YD∕T 5131-2019 移动通信工程钢塔诡结构设计规范.pdf

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  • l一平行于y轴的基础底面边长; t一一连接件的厚度; s一螺栓的间距; 一两螺栓之间的圆心角,弧度、拨力与水平地面的夹角; 一土体计算的抗拔角

    c—可变荷载的组合值系数; 山—可变荷载的准永久值系数; w——抗震设计时的风荷载组合值系数; 覆冰重度; % 结构重要性系数; Yi 土体重的抗拨稳定系数; 2——基础重的抗拔稳定系数; YG 永久荷载的分项系数; YQ 一可变荷载的分项系数; YEh、YEv——分别为水平、竖向地震作用分项系数; Yw 风荷载分项系数; YRE 承载力抗震调整系数; α1 与构件直径有关的覆冰厚度修正系数; α2 覆冰厚度的高度变化系数; 轴心受压构件稳定系数; 从 风荷载的体型系数,

    3.1.1移动通信工程钢塔榄结构设计,采用以概率论为基础的极 限状态设计方法,以可靠指标度量结构构件的可靠度环境标准,以分项系数 设计表达式进行计算

    3.1.2移动通信工程钢塔结构的设计基准期为50年

    3.1.3移动通信工程钢塔榄结构的设计使用年限一般为50年。 建于既有建筑物或构筑物上的钢塔稳结构,其设计使用年限宜与 既有结构的后续设计使用年限相匹配,且不低于25年。有特殊使 用要求的钢塔榄结构,其设计使用年限可根据使用要求及现行相 关国家标准另行确定

    使用要求的钢塔结构,其安全等级可按实际情况确定,

    1.承载能力极限状态:这种极限状态对应于结构或结构构件 达到最承载能力,或达到不适于继续承载的变形。 2.正常使用极限状态:这种极限状态对应于结构或结构构件 达到变形或耐久性能的有关规定限值

    (YGSGk +Y, YL, SQ,k + ZYQ,L,dc, SQ,k)

    2.由永久荷载效应控制的组合

    式中:%—结构重要性系数;

    (Sck + Ze,L, c, Sa,k)

    YQ:—第i个可变荷载的分项系数,其中,为可变荷载Qi 的分项系数,一般情况下应取1.4,可变荷载效应对结构有利时 取0; YL,一第i个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数,其中 L,为主导可变荷载Q1考虑设计使用年限的调整系数,对于雪荷载 和风荷载,不考虑此调整系数,应取重现期为设计使用年限选取相 应的荷载值,对于其他可变荷载,取值按GB50009《建筑结构荷载 规范》的规定采用; SGk一永久荷载标准值的效应; SQk第i项可变荷载标准值的效应,其中Sαk为第一个可 变荷载标准值的效应,其荷载效应在各可变荷载效应中起控制 作用; c—可变荷载Q:的组合值系数,应根据不同的荷载组合按 第3.1.7条的规定采用;

    R一一一结构或构件抗力的设计值。 1.7移动通信工程钢塔榄结构构件承载能力极限状态设计应 虑如下两种不同荷载基本组合,其可变荷载组合值系数应分别 表 3. 1. 7 采用。

    R—结构或构件抗力的设计值

    考虑如下两种不同荷载基本组合,其可变荷载组合值系数应分别 按表 3. 1. 7 采用。

    表3.1.7荷载基本组合及可变荷载组合值系数

    注:①表中G代表永久荷载,W代表风荷载,L代表平台活荷载,I代表覆冰荷载。 ②组合Ⅱ中一般取0.25,但0.25wo不小于0.15kN/m;对于覆冰后冬季风很大 的区域,应根据实地情况调查选用相应的值。 ③需要考虑雪荷载时,雪荷载的组合系数均取0.7。

    3.1.8结构或构件承载力的抗震验算,应按式(3.1.8)进行计算:

    EhSEhk+ESEvk+wwSwk

    式中:Yc重力荷载分项系数,按表3.1.6采用; SGE一重力荷载代表值效应,重力荷载代表值应取结构自 重和各竖向可变荷载的组合值之和,规定如下:对结构自重(结构 构配件自重、固定设备重等)取1.0,对平台的等效均布荷载取0.5, 按实际情况时取1.0,对平台的雪荷载取0.5; YEh、YEv——分别为水平、竖向地震作用分项系数,按表3.1.8 采用:

