角钢通信铁塔结构自振特性分析及应用
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中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ １ ． ３ 文献 标 识 码 ： Ａ
角钢通信铁塔（ 角钢塔 ） 是现在常用 的一种通信铁塔肜 式。其 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 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。 工艺简单 ； 另一方面 ， 角钢塔 的桁架 式结构 由杆 件组成 ， 运输和 安 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 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
构风荷载作用计算 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 ０
５ Ｏ
５
０
３ ５ ０ ０
４ ０ ０ ｏ ４ ６ ０ ｏ ５ ５ ０ ｏ ６４ ０ ０ ７ ５ ０ ｏ Ｌ １ ２ ５ ×１ ０
Ｌ ｌ ２ ５ ×１ ０ Ｌ １ ４ ０ ×１ ２ Ｌ １ ４ ０ ×１ ２ Ｌ ｌ ６ ｏ ×１ ４ Ｌ １ ６ ０ ×１ ４
充混凝土的变形规律 ， 并将 试 验结果 与数值 分析结 果进 行 比较 ，
得出结论 ， 用有 限元模拟试验是 可行 的 ， 其误 差较小 ， 可 以较好地 保证准确性。 参考文献 ：
［ １ ］ 任启辉． Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ７ ． ０工程 分析 实例详 解［ Ｍ］ ． 北京 ： 人 民邮电
的模 型进 行参 数分析 ， 计算了在不同参 数下角钢塔的基本 自振周期和 自振特 性 ， 并通过 ３ Ｄ ３ Ｓ模型计算 结果拟合 出估 算角钢通信
铁塔 结构 的基 本 自振周期的实用计算公式 ， 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 ， 实用计算公式
图 ３ 单向受力试件 的混凝土荷载一 应变有限元结果 出版 社 ． ２ ０ ０ ３ ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ０ ２ 作者简介 ： 秦柯非 （ １ ９ ７ ０ 一） ， 男， 高 级 工 程 师
第
９卷 第 １３ ２ ０ ｆ
－
霄
秦 柯 非 ： 角 钢 通 信 铁 塔 结 构 自 振 特 性 分 析 及 应 用
・
２ ６・
第３ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 １月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｉ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ３９ Ｎｏ ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ ｌ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ２ ６ — ０ ３
表１ 塔身各标 高对应 的边长和塔柱型号
塔身标高／ ｍ
５ ７ ５ ２ ４ ７ ４ ２ ３ ７ １ ５ ０ ０
・ ２ ７ －
边长／ ａ ｒ ｍ 塔柱型号
Ｌ ８ ０ ｘ ６
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
角 钢 通 信 铁 塔 结 构 自振 特 性 分 析 及 应 用
秦 柯 非
（ 中钢 集团工程设计研究院有限公司石 家庄设计院塔桅分院 ， 河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ２ １ ）
摘
要： 利用三维钢结构软件 ３ Ｄ ３ Ｓ分析 了角钢通信铁塔结构 的 自振特性 ， 根 据实际应 用的塔形模拟不 同高度和不 同外平台数 量
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 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
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 塔的实际应用中仍 占有重要的位置。
本 文采用试 验结果 分析及 数值 分析 两种方法 分析 了四个 圆 柱钢管混凝土梁柱节点模型在单 向、 双向两种加 载情况下 的柱填
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ｌ ５ １ Ｏ
２ ｌ ０ ｏ
２ ５ ０ ０ ３ ｏ Ｄ ０
Ｌ （ ｝ ｏ×８
Ｌ １ ｏ ０ ×８ Ｌ １ ｏ Ｄ ×８
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２ ０ ｌ ５ １ ０ ５ ０
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１ ５ １ ０ ５ Ｏ
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１ ０ ５ ０
１ 对角 钢塔 的 参数 选择 和 ３ Ｄ ３ Ｓ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 ３ ７ ｍ～ ５ ７ ｉ ｎ之问 。低于 ３ ５ １ ２ １ 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 ， ５ ７ １ １ １ 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
的设计过程 中并不起控制作用。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
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３ ５
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１ ７ ０ ０
