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古代塔多用砖、石、木材、生铁建造,现代塔则多用钢、钢筋混凝土及预应力混凝土结构,高度较小的可用砌体结构。钢结构塔轻巧美观,可由工业化生产,但防锈要求较高、维护费用较大。钢筋混凝土塔抗大气腐蚀性能较好。筒形钢筋混凝土塔可保护内部管线、设备,免受大气影响和风雪侵袭,但由于自重大,需设较强的基础。现场灌筑钢筋混凝土塔的质量和造价取决于施工技术水平,对施工季节还有选择性。
型式 除塔式和桅式两大类型之外,还有樯杆塔(图1)。这种结构以桅式体系为基础,在杆身纤绳结点处设置水平刚性撑杆和上下层纤绳连接,纤绳相当于塔架中预加拉力的塔柱和斜杆,水平刚性撑杆相当于塔架的横杆;因此,兼有桅杆省钢、塔架占地小、结构紧凑的特点。
塔式结构和桅式结构也可混合使用,如荷兰洛皮克电视电信塔(图2),总高370米,下部为100米的圆筒形钢筋混凝土塔,上部为270米的用四层纤绳拉到地面的钢管桅杆。也有在塔顶上布置几座小型桅杆的结构,如美国旧金山电视塔,总高298米,下部为 234米高的三角形断面的塔,塔顶处装有大平台,上面设三座对称布置64米高、三层纤绳的小桅杆、纤绳均锚固在大平台上,形成独特的烛台式结构。
20世纪随着无线电广播和电视事业的发展,世界各地建造了大量较高的无线电塔和电视塔。电力、冶金、石油、化工等企业也建造了很多高耸结构,如输电线路塔、石油钻井塔、炼油化工塔、风动机塔、排气塔、水塔、烟囱等。在邮电、交通、运输等部门中也兴建了电信塔、导航塔、航空指挥塔、雷达塔、灯塔等。此外,还有卫星发射塔、跳伞塔和环境气象塔等。
随着工业技术的发展,出现了各种类型的高耸结构。1889年为巴黎博览会建造了埃菲尔铁塔,塔高300米,1921年后在塔顶装设了无线电天线和电视天线,总高度为321米。
包括自重、设备重、风荷载、地震作用等。风荷载是高耸结构的主要荷载,设计时需要当地风力的可靠数据。基本风压值、沿高度变化风压、风荷载体型系数和风振系数是风荷载计算的重要参数。①基本风压值。它是通过统计20~50年一遇、10~20分钟平均或瞬时最大风速来确定的。对于一些特别重要的高耸结构,必须提高其风速统计年限,例如一般结构考虑30年一遇的风速,电视塔要求考虑50年或100年一遇的风速,对于建筑在山间盆地或山口、谷口的高耸结构,则要按实际情况适当调整风压值。②风压沿高度变化。则取决于地表面粗糙度。一般按指数或对数规律计算。③风荷载体型系数。它和构件外形有密切关系,圆形构件的体型系数比其他形状为小。④风振系数。用它来考虑由于脉动风压引起的动力作用,其值的大小和高耸结构的自振周期以及材料阻尼有关。自振周期越长,风振系数越大;材料阻尼越大,则风振系数越小。因此,高塔的风振系数比低塔大;钢筋混凝土塔的风振系数比钢塔小。在计算高耸结构的基础时可用较小的风振系数,因为结构本身有消振作用。
因主要荷载是风荷载,要注意降低结构的风阻力。例如采用圆形构件,以减小体型系数;简化构造,以减小迎风面积;进行方案比较,选取最优尺寸。计算时必须考虑在各种最不利的荷载组合下结构的强度和刚度,验算结构的稳定,以确保结构安全。
由于高耸结构高度大,必须设置航标和避雷系统。
① 航标。沿高耸结构的高度方向涂刷红白相间或黄黑相间的油漆,使飞行员在日间能迅速辨认。同时,在塔顶和沿高布置一些红灯,作为夜航的标志。
② 避雷系统。塔顶设置避雷针,通过塔身和接地线把雷电引到基础下面土壤中。
建立在山顶或岩石上的高耸结构,还必须把接地线引到山下或半山的水池中。对特别高的塔,还要在塔顶以下布置一些水平避雷针,以防横向雷击,在塔底周围要布置地线网,使雷电有效地引入地下
建筑结构材料
属于 建筑结构材料 水泥 分类 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥( P.P) 复合硅酸盐水泥( P.C) 代号:P.I,PII 代号:P.O 代号:P.F 代号:P.S.A,P.S.B 代号:P.P 代号:P.C 强度等级: 42.5- 62.5R 强度等级: 42.5-52.5R 强度等级: 32.5-52.5R 强度等级: 32.5R -52.5R 强度等级: 32.5-52.5R 强度等级: 32.5-52.5R 定义:无机水硬性胶凝材料 技术要求 凝结时间 初凝时间 终凝时间 定义:从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间 定义:从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间 要求:345min 要求 硅酸盐水泥£6.5h 普煤矿火复£10h 体积安定性 定义:水泥在凝结硬化的过程中,体积变化的均匀性 体积安定性
本课题经过三年多的努力,研究取得了丰硕成果,主要是:完成了两个高耸格构式塔桅结构气弹模型风洞试验;创建了等代离散刚度气动模拟方法;研究了风力谱的振动响应测定方法;测定了塔桅结构的风阻力系数,风振系数、顺风和横风向风振响应,试验结果直接应用于工程实践,创造单项经济效益达250万元,还获得了极好的社会效益。通过试验,还发现了横风向风振的重要性和导线、拉索对塔尾结构的风振阻尼作用,这些创新研究成果达到了国际领先水平。在理论上,还研究了塔桅结构风振响应的时域和频域的计算模拟;开发了相关的计算机软件。总结了风振系数的数学表达式。发表论文12篇。在人才培养和国际交往上,全取得了较好的成果。 2100433B
批准号 |
59578050 |
项目名称 |
高耸格构式塔桅结构风工程研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0810 |
项目负责人 |
孙炳楠 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
浙江大学 |
研究期限 |
1996-01-01 至 1998-12-31 |
支持经费 |
6(万元) |
1总则
2术语和符号
2.1术语
2.2符号
3基本规定
4荷载与作用
4.1荷载与作用分类
4.2风荷载
4.3覆冰荷载
4.4地震作用和抗震验算
4.5温度作用及作用效应
5钢塔架和桅杆结构
5.1一般规定
5.2钢塔桅结构的内力分析
5.3钢塔桅结构的变形和整体稳定
5.4纤绳
5.5轴心受拉和轴心受压构件
5.6偏心受拉和偏心受压构件
5.7焊缝连接计算
5.8螺栓连接计算
5.9法兰盘连接计算
5.10钢塔桅结构的构造要求
6混凝土圆筒形塔
6.1一般规定
6.2塔身变形和塔筒截面内力计算
6.3塔筒极限承载能力计算
6.4塔筒正常使用极限状态计算
6.5混凝土塔筒的构造要求
7地基与基础
7.1一般规定
7.2地基计算
7.3基础设计
7.4基础的抗拔稳定和抗滑稳定
附录A材料及连接
附录B轴心受压钢构件的稳定系数
附录C在偏心荷载作用下,圆形、环形基础基底部分脱开时,基底压力计算系数t、ξ
附录D基础和锚板基础抗拔稳定计算
本规范用词说明
附:条文说明2100433B