输电塔结构抗风性能水准研究.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2014年4月输电塔结构抗风性能水准研究12胡连江韩枫（1.重庆建工集团房地产开发有限公司重庆市渝北区4040002.中煤科工集团重庆设计研究院有限公司重庆市渝中区400016）摘要：通过借鉴引入基于性能水准的抗震设计思路，结合灾害实例和真型塔试验结果对塔线体系中输电塔的破坏形式和失效规律进行分析，提出输电塔结构抗风性能四阶段水准的定性描述并用两种控制标准来确定输电塔的性能水准，对工程设计和实践具有指导意义。关键词：输电塔；抗风性能；研究中图分类号：TU347文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）15-0010-02引言几种：性能水准是用来描

2、述结构在一定荷载作用下所遭受损伤的（1）如图1（a）所示，塔腿基本完好，塔腿偏上高度处塔身倾程度。而基于性能的设计是使结构在使用期间，能够根据结构的倒，部分斜材断裂；重要性以及业主的要求，满足各种预定性能的目标要求。“小震（2）如图1（b）所示，塔腿主材断裂，塔腿倾倒；不坏，中震可修，大震不倒”是我国抗震规范提出的建筑抗震性（3）如图1（c）所示，塔腿基本完好，塔身中部发生破坏而导能化设计内容。性能化设计一般需要综合考虑结构的使用功能、致上部塔身倾倒；设防烈度、结构的不规则程度和类型以及结构发挥延性变形的（4）如图1（d）所示，塔腿及塔身基本完好，塔头及塔颈部破能力、造价、震后

3、的各种损失和修复难度等因素。坏。为此，结构设计中在既满足安全性的同时，又能兼顾经济性的基于性能的设计理论应运而生。自20世纪90年代由美国学者首次提出至今，基于性能的设计理论是目前结构设计的潮流，受到了世界各国学者的广泛关注。目前国内外针对输电塔体系的性能水准设计很少，而输电塔承受的荷载十分复杂，包括风载，冰载，导线舞动荷载及地震荷载等。本文将着重从强风作用下输电塔真型塔的破坏模式及规律入手，分析总结此类结构性能水准设计内容。1风灾下输电塔的破坏模式风灾是各种自然灾害中对输电塔影响最为严重的一种，输电塔塔线体系大部分的故障都是由风灾引起的。根据大量的真型塔试验资料统计，强风作用

4、下输电塔的破坏模式主要有如下图1风灾下输电塔主要破坏模式10%”的一般规律进行估算，而方案3的用钢量是根据实际施工实施。节省下来的钢筋可用来加强需要加强的部位，比如首层作图，由我院造价中心的专业工程师钢筋抽料统计而来，已包括连为嵌固端的梁柱墙、大跨悬挑梁、重要的连梁等，这样就可以达梁、悬臂梁、异形板的加强筋及构造钢筋等。具体指标及钢筋明到经济性与安全性的双重目标。细详见附件“钢筋抽料报告”，如表2。工程的实施离不开各方的协调配合，精确的设计也需要相对表2地上部分（塔楼）实际材料用量对比细致的施工工作给予支持，选择优秀的、负责任的施工和监理单混凝土用量及含钢量对比方案方案1方案3

5、位，加强施工过程中的控制管理，确保能够严格按照设计要求和梁钢筋含量（kg/m2）9.99.69（-2.1%）板钢筋含量（kg/m2）7.927.58（-4.3%）施工规范进行实施，才能保证预期目标的实现。墙钢筋含量（kg/m2）24.3117.9（-26.4%）单位面积综合含钢量（kg/m2）42.1334.67（-17.7%）参考文献单位面积的混凝土用量（m3）0.340.29（-14.7%）[1]沈蒲生.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2003.注：表1中括弧内值为各方案比方案1高出百分比，负值为比方案1低的百分比。[2]沈蒲生.混凝土结构设计[M].北京：

6、高等教育出版社，2003.根据统计结果，经过优化，可以比原方案节省用钢量约[3]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）援北京：中国建筑工业出版社，17.7%，节省混凝土用量约14.7%，结构自重降低约15%，可有效2001.降低基础工程的投资。5一些建议收稿日期：2014-2-28一个好的结构设计并不是说各项指标都踩着规范的下限，而作者简介：曹兆丰（1982-），男，硕士，主要从事建筑结构设计工是在规范允许范围内，选择一个相对较优的方案，然后加以细化作。·10·2014年4月建材与装饰规划与设计理论计算可知，输电塔在塔腿处应力最大，但实际破坏往往的量化模型时，性能目标

7、的选择主要是以材料变形（如主材的塑发生在塔腿以上部位，例如塔头和颈部或者塔身中部，这是值得性变形和挠度等）和结构位移（如顶点和局部变形位移）为两方去关注和研究的。面的指标，且不同的性能水准对应着输电塔结构非线性发展的2真型塔试验研究及控制标准的建立不同程度。主材是输电塔结构的框架，如果主材应力过大，则塔的安全根据表1中各种真型塔试验结果的研究，同时对国内如东北性能将受到影响；另一方面，输电塔是典型的柔性体系，在强风电力设计院，华东电力设计院，中南电力设计院，西北电力设计作用下很有可能在顶部位