1、单管塔二阶效应对塔体弯矩和位移的影响摘要近年来，随着通信和电力行业的迅速发展，单管塔在国内外被广泛的应用。单管塔具有构造简单、外观简洁、美观大方、占地面积小、施工方便和施工周期短等优点，被用户充分的肯定和使用。从安全性和适用性角度讲，单管塔不仅要满足强度的要求，同时也要满足位移的要求，所以，有必要弄清楚单管塔二阶效应对塔体弯矩和位移的影响有多大，这样有利于我们设计人员较准确的把握二阶效应的重要程度。关键字单管塔二阶效应弯矩位移 中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号： 引言 通讯和电力事业已经和人们的日常生活息息相关，是现代生活不可缺少的一部分。由于自身发展的需要和人们对生活质量
2、要求的逐渐提高，各地兴建了非常多的通信和电力塔等以满足各种不同功能的需要，塔的形式也从传统的空间杆系结构向多种形式的发展。目前，单管塔在通信、电力、铁路、石油、市政等行业中得到广泛应用，我们不但要弄清楚规范1中单管塔各种荷载的计算方法，而且也要准确把握其强度、稳定性和位移的计算理论和方法。单管塔高柔构筑物，其内力主要是弯矩，剪力和轴力相对较小，所以变形主要是弯曲变形，可以忽略剪切变形和轴向变形的影响，所以我们需要考虑由于风荷载引起的位移和塔体本身自重、附属物自重所产生的二阶弯矩和位移，即二阶效应。 单管塔二阶效应对塔体弯矩及位移的影响 规范13.1.10 中明确指出：“注 2，对塔身进行非线性
3、承载能力极限状态验算，并将塔脚处非线性作用传给基础进行验算” 。显然，规范要求在计算塔体弯矩时，需要同时考虑由荷载引起的一阶弯矩和由塔体自重、附属物自重产生的二阶弯矩。通常，我们设计时会采用一个放大系数来总体把握二阶效应的影响，没有一个准确的值，仅仅是一个经验值，其不够严谨。下面我们来讨论二阶弯矩的特性。 例 1、50m 普通单管塔，顶部直径 0.6m，锥度为 0.0125，分为五段，每段 10m，壁厚从顶部到底部依次为 6mm、8mm、8mm、10mm、12mm；基本风压为 0.45Kpa，材料为 Q345B，二层 3.0m 平台，第一层平台离塔顶2.0m，平台间距为 6.0，每层平台挂 6
4、 付天线，每付投影面积为 0.7m2。位移及考虑二阶效应的位移放大系数如图 3、4 所示，从图 3 可知，考虑二阶效应后塔顶总位移为 1340mm，大于规范允许的最大允许值1250mm（1/40H） ；但若仅考虑一阶位移，其塔顶位移值为1340/1.08=1241mm，满足规范的要求；从这里可知，我们在验算位移时，有必要考虑二阶位移效应的影响。从图 2 可知，二阶弯矩放大系数顶部较大，底部较小，但由于顶部材料强度利用率不高，所以，我们只需要关心底部放大系数的数值，根据底部放大系数的数值确定弯矩放大系数。例 2、50m 普通单管塔，顶部直径 0.6m，锥度为 0.0125，分为五段，每段 10m
5、，壁厚从顶部到底部依次为 6mm、6mm、6mm、8mm、8mm；基本风压为 0.45Kpa，材料为 Q345B，二层 3.0m 平台，第一层平台离塔顶2.0m，平台间距为 6.0，每层平台挂 6 付天线，每付投影面积为 0.7m2。图 2 与图 6、图 4 与图 8 对比可知，二阶弯矩放大系数 K1 和二阶位移放大系数 K2 随塔位移增大而增大，其并非为一个固定值。 结束语 1、在规范1中指明在验算塔体强度时，需要考虑二阶效应的影响，但没有明确指定二阶效应弯矩放大系数值；在塔顶部一阶最大位移满足规范规定时，建议弯矩放大系数 K1 采用 1.05。 1、在规范133中没有指明在验算塔体位移时，需要考虑二阶效应的影响，但事实证明，二阶效应产生的位移并不可以忽略不计；在塔顶部一阶最大位移满足规范规定时，建议位移放大系数 K2 采用 1.10。 参考文献 1国家标准.高耸结构设计规范 GB 50135-2006.北京：中国计划出版社，2006 2国家标准.建筑结构荷载规范 GB 50009-2001. 北京：中国建筑工业出版社，2001 3行业标准.钢结构单管通信塔技术规程 CECS 236 ：2008. 北京：中国计划出版社，2008 4行业标准.移动通信工程钢塔桅结构设计规范 YD/T 5131-2005. 北京：北京邮电大学出版社，2006
