单管塔顶点位移的快速计算方法.pdf

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1、第40卷第29期山西建筑Vo1．40No．29·54·2014年10月SHANXIARCHITECTURE0ct．2014文章编号：1009—6825(2014)29—0054—03单管塔顶点位移的快速计算方法陈允锐贾兆平(江苏省邮电规划设计院有限责任公司，江苏南京210006)摘要：鉴于采用有限元软件模拟计算单管塔的顶点位移能得到精确的结果，但其计算过程较复杂，提出了～种单管塔顶点位移的快速计算方法，采用EXCEL表格编辑并拉公式，可以快速得到单管塔的顶点位移，算例结果表明，快速计算方法与有限元计算

2、结果相比误差很小，说明使用该方法计算单管塔顶点位移是可行的。关键词：单管塔，快速计算，顶点位移，有限元中图分类号：TU311．4文献标识码：A0引言别为单管塔在风荷载作用下产生的弯矩、轴力、剪力；E1为单管塔的抗弯刚度，E为材料的弹性模量，f为截面惯性矩；EA为单管塔近几年，随着我国通信行业的迅猛发展，城区中土地资源的的抗拉刚度，A为截面面积；GA为单管塔的抗扭刚度，G为材料的日益紧张，市民对城市景观规划的Et趋重视，通讯单管塔作为一剪切模量。种新型结构，以其自身的优势——占地面积小，造型简洁美观、安

3、对于单管塔顶点位移的计算，轴向变形和剪切变形对结构顶装简单，被广泛地应用于通讯领域，取得了良好的经济和社会点位移的影响可忽略不计H』，则可将式(2)简化为式(3)：效益。A=rMMP】单管塔设计的主要控制因素是其顶点位移，目前单管塔的顶J(3)点位移主要采用有限元软件计算得到⋯，该方法能得到精确的结式(3)为弯曲变形引起的单管塔顶点位移的计算公式。作用果，但建模和对模型施加风荷载等过程较为复杂，不适于应用到在单管塔上的风荷载随着高度的增加往往是变化的，使得单管塔工程实际中。基于此，本文提出了一种单管塔

4、顶点位移的快速计在风荷载作用下产生的弯矩没有统一的公式，同时单管塔的算方法，采用EXCEL表格编辑相关公式并拉公式，能快速、简便塔身也可能是变截面的，即单管塔的抗弯刚度并非恒量，则直地得到单管塔的顶点位移。接采用式(3)所示的积分公式求位移很繁琐。本文提出将单管塔1风荷载的计算划分为很多小段，各小段中的弯矩和抗弯刚度可视为恒定值，则在单管塔所受的各种荷载中，风荷载对单管塔的顶点位移起单管塔在弯矩作用下的总位移可视为各小段中的弯矩引起的位主要作用，因此本文仅考虑风荷载引起的结构顶点位移。为简化移的总和，

5、如式(4)所示：计算，本文仅考虑筒体本身承受的荷载而不考虑塔架附属结构等承受的荷载。△：主丽MiMei(4)根据《建筑结构荷载规范》(下文均简称规范)可求得作用在式中：n——单管塔划分的段数；单管塔上的风荷载，其计算公式如下：厨和——单管塔第i段在单位荷载P=1和风荷载作用：卢∞0(1)下产生的弯矩；式中：c￡，——风荷载标准值，kN／m；(e1)——单管塔第i段的抗弯刚度；——高度z处的风振系数，是指结构总响应与平均风压引△s——划分的单管塔微段的长度，将单管塔平均划分，则微起的结构响应的比值，与结

6、构本身和场地特征有关，段长度为恒定值。可查阅规范计算得到；式(4)即为单管塔顶点位移的快速计算公式，将相关数据输——风荷载体型系数，与结构形状有关，规范中已列出了入到EXCEL表格中，并且编辑相关公式，拉公式即可得到各微段各种结构形式的体型系数；在弯矩作用下引起的位移，将各微段引起的位移相加即可得到总——风压高度变化系数，与结构所处地区的地面粗糙度类位移。别和海平面高度有关，可查阅规范中的表得到；3算例。——基本风压，kN／m，是指风荷载的基准压力，可查阅规南京地区拟建一座单管塔，塔高40m，塔身采用

7、Q345的钢材范得到全国各地的基本风压。且为薄壁圆环结构。塔身被平均分为四段，从下往上前面三段为2单管塔顶点位移的快速计算变截面管身，第四段为等截面管身，各段管身的底部外径分别为在风荷载作用下，单管塔受到了轴向变形、弯曲变形、剪切变1．137m，1．0037m，0．865m，0．7213m，各段管身的壁厚分别为形等的影响，则根据刚体体系的虚功原理⋯得到单管塔在外力下0．009m，0．008m，0．007m，0．006m。不考虑塔架附属结构等构的位移为：件，则该单管塔的示意图如图1所示。3．1风荷载的计

8、算△=∑-f∑_f+∑ds(2)南京地区5O年重现期的基本风压为0．4kN／m，地面粗糙度其中，△为单管塔在外力作用下的位移；，一N，分别为单管类别为B类。根据规范可计算得到风振系数在结构相对高度塔在单位荷载P=1作用下产生的弯矩、轴力、剪力；，Np，Q分0．1，0．2，⋯，1处的值，依据风振系数将风荷载标准值分为1O段收稿日期：2014—08一O1作者简介：陈允锐(1977一)，男，硕士，工程师；贾兆平(1992．)，男第40卷第29期2014年10月