【角鋼塔的計算模型問題】高聳結構設計規范上推薦空間桁架法,即每根桿件按二力桿設計,
但是實際上主材的連接基本上可以按剛接考慮,因為用了外包、內貼角鋼進行
連接,所以我認為可以將主材按壓彎桿件考慮,橫桿及斜桿按二力桿考慮
不知道這樣可否?
不知道大家現在是如何計算的?
另外還有一個問題,就是通訊塔上(聯通、移動等)的天線,大家是如何計算其風荷載的?

2012-1-2
我在做海島上一個微波塔,要求設計高度50m,單個平臺, 每個平臺考慮12付天線, 并在40~45m設2個3.2m微波,20~35m間設2個3.2微波和2個2m微波。 另外,該塔設計基本風壓1.2kN/m2,A類地貌,場地在山上,很空曠 山體高度80m。
我考慮用9~10m根開,但如果全部按鉸接的話,最下面幾段塔段 用L200x20都不夠啊,所以問問大家
另外,一個平臺上12付天線,風荷載按12付天線計算,并考慮一定的折減系數
我考慮了0.6,不知道大家在整體計算是風荷載是如何考慮的?
還有就是微波的荷載取值, 好像這兩項是荷載的大頭,鐵塔本身所受風載好像并不太大。

2012-1-2
主材可以按照剛接計算,不過一般計算出來的彎距不考慮,也就是說桿件仍然按照二力桿設計。這是通行的做法。估計和按照壓彎計算結果很接近有關。
進行鐵塔有限元分析時候,主材按照剛接,一般是為了減少平面節點。注意斜材不要用剛接,這樣會造成整個結構的剛度過大。
天線根據迎風面積應該考慮陣風的作用(gust),這個和角鋼應該不同。

2012-1-3
樓上的老師,主材按剛接計算,有沒有出處,我覺得也沒多大問題,但是還是覺得應該有個理論依據,因為我看了所有塔桅類的書,好像都沒有提到,而只是說用空間桁架法等等。

2012-1-4
ASCE10-90上面有相應的說明,你找一本這個規范自己看看.在剛接的時候計算出的軸力和作為鉸接時候內力出入很小,你可以自行驗證.這和鐵塔的特殊構造有關系.我認為不能將這種做法無限制的推廣到其他桁架結構.
即使用簡化手算,主材的軸力和計算機的3D模型也差別很小.更不用說梁單元,桿單元的出入了.
剛接在計算的時候主要是為了消除平面節點,并非是為了計算出彎距用于桿件的設計.如果不用剛接,就要增加虛桿,或者增加約束,或者改變結構型式等,用梁單元只是一個計算技巧。

2012-1-5
再問樓上老師:我用sap2000 v8建模計算,將主材兩端的轉動自由度M22、M33 release掉,算出的內力比兩端轉動自由度不release掉差別好大,同樣
頂點位移相差也很大,有時候是一個數量級的關系,而不是你說的兩者軸力相差不大,我不知道這是什么原因。

2012-1-5
L200x20過不了是很正常的,過了反而不對頭了!
再大就用圓管吧!

2012-1-6
實際加載表明一般來講塔頂變形的計算值和實際值相差比較大,我估計和鐵塔的節點大多是螺栓連接有關.至于由于主材單元類型不同引起塔頂位移的變化,沒有做過仔細探究.主材用梁單元,斜材不用梁單元時塔頂的變形以及軸力相差一個數量級似乎令人難以相信.如果真是這樣,那么鐵塔的節點構造對鐵塔的強度影響也就太大了,甚至是決定性的影響了.
角鋼的大小和安全儲備大小,風荷載的計算有關系,和節間長度,布置方式也有關系.沒有詳細的資料無法判斷角鋼的大小是否合適.

2012-1-6
我對于Sap2000不太內行,不過以前用algor計算過大型輸電塔,分別采用梁單元與桿單元,內力差別不大于15%。yjzhu兄說位移差一個數量級,我認為是不太可能的。是否模型局部約束有問題?
另外對于上面說的鐵塔,以我的經驗根開9m的話,Q345角鋼L200x20大概也差不多了,不然用L200x24;不過最好用園管,體形系數小,可以減少風荷載,也容易達到要求。

2012-1-7
等邊角鋼兩個肢是互相垂直的,在矩形鐵塔中,角鋼的截面常數直接可以用到模型上.從道理上來講,當鐵塔是三角形時,角鋼的截面形常數如何在計算模型中反映應該和矩形鐵塔有所不同.因為實際鐵塔加工的時候角鋼并沒有合角或者開角處理.如果合角處理了,則形常數應該重新計算.
這個問題對計算結果也有多大的影響還沒有探究過,希望共同探討.

