢,下部受力大可选用钢,是根据塔高和风压大小选定的。
理论上塔柱长细比≤,实际选用最好不要超过,因为长细比大厂,受压柱的稳定系数甲较小,柱应力增加很多并不合算。
采用再分式腹杆布置可减少塔柱的长细比。
第三章单管塔选型和构造
第一节单管塔的选型
一、单管塔平立面形式
单管塔是由许多相同斜率锥形圆筒(多边形筒),长度~的节段首尾相接拼装起来的。
塔身节段之间的连接有内法兰形式和插节形式两种方式(图—)。
用内法兰连接的单管塔,其平截面为圆形,加工时采用横向卷板方式将钢板卷成圆锥形筒体;
用纵向焊缝焊牢,再用横向焊缝将左右长度的简体拼装成一个节段,在简体两端装上内法兰,以后安装时节段首尾相叠即成。
用插节连接的单管塔,其平面为多边形,加工时通过大型液压机将钢板折成竖向折板形式,通常为~边形,按照单管塔直径大小,可能有~条竖向焊缝将折板卷筒焊成节段,安装时采用插节形式,上节段从外面套入下节段,采用多边形截面可以防止塔身扭转。
二、单管塔的径厚比
单管塔的塔筒无论是圆形或多边形,其管径与壁厚之比(径厚比/)较大,可以提高刚度,节约钢材,降低造价,但局部稳定可能满足不了规范的规定。
《高耸结构设计规范》(—)规定:
单管塔受弯时(压应力
第二节圆形单管塔结构构造
一、圆形单管塔的优缺点
圆形单管塔的出现将现代通信塔设计推进一步。
这种单管塔由许多相同斜率单锥形圆筒,长度为~节段首尾相接,并用内法兰螺栓拼接起来,使制造和安装大为简化。
单管塔的电缆、导线、爬梯等设备均可设在塔内,管壁既是承重结构,又起围护作用,外表光洁美观,还可伪装成大树,美化环境。
单管塔的优点是工业化程度高、占地小,其缺点是用钢量稍火,塔身截面小、变形大、刚度不足。
二、圆形单管塔立面选型
圆形单管塔立面是直线型的,其斜率为.%~.%。
高的单管塔,如果塔顶直径为,则底部直径在~,单管塔斜率较小,只适用于高度不高、风压力不大的情况。
如果高度增加、基本风压加大,其斜率也要加大。
表—~表—为常用的斜率为.%~.%的单管塔合适的外径和壁厚尺寸。
由于各地通信塔的工艺要求不完全相同,当地基本风压、地基情况迥异,选择塔高、塔型(斜率)及连接方式也会有很多差别,表—~表—仅供设计单管塔时参考。
第四章拉线塔选型和构造
第一节拉线塔的选型
一、拉线塔平立面形式
拉线塔的杆身是依靠斜向纤绳(拉线)而站立的,这些纤绳在几个不同方向、不同高度上支持杆身,以保证它的直立和稳定。
站立在中央的杆身,通常是等截面正三角形、正四边形空间桁架,或是独立圆柱形钢管。
三方或四方斜向纤绳布置在四周。
杆身上有数层平台作为放置移动通信天线或微波通信天线之用(图—)。
二、拉线塔的纤绳布置
拉线塔的纤绳和杆身是同样重要的两个组成部分,纤绳一般对称布置,三方对称或四向对称,平面夹角相同,并且要有足够的预应力,否则桅杆节点因刚度不足,在风荷载作用下易产生变形,甚至失去整体稳定。
影响纤绳布置的因素有层次、数量、倾角、层间距、预应力等。
通信塔高度多为~,如果是地面通信塔,纤绳层次为~层,至多~层,层数太多不经济。
如果是楼顶通信塔纤绳层次为~层较好。
纤绳层次布置决定了桅杆的层间距,两层纤绳之间的高度和杆身的宽度之比
为长细比,许多工程实践表明,纤绳层间长细比通常为~,一般在左右为最好,根据桅杆高度、纤绳层间长细比要求和杆身宽度的选择,可以合理地确定纤绳层数和层间距。
纤绳倾斜角度以°
为最好,纤绳倾角大于°
,纤绳内力、杆身轴力、节点水平位移都将增加,但占地面积缩小。
