角钢通信铁塔结构自振特性研究和应用

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1、角钢通信铁塔结构自振特性研究和应用　　摘要:本文笔者通过各种情况下角钢通信铁塔结构自振特性的分析及其应用进行了深入探讨。对实际工程的设计工作有一定参考价值。关键词:角钢塔；自振特性；分析中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：角钢通信铁塔(角钢塔)是现在常用的一种通信铁塔形式，其塔身是由角钢组成并通过螺栓连接而成的格构式通信铁塔结构角钢塔在通信铁塔的实际应用中是一种出现比较早的铁塔形式，一般主要受力构件是由四根塔柱组成，通过角钢将塔柱连接起来，组成一种桁架式的高耸钢结构，这种形式的铁塔自身刚度大，变形小，遇罕遇风灾不易倾覆;杆件几乎都采用角钢，加工工艺简单;

2、另一方面，角钢塔的桁架式结构由杆件组成，运输和安装便捷迅速建设工期短;塔身截面宽度可随其承受的荷载不同而变化，线条美观，易于优化以上的优点使得角钢塔在通信铁塔的实际应用中仍占有重要的位置.对于角钢塔这样的自立式塔架结构，由于自重轻结构形式规则刚度变化均匀钢结构承受的变形大等优点，地震作用在铁塔的设计过程中并不起控制作用6而由于需要在塔身的顶部安装天线平台等挡风设备，造成了风荷载是其控制荷载在结构的振动分析中，结构的固有频率和振型是承受动力荷载结构设计中的重要参数，也是结构动力分析的基础.自振周期即结构系统按某一振型完成一次自由振动所需的往复时间在结构风荷载作用计

3、算中，结构自振周期是设计人员需要根据所设计结构确定的重要参数，其是否正确取值影响到结构设计人员对铁塔自振特性的把握这就需要通过对实际铁塔的观测和计算机模拟计算进行分析和总结，并在此基础上总结出简便实用的基本自振周期计算公式。1.对角钢塔的参数选择和DS模型计算实际工程应用中，常用移动通讯角钢塔的高度一般在37m～57m之间低于35m的通信铁塔一般可采用单位高度用钢量更为经济的其他铁塔形式;而对于一般的移动通信基站而言，57m的天线挂高基本可以满足工艺要求除了自身高度因素外，对结构基本自振周期有显著影响的另一因素是塔身的重量，由结构动力学可知，结构重量的改变会引起

4、其自振特性的改变引起角钢塔重量发生改变的因素主要是为安装检修天线提供操作空间的外平台数量一般角钢塔的外平台为圆形，由角钢，槽钢和钢筋组成，外平台的栏杆上安装天线支架平台的重量随其直径大小而变化，一般在680kg左右;天线支架因构造不同，重量一般在50kg～60kg之间;一般面包天线的重量在20kg～25kg在进行建模计算时，平台重量取680kg，天线支架取每副606kg，天线重量取每副25kg，按通常的情况，每层平台安装6副天线支架和6副面包天线，每层平台合计重量1190kg角钢塔的避雷针安装在塔身顶部，起保护天线防止雷击的作用，其构造形式相对简单，一般重量在2

5、00kg左右一般每个角钢塔有一到两个外平台就可以满足一个通信运营商的使用要求了而随着减耗增效的要求，三家移动通信运营商共建共享的铁塔也越来越多这就要求在一个铁塔上安装更多的平台来满足不同运营商的不同需求.在本文模型建模过程中，依据实际使用的情况，平台的标高设置为距塔顶2m安装第一平台，其余平台按距上一平台3m间距设置，同时为了对比未设置平台的角钢塔的自振特性，本文分别计算了无平台和设置一二三四个平台时不同塔高角钢塔的基本自振周期.对于角钢塔的基本自振周期计算，可以利用同济大学三维空间钢结构软件3D3S进行建模计算本文对37m，42m，47m，52m，57m共5种

6、实际工程中常用高度(不含避雷针高度)的角钢塔进行计算分析所采用的角钢塔模型顶端横截面边长为1．5m，塔身根开7．5m，钢材采用Q235B，各个高度铁塔各段的边长和塔柱型号等参数如表1所示结构中其他杆件均采用角钢，角钢型号在0．35kN/m2，基本风压下满足GB50017-20036钢结构设计规范的要求模型的计算结果和计算数据的拟合通过以上大量的模型计算，得到不同高度和平台数量的角钢通信塔的自振基本周期如表2和图1所示因为实际工程应用情况的不同，角钢塔的高度外形重量等因素也是各不相同，为了便于在实际应用中便捷的估算角钢塔的自振基本周期，显然我们需要分析并总结出简单

7、易行的结构自振基本周期估算规律以补充实际设计工作通过对以上计算的结构自振基本周期数据进行多项式拟合，可以得到估算角钢塔自振基本周期的实用公式:T=(－1．005x2+8．724x+26．57)×H/10000式中:H塔高，m;x平台数由以上总结的公式中可以看出，对于一般形式高度在37m～57m之间的角钢塔，其自振基本周期同塔高呈线性增长关系，也就是说，塔的高度越高，其自身周期越长，结构刚度越小;另外，塔身自振基本周期随着平台数增多重量的增加而增大，这与理论计算的结果是相吻合的，亦即随着平台重量的增大，塔体自振周期变长我们还可以从公式中看到，随着增加的平台高度的逐

8、步降低，平台数量对周期的