中关规范在通信单管塔设计中的应用及对比.pdf

第39卷第4期
建筑技术开发
2012年4月
Building Technique Development
Apr.2012
中美规施在通信单營设计中的
应用及对比
宋继民李丹2
(1.华信邮电咨询设计研究院有限公司杭州310014;
2.武汉市城市建设授资开发公司武汉430000
[摘要]主要阐述中美两国通信塔檍设计规范对风荷载计算的差异,以 STAAD计算程序进行45m单管塔内力计算
实例做对比,供从事海外通信塔桅设计和管理的工程人员参考。
[关键词]通信单管塔;风荷载;STAD
[中图分类号][TU279.7·44]
[文献标志码
文章编号]1001-523X(2012)04-0004-04
伴随着我国经济政治各领域国际化的步伐,我 and Other Structures(ASCE7-05)定义的基本风速
国通信产业也逐步进人了国际舞台。越来越多的国为:“距地高10m,地面粗糙度为C(相当于中国B
内通信企业正以分包商,总包商各种角色进入海外类),无飓风倾向地50年一遇的一定时距的最大风
通信业务,为海外运营商提供技术服务。美国通信速。”美国F版规范的基本风速采用最大英里风速,
工业协会1996年和2005年分别发布了 Structures实质是变时距的风速;美国C版采用3s时距统计
Standard for Antennas Supporting Structures and得到的风速。
Antennas(TIA/EIA-222-F简称1996年F版)和
由上述定义可以看出中美两国的通信塔桅规范
TIA/EIA-22-C两版行业规范。世界各国的通对于基本风速的定义区别仅在于统计时距长短的不
信运营商普遍以此规范为行业准则进行设计和施同。此外,其他国家如前苏联采取的是2min时距
工.。准确理解美国规范和我国通信行业设计规范风速,加拿大采取的是1h时距风速。由于部分业
《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》YD5131
主无法按设计工程师的要求提供相应时距的基本风
2005的规定,并深刻掌握两者之间规定的差异成为速资料,将业主提供的风速资料转换为相应规范指
从事海外通信塔桅设计和设计管理工程人员的当务定的基本风速就成为正确完成海外通信塔槌设计的
之急。由于通信塔桅是大柔度、低刚度悬臂构筑物,首要条件,如忽略时距条件,将基本风速资料直接套
在地震低烈度和无冰冻地区,风荷载是起控制作用用规范进行设计会产生极大的安全隐患或设计浪
的主要荷载。本文主要阐述两国规范在风荷载确定费。参考美国《建筑和其他结构最小设计荷载》
方面的差异,并以45m正八边形单管塔实际算例做( ANSIASCE7-93)附录列出的 Durst报告的风速
对比
记录分析结果,可以进行不同时距间风速的换算,t
基本风速定义的差异
秒种时间内(s)平均最大风速与3600s平均风速之
中国现行《建筑结构荷载规范》(GB5009
比见图1所示。
2006)定义的基本风速为:“根据全国各气象台站历
年来的最大风速记录,按基本风压的标准要求,将不
同风仪高度和时次时距的年最大风速,统一换算为
离地10m高,地面粗糙度为B类,10min平均年最
1.4
大风速经概率统计得出50年一遇的最大风速V
美国现行 Minimum Design Loads for Buildings
收稿日期:2012-01-15
1000
10000
作者简介:宋继民(1978-),男,湖北潜江人,毕业于武汉大学,士研
时
究生,工程师,现从事邮电通信结构设计工作。
图1风速记录分析结果换算示意
第39卷
宋继民,等:中美规范在通信单管塔设计中的应用及对比
第4期
假设时距X的风速为v,时距Y的风速为
风荷载计算系数的差异
两种风速间的转换过程可以分为以下两步:
2.1风荷載组合系数的不同
1)根据图1曲线先将x转换成3600s时距风
由于通信单管塔是高柔度悬臂型结构,风荷载
速,即vx/V36n=e,V36o=Vx/a
是起主要控制作用的主要荷载,因此风荷载的组合
2)再由图1曲线将36009时距风速转换为V,系数对整个结构有重大影响。我国规范的基本组合
即v,/V36o=B,V、=V36oB=VxxB/a
为1.2D+1.4W;而美国通信塔桅设计规范G版的
1.13s与10min时距风速的转换
荷载组合分为:最大压力组合1.2D+1.6W;最大拉
首先将3s时距风速换算为1h时距风速。由力组合0.9D+1.6W。可见美国规范里风荷载的分
图1查得:V3/V360=1.525,V3。o=V3,/1.525;然后项系数较我国规范大
将1h时距风速换算为10min时距风速。由图割1查2.2风振系数的差异
得:V10m/V3
V3。×1.07=1.07
我国规范单管塔风振系数:B,=(1+de162)
V3/1.525=0.7V3。
k,可见单管塔风振系数与周期、计算部位的高度相
由风压公式可知风压与风速的平方成正比,如关。美国塔桅设计规范G版规定的单管塔风振系
果设计工程师错误的将10min风速直接当作3s风数统一取为1.1,可见美国规范风振系数计算取值
速来计算塔桅,将使计算风压仅为实际风压的0.49较简单、方便。
倍,导致极大的安全隐患。
2.3体型系数的差异
1.2最大英里风速与3s时距风速的转换
我国规范的单管塔体型系数仅由塔体截面形状
首先计算出最大英里风速的时距t=1609/v;决定;美国规范单管塔体型系数由截面形状、直径、
然后将t时距的风速换算为1h时距风速。VV场地地形条件和风速诸多因素决定。我规范较美国
=a,v36=v/a;由图1査得V3,=V3o×1.525=规范简单、方便。见表1~表2。
表1我国规范体型系数
例如最大英里风速27m/s,时距t=1609/27=
截面
60s;V360=V/a=V/1.25,由图1査得V3,=V3o
1.525=1.525×V/1.25=1.22V,=33m/s。同
正六边形(正八边形)
1.2(0.9)
理,如果设计工程师误将此最大英里风速直接当作
表而粗糙
0.9
3s风速来设计,将使计算风压仅为实际风压的
圆形
表面光滑
0.6
0.67倍,导致极大的安全隐患。
表2美国规范体型系数
C=(IK,K). VD
圆形
18边形
正16边形
正12边形正8边形
<4.4
1.2
1.2
1.2
4.4~8.7
5.23/(c
3.26/(C)63
1.77/(C)0263
0.75
345m八边形单管塔计算内力对比
风速30m/s,40m高度附直径3m平台,加挂6幅
每个国家的规范都是一个完善的体系,不能以天线(美国规范:C类场地、3s时距风速43m/s)
个别系数的不同来概括规范体系的差异。应在相间单管塔截面取正八边形,顶部直径600mm,底部直
条件下,针对具体目的进行实例比较。本文对相同径1200mm,最下部10m塔段壁厚12mm,顶部10m
计算条件下,