    表 3.1. 8 地震作用分项系数

    3.1.9正常使用极限状态应分别按荷载效应的标准组合、准永

    Sck +SQ,k+ Zc,Sαk≤

    Sck +,S,k≤ S

    式中:8一结构或构件的变形限值; S一一地基变形或基础裂缝的规定限值; ——准永久效应组合时,任何第i个可变荷载的准永久值 系数,按表 3. 1. 9取用。

    表3.1.9可变荷载准永久值系数

    ①在风攻瑰图呈严重偏心的地区,风荷载的准永久值系数采用0.4(频遇值)。 ②雪荷载的分区按GB50009《建筑结构荷载规范》执行。

    3.1.10移动通信工程钢塔结构正常使用极限状态的控制条件 应符合下列规定:

    1.在以风荷载为主的荷载标准组合作用下,塔结构任意点 的水平位移不得大于表3.1.10的规定。

    3.1.10移动通信工程钢塔榄结构的水平

    2.在以风荷载为主的荷载标准组合作用下,当塔榄结构上挂 有微波天线时,微波天线所在位置的塔(杆)身挠度角和扭转角,应 满足工艺设计要求且不大于1/2微波天线的半功率角。 3.按10m高处10min平均风速10m/s计,单管塔最上层平 台处的水平加速度幅值不应大于300mm/s。 4.钢塔榄结构的地基变形应符合本规范第7.2.6条的规定

    3.2.1移动通信工程钢塔榄结构上的荷载与作用一般可分为以 下两类: 1.永久荷载与作用:结构自重、固定设备自重、拉线的初应力 土重、土压力、地基变形作用等。 2.可变荷载与作用:风荷载、覆冰荷载、地震作用、雪荷载、活 荷裁(包插平台安装检修益裁)温度作用等

    3.2.2风荷载应按如下规定计算

    1.钢塔榄结构所承受的风荷载计算应按GB50009《建筑结构 荷载规范》的规定执行;当重现期为50年时,基本风压取值不得小 于0.35kN/m

    号中的数值用于圆形结构的表面粗糙,有凸出

    注:①高宽比为垂直风方向的天线高度和直径的比值。 ②中间取值可以采用插值法

    式中:qI 单位长度上的覆冰荷载(kN/m); 6——基本覆冰厚度(mm),按本条款的规定采用; d一圆截面构件、拉索的直径(mm); 采用;

    式中:9 单位面积上的覆冰荷载(kN/m)。

    3.2.5地震作用可按如下规定确

    1.钢塔榄结构的抗震设防类别一般为标准设防类(内类),有 特殊使用要求的钢塔结构按现行相关国家标准另行确定。抗震 设防烈度应按其所在地的抗震设防基本烈度采用,但建于建筑物 上的钢塔榄结构的抗震设防烈度可按建筑物的抗震设防烈度采 用,且抗震验算时应考虑建筑物的影响。 2.钢塔结构地震作用计算宜采用振型分解反应谱法,计算 方法按GB50011《建筑抗震设计规范》的规定执行。 3.抗震设防烈度为8度(0.2g)及以下时,钢塔榄结构及地基 基础可以不进行抗震验算,仅需满足抗震构造要求。 4.抗震设防烈度为9度时钢塔结构应同时考虑竖向地震与 水平地震作用的不利组合

    载可按2.0kN/m考虑,平台及栏杆还应考虑天线及支架的水平荷 载的作用,栏杆顶部水平荷载应按实际计算且不小于1.0kN/m

    3.3.1移动通信工程钢塔榄结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸 长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳 含量的合格保证。焊接结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢 材还应具有冷弯试验的合格保证

    结构钢、Q345低合金结构钢、20号优质碳素结构钢,有条件时也可 采用Q390、Q420、Q460等钢材强度等级更高的结构钢,其质量标 准应分别符合GB/T700《碳素结构钢》、GB/T1591《低合金高强度 结构钢》和GB/T699《优质碳素结构钢技术条件》的规定。需要焊 接的构件不得采用Q235普通碳素结构钢A级;主要受力构件在 冬季工作温度等于或低于一20℃时,不宜采用Q235沸腾钢

