一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，所述三角形斷面鐵塔包括主材、斜材、橫隔面和連接板，該方法通過確定塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積、填充率、塔身背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)和角度風(fēng)風(fēng)向系數(shù)，從而確定所述塔身的風(fēng)荷載；本發(fā)明的方法綜合考慮風(fēng)向、填充率和三角形塔身的三個(gè)面間的相互作用等因素的影響，填補(bǔ)了《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T5154-2002）中三角形塔風(fēng)荷載計(jì)算的空白，且與《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中給出的風(fēng)荷載確定方法相比，具有更好的適用性和更高的精度。
【專利說明】一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路設(shè)計(jì)中的桿塔結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載確定領(lǐng)域，更具體涉及一種三角形 斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 三角形斷面鐵塔(簡稱為"三角形塔"）的塔身由3根主材、斜材、橫隔面和連接板 組合而成，斷面為三角形，與同高度的四邊形塔相比較，可節(jié)省鋼材，減少占地面積。
[0003]對于三角形塔的設(shè)計(jì)而言，風(fēng)荷載是其主要的外荷載之一，因此風(fēng)荷載的確定非 常重要。目前三角形塔塔身的風(fēng)荷載計(jì)算主要參考《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5009-2012)，風(fēng) 荷載公式為Ww=W Qy』jsAs，規(guī)范中給出了如附圖5中所示3個(gè)風(fēng)向（分別對應(yīng)于θ=〇。、 θ=3〇°及θ=6〇° )的整體體型系數(shù)如下表所示：
[0004]

【權(quán)利要求】
1. 一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，所述三角形斷面鐵塔包括主材、斜材、 橫隔面和連接板，其特征在于：該方法包括以下步驟： (1) 確定塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積； (2) 確定填充率； (3) 確定塔身背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)； (4) 確定角度風(fēng)風(fēng)向系數(shù)； (5) 確定塔身的風(fēng)荷載。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述步驟1中的塔身構(gòu)件包括主材、斜材、橫隔材和輔助材； 所述總投影面積A^AjAf (1) 其中A。為圓斷面構(gòu)件投影面積，Af為開口斷面構(gòu)件投影面積。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述投影面積為塔身構(gòu)件在其所在面的法線方向的投影面積。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述步驟2中填充率Φ的確定方法如下：
(2) 其中，As--塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積； A--設(shè)計(jì)區(qū)段的輪廓面積，
--設(shè)計(jì)區(qū)段的頂端塔身寬度； a2--設(shè)計(jì)區(qū)段的底端塔身寬度； h--設(shè)計(jì)區(qū)段的高度。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述步驟3中三角形斷面鐵塔身背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)η'確定方法如下 ：
(3) 其中，η為四邊形塔架b/a=l時(shí)背風(fēng)面荷載降低系數(shù)； b為塔架迎風(fēng)面與背風(fēng)面之間的距離，a為塔架迎風(fēng)面寬度。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述四邊形塔架b/a=l時(shí)背風(fēng)面荷載降低系數(shù)n根據(jù)下表確定 ：
其中，Φ為填充率。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述步驟4中角度風(fēng)風(fēng)向系數(shù)Κθ確定方法如下 ：
(4) 其中，Θ為風(fēng)向與迎風(fēng)面法線方向的夾角且-60°彡θ <60° ; As為所述塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積，Α。為圓斷面構(gòu)件投影面積，Af為開口斷面 構(gòu)件投影面積。
8.如權(quán)利要求7所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述步驟5中的塔身的風(fēng)荷載確定方法如下：