2012-1-8
都是人才那,
我看也是三角形塔相差特別大,四邊形的相差小些,
以后還要多加小心呢。

2012-1-9
上上樓的問題實際是采用那種計算模式更接近結構真實情況的問題。而有限元作為一種數值分析方法,其解的精度直接取決于設計者所構造的力學模型。TOWERDESIGN編輯所推薦的方法與各種鋼結構規范一致,
應該是偏安全的。因為把塔架作為桁架單元,至少有以下幾方面偏安全:
(1)桁架單元比梁單元的自由度大,使求得的塔架位移偏大。
(2)計算和實測都表明:采用桁架單元計算自振頻率偏低
(3)采用桁架單元求得的第一類穩定安全系數和第二類穩定安全系數偏低。而且采用空間桁架單元有利于節省機時和少占內存。
2.我個人覺得還是采用如同頂樓兄弟所說的混合單元為好(即采用梁單元和桁架單元混合)因為有以下幾方面的原因:
(1)如果全部采用桁架單元,會人為降低塔架結構的整體剛度,全部采用剛結點又會人為地增大塔架的整體剛度。(2)采用混合單元便于處理各種特殊情況:比如象頂樓所說塔架立柱是連續的,肯定用梁單元更貼切,計算分析
時應該采用連續,雖然節點附加彎矩會降低立柱的承載能力,但其他桿件會幫助立柱共同工作,這樣更能準確反映塔架的整體性;又如在輸電塔中采用單顆螺栓連接的次腹桿,考慮螺栓的滑移,端部的約束作用小,二力桿的性質比較明顯,應采用鉸結;有多個螺栓連接的接近于半剛性,連接的螺栓越多,節點板越厚,剛性越大,但由于節點的剛度受很多因素影響,難以準確確定其數值,一般還是采用剛節點和鉸節點這兩種極限點的剛度;主腹桿一般剛度較大,端部的約束剛度比較大,而且還存在再分節點,宜按梁單元考慮。
(3)計算越來越精確是現在各種設計的發展趨勢,既然現在計算機的內存和運算速度已不是問題了,就應該使用使用更精確的方法,規范也會隨技術的進步而不斷調整。
3.SAP2000 9.04CHS中對角鋼的計算是直接通過自動查新規范系數后在按規范的公式進行驗算的。以下是對頂樓兄弟提供的實例的86號單元程序驗算時自動查得的各種系數的截圖。

2012-1-10
世界上每年有很多鐵塔(電力鐵塔,四邊形)按照ASCE10設計,并且進行完全的真型荷載破壞試驗,我們國家每年就有30多個這類鐵塔的試驗.試驗表明,作為桁架考慮基本上能滿足設計要求,但是提前破壞的例子也不少,甚至在75%荷載倒的都有.原因也很復雜,國外也進行了很多的研究,但是也很難預測鐵塔的實際承載力.設計到一定程度經驗也很重要,當然經驗也是多次失敗教訓后取得的,仔細探究也是符合力學原理的.
如果做為工程設計,還是應該按照現有的規范進行,因為規范是綜合考慮了荷載,結構,計算,維護,安全,經濟多方面的因素.一個地方不合理,也許在其他地方進行了補償.
當然作為研究工作,應該考慮各方面的因素去探討未知的東西

2012-1-11
通信塔規范里已經建議,可以考慮角鋼塔的塔柱剛接

2012-1-14
認同混合單元的計算模型(即采用梁單元和桁架單元混合)經比較對于四角塔來說塔柱采用梁單元和桿單元的模型對軸力的影響確實不大,但同時存在一個問題:若塔柱使用了梁單元剛計算結果顯示塔柱會存在較大的彎矩;而角鋼是弱受彎構件在規范里面也沒有明確的受彎算法,程序里面在進行截面驗算時很小的彎矩即會導致非常大的應力比,導致用桁架單元驗算能通過的塔柱,當使用梁單元后因彎矩的存在截面驗算時應力比反而超標,不知大家是如何解決的??

2012-1-15
角鋼塔或管塔塔柱按軸壓還是按壓彎構件考慮?是否要考慮附加彎矩?
我用SAP2000算了一個四管塔,發現塔柱附加彎矩的影響還是很大的,不考慮的話會偏不安全!
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