    3.3.3拉线塔的拉索宜采用镀锌钢丝绳和钢绞线,其质量标准应 分别符合GB/T20118《一般用途钢丝绳》、GB8918《重要用途钢丝 绳》和YB/T5004《镀锌钢绞线》的规定

    3.3.4连接材料应符合下列要求:

    1:钢塔结构的焊接宜来用手工电弧焊,选用的焊条应符合现 行国家标准GB/T5117《非合金钢及细晶粒钢焊条》或GB/T5118 热强钢焊条》的规定,焊条型号应与构件钢材的强度相适应,可按 下列原则选用: 1)对于Q235钢,宜选用E43××型焊条; 2)对于Q345钢,宜选用E50××型焊条; 3)对于Q390钢、Q420钢、Q460钢,宜选用E55××型或 E60××型焊条; 4)对于不同强度钢材的连接焊缝,可采用与低强度钢材相适 应的焊条。 2,来用自动焊接或半自动焊接时,焊丝和相应的焊剂应与王 本金属强度相适应,不同强度的钢材相焊接时,可按强度较低的钢 材选用焊接材料。焊丝和焊剂应符合GB/T14957《熔化焊用钢 丝》的规定。 3.角钢塔采用螺栓连接时可选用普通螺栓,并应分别符合 GB/T5782《六角头螺栓》、GB/T5780《六角头螺栓C级》的规定。 4.钢管采用法兰连接时宜选用高强度材料的普通螺栓,高强 度螺栓可采用45号钢、40Cr、40B或20MnTiB钢制作并应符合 GB/T1231《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术 条件》的规定。 5.地脚锚栓宜采用Q235钢、Q345钢或Q390钢制作,也可采 用35号、45号优质碳素钢或40Cr合金结构钢制作,但不得焊接。

    主:①表中直径指实芯棒材直径,厚度系指计算点的钢材 和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。 ②20号优质碳素钢(无缝钢管)的强度设计值同Q235钢

    S19SS9S69OTS09St090塔.18:

    3.3.6计算下列情况的结构构件或连接时,第3.3.5条规定的强 度设计值应乘以表3.3.6中相应的折减系数。

    3.3.6计算下列情况的结构构件或连接时,第3.3.5条规定

    表3.3.6强度设计值折减系数

    注:①入为长细比,对中间无联系的单 转半径计算,但当入<20 时,取入=二20。 ②当两种情况同时存在时,其折减系数应连乘

    4.1.1移动通信工程钢塔榄结构包括自立式钢塔架、单管塔、 线塔等型式。

    线塔等型式。 4.1.2移动通信工程钢塔稳结构的选型应综合考虑使用要求、周 围环境与景观、建筑物的承受能力以及工程造价等因素。 4.1.3移动通信工程钢塔榄结构应按本规范3.1节的规定进行 承载能力极限状态计算,并依次以风荷载及覆冰荷载作为第一个 可变荷载进行组合计算,必要时还应进行抗震验算。 4.1.4移动通信工程钢塔结构应按本规范3.1节的规定进行 正常使用极限状态验算,并应满足相应的变形规定。 4.1.5移动通信工程钢塔结构平台内力和位移的计算,应根据 平台结构类型选用相应的计算简图,塔体可视为平台结构的支座

    4.2.1自立式钢塔架的横截面通常为三角形、正方形等,一般情 况下宜采用正方形的钢塔架,为配合场地条件或装饰效果,也可采 用矩形的钢塔架或小根开的三角形钢管塔等。 4.2.2计算自立式钢塔架结构时,宜将结构作为整体,按整体空 间刚架法或整体空间桁架法,采用三维空间程序进行受力分析,主 材与腹杆之间、腹杆与腹杆之间的连接,可按实际情况,视为刚接 或铰接。