反之,纤绳倾角小于°
则其利弊正好与前述纤绳倾角过大相反。
数层纤绳可互相平行布置,采用相同的倾角,每根纤绳设一个地锚,或者数层纤绳交于一点共设一个地锚。
若为地面通信塔,采用相互平行的纤绳布置,各自有一个地锚较好。
若为楼顶通信塔,高度较小、场地不大,数层纤绳交于一点,共一个地锚较好(图—)。
纤绳的初应力与桅杆的受力、结构的经济性密切相关。
一般取σ=~/^。
初应力较大,桅杆结构整体刚度较好,纤绳节点位移较小,但杆身轴向力显著增加,杆身截面也会增加,并不经济。
初应力较小,结构更经济,但在风荷载作用下结构易产生晃动和过大位移,容易失稳。
所以纤绳的初应力取值要在满足结构稳定的条件下适当予以降低。
若桅杆有数层纤绳,上层纤绳初应力值略大于下层纤绳初应力值较为合理。
第五章计算荷载与作用力
第一节荷载与作用分类
结构上的作用力习惯上统称为荷载。
通信塔上的荷载和作用力可分为三类:
永久荷载、町变荷载和偶然荷载。
永久荷载主要包括结构自重、固定的设备重、结构上的物料重、覆盖在基础上的土重、土压力、结构内部的预应力等。
可变荷载有风荷载、覆冰荷载、雪荷载、安装检修荷载、塔上平台活荷载、基础不均匀沉降引起的荷载、常遇地震作用等。
偶然荷载对通信塔来说有可能产生的某种物体撞击、附近的爆炸或罕遇地震作用等。
通信塔结构的各类荷载中,起主要作用的是风荷载,在地震区起主要作用的还有地震作用。
第二节风荷载
一、风荷载计算
作用在通信塔上的风荷载标准值按下式计算:
二、基本风压值
基本风压ω是根据全国各气象台站历年来的最大风速记录,按基本风压的
标准要求,将不同风仪高度和时次时距的年最大风速,统一换算为离地高,自记平均年最大风速(/)。
根据该风速数据,经统计分析确定重现期为年的最大风速,作为当地的基本风速,再根据流体力学的伯努利()公式换算成基本风压ω:
第六章桁架塔静力分析
第一节桁架塔静力计算方法
空间桁架通信塔,无论平截面是三角形还是四边形,无论斜杆是刚性还是柔性,杆件采用角钢、钢管还是圆钢,其结构方案尽管很多,静态分析都是一样的,计算时都假定桁架所有杆件连接节点为铰接,采用整体空间桁架法进行计算。
但是,高耸结构的特点是风荷载起决定作用,计算作用在塔上的荷载时,首先要假定塔架各部分尺寸及其迎风面积,因此一般先用简化方法分析桁架塔,待塔架尺寸、杆件截面都认为合适后,再用精确的整体空间桁架法进行计算,如有必要还可进一步考虑非线性因素计算桁架塔的强度、刚度和稳定性。
简化方法计算空间桁架塔常用平面桁架法、简化空间桁架法、分层空间桁架法以及层单元矩阵位移法等,这些方法可用手算也可用表格化计算机计算,但由于存在多个计算假定而不够精确。
随着计算机技术的发展和普及,这些简化的计算方法基本上只用于需要确定空间桁架塔的尺寸、截面时的试算。
第二节整体空间桁架法
一、整体空间桁架法计算图式
整体空间桁架法以整个塔架为超静定空间体系,所有杆件都是二力杆,不是受轴向拉力,就是受轴向压力,没有弯矩,节点都是理想铰。
对于再分式腹杆,都假定为零杆,只起减少塔柱或主腹杆的计算长度的作用。
假定多边形截面空间桁架的空间坐标为,,,坐标原点在塔底截面的中心,其中、轴为水平轴,轴为纵向轴(图—)。
设空间桁架节点(,,),
第七章单管塔静力分析
第一节单管塔静力计算方法
单管塔是一种实腹式的
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