有关天线对钢结构电视塔的风速时程影响分析

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1、·28·科技论坛天线对钢结构电视塔的风速时程影响分析吕燕霞苏英强(浙江工业职业技校学院，浙江绍兴312000)摘要：钢结构电视塔顶上的天线，结构简单、但与其下的塔身结构相比刚度较小，甚至有些天线的刚度沿高度有突变现象。天线刚度的变化对电视塔结构的动力特性将产生较大的影响。为此，对两种不同类型的电视塔进行风速时程分析和风荷载拟静力分析，研究电视塔的风荷载动力特性，以期获得对于带有不同刚度性能天线的合理分析和设计。关键词：钢结构电视塔；天线；动力时程分析1概述据统计，我国电视塔中70%为钢结构电视塔，钢筋混凝土电视塔占30%[1]。由于电视兴起，钢结

2、构电视塔上装设了无线电天线，成为了电视发射塔。随着各国城市建设的发展，电视塔也越来越多功能化，由原来只能发射电视讯号的单功能电视塔，逐步发展成为集通讯、展览、旅游、广告等文化活动和商业活动为一体的大型综合电视塔[2]。钢结构电视塔属高细柔结构，风荷载为主要控制荷载。电视塔在风荷载作用下损坏的例子屡见不鲜，而天线与塔身交接处的破坏占较大比重。电视塔倒塌危害重大，会造成信号中断，甚至人员的伤亡。电视塔顶上的天线具有结构简单、与其下的塔身结构图1电视塔建筑效果图图2电视塔模型图相比刚度较小的特点，甚至结构刚度沿高度有突然变化。在风动力作用下，不同刚度的

3、天线对于钢结构电视塔结构动力响应有何影响。本文对两种不同类型的电视塔进行风荷载拟静力分析和风速时程分析，研究电视塔的风荷载动力特性。2计算模型电视塔的种类按使用功能来分，可以分为两类：一种是功能较为单一的不上人电视塔；另一种是多功能的上人电视塔。本文以取于实际的两类电视塔为研究对象，一个为不上人电视塔（以下称之为模型A），另一个为上人电视塔（以下称之为模型B），两个电视塔的建筑效果图如图1所示。模型A，电视塔总高141m，标高120.000m以上设有21m天线。模型B，电视塔总高270m，标高187.046m以上为天线部分，电视塔设有上、下塔楼。

4、对两个电视塔采用大型有限元软件建立模型，其模型图如图2所示。两个电视塔的特点是：模型A的规模相对较小，模型B的规模较大；模型A天线与塔身刚度突变较大，模型B天线与塔身刚度相差不大。本文中选取Kaimal谱为风谱[3]，采用线性滤波法（AR法）[4]模拟风速时程，对两个不同规模特征的电视塔进行风动力时程分析。3电视塔的风荷载动力特性对模型A进行风速时程分析，得到位移均值、速度均方差和加速度均方差等响应曲线，如图3所示。从图图5模型A水平位移对比图图6模型B水平位移对比图3可以得到：沿着电视塔高度方向，其位移均值、速度均方差和加速度均方差变化规律相似

5、，结构在0～120m之间都表现平位移对比图。表1、表2分别为模型A和模型B的拟静力分析与为增加缓慢，而在标高120m以上增大迅速。即在天线段出现快速动力时程分析的水平位移误差值。增大，出现非常明显的“鞭梢效应”。对模型B进行风动力时程分析，从图5以及表1可直观的看到，在风荷载作用下模型A上的拟得到的响应曲线如图4所示。从图4中可以得到，沿着模型B结构静力分析与时程分析所得到的结构最大水平位移在塔身部分基本吻合，水平位移误差不超过20%[6]，但在天线部分时程分析所得到最高度方向，下部塔身的位移均值、速度均方差、加速度均方差变化规律一样，并没有突变

6、现象。标高187.000m处是天线与塔身交接部大水平位移较拟静力风荷载作用下的水平位移明显偏大，水平位移分，其位移均值、速度均方差和加速度均方差曲线斜率稍有变大，表误差为大于20%，其中天线顶端误差高达60.68%，表明了天线段的明该电视塔的顶部天线“鞭梢效应”存在，但比较弱。两个图的加速脉动风影响比较大。所以模型A的风荷载按规范计算偏小。度均方差曲线出现波动的主要原因是：被作为节点集中力的脉动风从图6以及表2可以得到，在风荷载作用下模型B塔身部分拟刚好施加在采集数据的节点上，导致这些节点的加速度突然变大。静力分析与时程分析所得到结构最大水平位移

7、基本吻合，误差在4电视塔拟静力分析与动力时程分析结果比较15%左右，但天线顶点处的误差超出了20%，达到了21.00%。故可为了分析两个不同刚度模型的拟静力分析响应与动力时程分以得出结论：模型B风荷载按规范计算也偏小。析响应的吻合程度，在两个电视塔计算模型施加拟静力风荷载[5]，图从模型A和模型B的拟静力分析与动力时程分析的结果比较5、图6分别为模型A和模型B的拟静力分析与动力时程分析的水可以得到，天线刚度越大，拟静力分析响应与（下转278页）·278·管理科学享，既能在工作上交流经验，互相学习，互相帮助，又可以在感在高等教育现代化、民主化、创新

8、化的今天，高校工会以其情上得到共鸣和安慰。服务教职工、优化学校管理的特性，发挥着越来越重要的作用。2.4文体活动打造青年辅导员健康身心，