结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响分析.docx

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1、结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响分析结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响分析结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响分析屠海明1张帆2(1.同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092；2.中国铁塔股份有限公司北京100142)摘要：为了分析结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响，本文进行了阻尼比不同取值时风振系数的计算对比。结果表明风振系数随着结构阻尼比的增加而显著下降。然后根据上海某单管塔实测得到的阻尼比与规范规定的阻尼比取值，分别对该单管塔风荷载进行了计算对比。实测的阻尼比大于规范规定的取值，相应计算得到的风荷载也明显降低。这给单管塔的优化设计提供了参考依

2、据。关键词：阻尼比单管塔风荷载引言近年来随着通信基站建设的发展，对通信塔的专业化、标准化提出了更高的要求。对于单管塔的设计和制作而言，起控制作用的荷载是风荷载，得到相对准确的风荷载设计值，对于每年数万座标准化生产的单管塔而言，具有很重要的经济意义。本文作者［1］根据2012年调整前后的荷载规范，对高耸结构的风荷载进行了分析与对比，并提出了《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)中风荷载部分条文的修改意见。但是以上分析没有专门涉及结构阻尼比对于风荷载计算的影响分析。同济大学何敏娟［2］等采用激振法对336m黑龙江电视塔进行了模态参数的实测和分析，实测结构一

3、阶阻尼比为0.028，大于规范规定值0.02。同济大学闫祥梅等［3］对位于河北的辛安-衡水500kV线路工程的几座直线输电塔转角塔进行了环境脉动下的动力测试。同济大学设计院梁峰［4］对上海新国际博览中心展馆两侧的30m高钢结构灯杆进行了微风振动下的动力测试，得到了灯杆的自振频率和阻尼比。本文作者对上海移动两座单管塔进行了微风振动下的动力测试，并根据实测结果，与规范规定值对比，探讨结构阻尼比对单管塔风荷载计算的影响。1阻尼比对风荷载计算的影响结构阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是描述结构在振动过程中能量耗散的术语。引起结构能量耗散的因素很多，主要有：材料阻尼，周围介

4、质对振动的阻尼，节点、支座连接处的阻尼等。结构阻尼对结构效应的影响体现在结构的风致振动中，对于高耸结构的风振分析，比较准确的是采用频率域和时间域的动力分析方法。实际工程中，为了方便应用，按照荷载规范计算等效风荷载，用静力分析方法计算结构风效应。因此，结构阻尼比对风荷载计算的影响，主要体现在风振系数的计算上。《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中风振系数的表达式为：其中：g为峰值因子；110为10m高名义湍流强度；Bz为背景分量因子；共振分量因子R表示与频率有关的积分项，可按下列公式计算：其中：Z1为结构阻尼比；fl为结构第1阶自振频率；kw为地面粗糙

5、度修正系数；w0为基本风压。结构阻尼比对钢结构可取0.01，对有填充墙的钢结构房屋可取0.02，对钢筋混凝土及砌体结构可取0.05。修编后的《高耸结构设计规范》规定：“结构阻尼比可根据结构型式相应选取：对于单管塔可取0.01，构架式塔可取0.02，混凝土塔可取0.05。”由于单管塔相对一般房屋结构而言刚度较小，因此理论计算得到的风振系数较大。阻尼比差异对风荷载的计算也有较大影响。以上海地区38m单管塔为例，底部直径为1.32m，顶部直径为0.75m。基本风压为0.55kN/m2，第一振型自振周期为1.4s。不同地貌类别，阻尼比为0.01〜0.05时，单管塔顶部风

6、振系数见表1和图1。表138m单管塔顶部风振系数Tab.1Windvibrationcoefficientontopof38mmonopole阻尼系数地貌类别ABCD0.012.672.783.384.200.022.262.352.833.500.032.092.182.613.220.042.002.082.483.060.051.932.012.402.96从表1和图1中可以看出，随着结构阻尼比的增加，风振系数明显下降。阻尼比越小时，下降幅度越大。因此，得到相对准确的结构阻尼比，对于单管塔风荷载的计算有着重要的意义。图1风振系数变化图Fig.1Transf

7、ormationofwindvibrationcoefficient2现场实测2.1现场测试受中国移动通信集团上海有限公司委托，对松华磊基站、顾家塘基站单管塔进行了现场检测。松华磊基站位于上海市松江区申港公路西侧，铁塔总高度为38m，为双轮景观塔，铁塔整体如图2所示。顾家塘基站位于上海市闵行区莘庄镇莘松公路青春路顾家塘村，铁塔总高度为42m。图2松华磊基站单管塔现场Fig.2ScenepictureofSonghualeiMonopole除了对两个通信基站的基础、铁塔构件、连接节点、防腐涂层、塔身整体变形等进行常规检测以外，还采用同济大学土木工程防灾国家重点实验

8、室SVSA结构振动信号采