(5) Ww--三角形塔身所受到的沿風(fēng)向方向的風(fēng)荷載，kN ; As-塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積，m2 ;Asl、As2、As3分別為三角塔塔身的迎風(fēng)面1、 面2和面3上構(gòu)件沿其各自所在面法線方向的總投影面積，其中Asl、As2和As3分別根據(jù)所 述公式1計(jì)算；所述面2和面3依次為沿著迎風(fēng)面1逆時(shí)針方向塔身的另外兩個(gè)面； A-輪廓面積，
μ ζ--風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》表5. 6-2的規(guī)定 選用； μ s--構(gòu)件的體型系數(shù)，根據(jù)下式確定： 所述塔身構(gòu)件為圓斷面構(gòu)件： 當(dāng) μ ZW〇 · d2 彡 0· 002 時(shí)，μ s=l. 2 當(dāng) μ ZW〇 · d2 彡 0· 015 時(shí)，μ s=0. 7 當(dāng)0· 002〈 μ ZWQ · d2〈0. 015時(shí)，μ s值按插入法計(jì)算 所述塔身構(gòu)件為角鋼、槽鋼、工字鋼和方鋼構(gòu)件：μ s=l. 3 ; 其中，-基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2 ;d-為圓斷面構(gòu)件直徑，m ; ΚΘ1、ΚΘ2-分別為所述迎風(fēng)面1和面2的角度風(fēng)風(fēng)向系數(shù)，根據(jù)所述公式（4)確定；
Asl為迎風(fēng)面1的承受風(fēng)壓的總投影面積，Au為迎風(fēng)面1圓斷面構(gòu)件投影面積，Afl為迎 風(fēng)面1開口斷面構(gòu)件投影面積； As2為面2的承受風(fēng)壓的總投影面積，Α?為面2圓斷面構(gòu)件投影面積，Af2為面2開口斷 面構(gòu)件投影面積； Θ為風(fēng)向與迎風(fēng)面1法線方向的夾角； 打'：為三角形斷面塔對應(yīng)于迎風(fēng)面1的背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)
.，其中，L為四 邊形塔架b/a=l時(shí)填充率Φ=Α31/Α所對應(yīng)的背風(fēng)面荷載降低系數(shù)； V2為三角形斷面塔對應(yīng)于面2的背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)，
，其中，112為四邊形 塔架b/a=l時(shí)填充率Φ=Α32/Α所對應(yīng)的背風(fēng)面荷載降低系數(shù)； β ζ--桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，按《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》表5. 7-2的規(guī) 定選用； 所述風(fēng)荷載Ww按照計(jì)算區(qū)段內(nèi)的主材節(jié)點(diǎn)數(shù)平均作用到每個(gè)主材節(jié)點(diǎn)上。
9.如權(quán)利要求8所述的一種三角形斷面鐵塔塔身風(fēng)荷載的確定方法，其特征在于：所 述三角形塔塔身斷面為等邊三角形且塔身三個(gè)面的桿件布置及規(guī)格均相同時(shí)，所述塔身的 風(fēng)荷載Ww確定方法如下： 1=Ι〇μζβζμ3(1+ν )AsKe (6) 其中，--基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2 ; μ ζ--風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》表5. 6-2的規(guī)定 選用； β ζ--桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，按《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》表5. 7-2的規(guī) 定選用； μ s為構(gòu)件的體型系數(shù)，根據(jù)下式確定： 所述塔身構(gòu)件為圓斷面構(gòu)件： 當(dāng) μ ZW〇 · d2 彡 0· 002 時(shí)，μ s=l. 2 當(dāng) μ ZW〇 · d2 彡 0· 015 時(shí)，μ s=0. 7 當(dāng)0· 002〈 μ ZWQ · d2〈0. 015時(shí)，μ s值按插入法計(jì)算 所述塔身構(gòu)件為角鋼、槽鋼、工字鋼和方鋼構(gòu)件：μ s=l. 3 ; 其中，d為圓斷面構(gòu)件直徑，m ; η'為三角形斷面塔塔身背風(fēng)面風(fēng)壓降低系數(shù)，，其中，η為四邊形塔架b/ 3 a=l時(shí)填充率Φ=Α3/Α所對應(yīng)的背風(fēng)面荷載降低系數(shù)； As為所述塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的總投影面積； Ke為角度風(fēng)風(fēng)向系數(shù)。
【文檔編號】G06F19/00GK104298840SQ201310298731
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】朱彬榮, 楊風(fēng)利, 楊靖波, 劉海鋒, 胡曉光 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院