    4.2.3当自立式钢塔架截面为四边形时,在风荷载或地

    下,应考虑如下两种作用方向,如图4.2.3所示

    b一一层顶宽度(mm);V——层顶剪力(N);M一层顶弯矩(N·mm);0塔柱与垂直线的夹角。指向塔心图4.2.5斜杆最小内力限值计算图4.2.6塔架辅助杆件的承载能力应不低于所支撑主材内力的2%、斜杆内力的5%;塔架横隔杆的承载能力应不低于所支撑横杆内力的2%。4.3单管塔4.3.1单管塔可按悬臂压弯杆件计算,并应考虑竖向荷载因杆身变形产生的二次效应影响。4.3.2锥形单管塔的水平风荷载可分段计算,以分段中央高度的风荷载作为该段的平均风荷载,整塔的分段数不宜少于5,且每段长度不大于5m。4.3.3锥形单管塔的外壁坡度不大于2%时,应根据雷诺数Re按GB50135《高耸结构设计规范》进行横风向风振的验算。4.3.4单管塔高度不宜超过50m,超过50m时宜采用适当的振动控制技术以减小结构变形。.23:

    4.4.1拉线塔塔身的内力分析可按拉线节点处为弹性支承的连 续压弯杆件计算,并考虑拉线节点处的偏心弯矩;也可用梁索单元 或杆索单元有限元法计算。当塔身为格构式时,其刚度应考虑杆 身剪切变形后的抗弯刚度变化,其刚度应乘以折减系数,折减系 数可按式(4.4. 1)确定:

    入。一一弹性支承点之间杆身换算长细比,按本规范第5 条计算。

    4.4.2拉线塔的拉线可按一端连接于塔身的抛物线计算,拉

    有集中荷载时,可将集中荷载换算成均布荷载。 拉线的截面强度应按式(4.4.2)验算:

    式中:N一一拉线拉力设计值(N); A一一拉线的截面面积(mm?); f一拉线的抗拉强度设计值(N/mm)。 4.4.3拉线的初始应力应综合考虑杆体变形、内力和稳定以及拉 线承载力等因素确定,宜在100~200N/mm范围内选用。 4.4.4拉线塔应进行整体稳定验算,按杆身屈曲临界压力计算的 整体稳定安全系数不应低于2.0。 4.4.5拉线塔的拉线布置:平面上宜为互交120°的三个对称方 可,或互交90°的四个对称方向,拉线与水平面夹角宜为40°~60°。 4. 4. 6拉线塔高度不宜超过 40 m。

    5.1.1移动通信工程钢塔榄结构的构件和节点连接设计除了应 满足使用阶段的受力要求外,尚应考虑施工阶段的受力要求。 5,1.2结构构件和节点连接设计,应按承载能力极限状态的要 求,采用荷载基本组合和强度的设计值进行计算。 5.1.3攀登设施(如爬梯、爬钉等)应能承受至少1.0kN的施工 或检修集中活荷载;所有与水平面夹角不大于30°的构件,也应能 承受跨中1.0kN的检修荷载;此荷载不与其他荷载组合

    5.2.1结构构件的设计,应根据受力状态分别进行受弯、轴向拉 压等的强度计算以及整体稳定和局部稳定验算,具体计算应按 GB50017《钢结构设计标准》的有关规定进行,但塑性发展系数、 ,应取为1.0

    构件的长细比入不应超过下列规

    主材:入150 横杆、斜杆:入≤180,当内力小于杆件承载力的50%时, 入≤200; 辅助杆、横隔杆:入≤200; 受拉杆:入≤350。 施加预应力的拉杆,长细比不受限制。 杆两相邻拉线节点间杆身长细比宜符合下列规定: 格构式榄杆(换算长细比):入。≤100;

    入。应按表5.2.4计算。

    表5.2.4格构式构件换算长细比2m

    装修工艺、技术)缴板式组合构件的单肢长细比不应大于40

    ②缀条式轴心受压组合构件的单肢长细比入1,不应大于构件两方向长细比较大值 入max的0.7倍;缀板式轴心受压组合构件的单肢长细比入1,不应大于入max的0.5倍 (当入max<50时取入max=50)。 ③斜缀条与构件轴线间的倾角应保持在40°~70°范围内

    单管塔塔筒径厚比不宜大于250,除按GB50017《钢结构设计 标准》中压弯构件的有关公式进行强度和稳定验算外,尚应按下列 公式进行局部稳定验算:

    N M A:f. W.fh

    式中:f。圆形塔筒受压局部稳定强度设计值(N/mm); 圆形塔筒受弯局部稳定强度设计值(N/mm):

    装修施工组织设计 受弯局部稳定强度设计值fh:

    ....
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