输电塔风荷载计算

输电塔架风荷载计算

1.输电塔基本信息

本输电塔架的塔身为干字型方形塔架，总高53.5m，地处B类地区，离地10m高处的风速为33m/s，整个塔身沿高度方向分为11个风荷载计算段。

图1 塔身立面图

2.风荷载计算

2.1投影面积的计算

不考虑塔身迎风面的倾斜度，将塔身分段投影到迎风面计算净面积，根据所给角钢以及圆钢管的尺寸，计算投影面积，并计算出塔身轮廓所围的面积，以便计算每一段的挡风系数。 2.2基本风压

基本风压是以当地比较空旷平坦的地面上离地 10m 高统计所得的50年一遇 10min 平均最大风速为标准，近似计算如下：

22

2

00330.68/16001600v w kN m ===

2.3 体形系数的计算 塔架体型系数s μ如下计算

??

?

??+++=角钢、钢管混合

钢管

角钢)1(1.1)

1(8.0)1(3.1s ηηημ

η——背风面风荷载降低系数。

故各塔架段的体形系数按上式计算可得表1

表1 体型系数的计算

2.4 顺风向风振系数

由于塔形为干字型，而且高度小于75m ，故干字型塔架一阶自振周期：

10.0390.657T s ===

故塔架的第一阶自振频率1f 为: 11

1

1.52f Hz T == 塔架一阶振型系数如下计算:

44

3221346)(H z H z H z z +-=

φ

对于一般竖向悬臂型结构，例如高层建筑和构架、塔架、烟囱等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响。z 高度处的风振系数z β可按下式计算

210121R B gI z z ++=β

式中g 为峰值因子，可取2.5；10I 为10m 高名义湍流强度，对应B 类地面粗糙度，可取0.14；R 为脉动风荷载的共振分量因子；z B 为脉动风荷载的背景分量因子。

R =

11305

f x x =

>

w k 地面粗糙度对B 类地面粗糙度分别取1.0；1ζ结构阻尼比，对钢结构可取0.01。

11()()x z

a z z H z B k z ρρφμ=

z ρ——脉动风荷载竖直方向相关系数；

0.795z ρ== x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数，本算例此相关系数可取1x ρ=。

其中k=0.910，a1=0.218。

表2 风振系数的计算

2.5 风压沿高度变化系数

风随着离地面的高度的变化而变化，故在不同高度的地方，风速不同，故要

考虑风沿高度变化系数。对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按规范所给表确定。

地面粗糙度可分为A 、B 、C 、D 四类：

A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；

C 类指有密集建筑群的城市市区；

D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 表略

2.6 风荷载计算和基底弯矩

最后根据塔架各分段风荷载标准值如下：

i z z s A w w 0k βμμ=

0w ——基本风压（kN/m 2），1600/2

100v w =，10v 为10m 高风速（m/s ）；

i A ——各分段杆件投影面积之和（m 2）。

不考虑结构迎风面宽度沿高度变化的修正系数B θ和v θ。

表3 风荷载和塔底弯矩计算

其中风荷载标准值考虑节点板和辅助材等，迎风面增大系数取1.4。产生的荷载简化为集中荷载作用于各塔段的中点部位。

由表3的计算结果可知风荷载在塔架基底产生弯矩为6181.42kN·m。