ｌ ９ ０ ０
Ｌ Ｓ ０×６
Ｌ ９ ０ ×８
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３ ０
２ ５ ２ ０
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角钢通信铁塔（ 角钢塔 ） 是现在常用 的一种通信铁塔肜 式。其 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 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。 工艺简单 ； 另一方面 ， 角钢塔 的桁架 式结构 由杆 件组成 ， 运输和 安 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 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
构风荷载作用计算 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 ０
５ Ｏ
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４ ０ ０ ｏ ４ ６ ０ ｏ ５ ５ ０ ｏ ６４ ０ ０ ７ ５ ０ ｏ Ｌ １ ２ ５ ×１ ０
Ｌ ｌ ２ ５ ×１ ０ Ｌ １ ４ ０ ×１ ２ Ｌ １ ４ ０ ×１ ２ Ｌ ｌ ６ ｏ ×１ ４ Ｌ １ ６ ０ ×１ ４
充混凝土的变形规律 ， 并将 试 验结果 与数值 分析结 果进 行 比较 ，
得出结论 ， 用有 限元模拟试验是 可行 的 ， 其误 差较小 ， 可 以较好地 保证准确性。 参考文献 ：
［ １ ］ 任启辉． Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ７ ． ０工程 分析 实例详 解［ Ｍ］ ． 北京 ： 人 民邮电
的模 型进 行参 数分析 ， 计算了在不同参 数下角钢塔的基本 自振周期和 自振特 性 ， 并通过 ３ Ｄ ３ Ｓ模型计算 结果拟合 出估 算角钢通信
铁塔 结构 的基 本 自振周期的实用计算公式 ， 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 ， 实用计算公式
图 ３ 单向受力试件 的混凝土荷载一 应变有限元结果 出版 社 ． ２ ０ ０ ３ ．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ０ ２ 作者简介 ： 秦柯非 （ １ ９ ７ ０ 一） ， 男， 高 级 工 程 师
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９卷 第 １３ ２ ０ ｆ
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秦 柯 非 ： 角 钢 通 信 铁 塔 结 构 自 振 特 性 分 析 及 应 用
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第３ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 １月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｉ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ３９ Ｎｏ ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ ｌ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ２ ６ — ０ ３
表１ 塔身各标 高对应 的边长和塔柱型号
塔身标高／ ｍ
５ ７ ５ ２ ４ ７ ４ ２ ３ ７ １ ５ ０ ０
・ ２ ７ －
边长／ ａ ｒ ｍ 塔柱型号
Ｌ ８ ０ ｘ ６
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
角 钢 通 信 铁 塔 结 构 自振 特 性 分 析 及 应 用
秦 柯 非
（ 中钢 集团工程设计研究院有限公司石 家庄设计院塔桅分院 ， 河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ２ １ ）
摘
要： 利用三维钢结构软件 ３ Ｄ ３ Ｓ分析 了角钢通信铁塔结构 的 自振特性 ， 根 据实际应 用的塔形模拟不 同高度和不 同外平台数 量
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 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
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 塔的实际应用中仍 占有重要的位置。
本 文采用试 验结果 分析及 数值 分析 两种方法 分析 了四个 圆 柱钢管混凝土梁柱节点模型在单 向、 双向两种加 载情况下 的柱填
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ｌ ５ １ Ｏ
２ ｌ ０ ｏ
２ ５ ０ ０ ３ ｏ Ｄ ０
Ｌ （ ｝ ｏ×８
Ｌ １ ｏ ０ ×８ Ｌ １ ｏ Ｄ ×８
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１ 对角 钢塔 的 参数 选择 和 ３ Ｄ ３ Ｓ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 ３ ７ ｍ～ ５ ７ ｉ ｎ之问 。低于 ３ ５ １ ２ １ 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 ， ５ ７ １ １ １ 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
的设计过程 中并不起控制作用。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
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