許鵬

摘 要：伴隨著通訊鐵塔建設的飛速發(fā)展，城市土地成本越來越高，本著節(jié)約土地資源的基本原則和減少鐵塔基礎施工成本。同時也為鐵塔快速建站提供了一種新的方式，文章通過sap2000建模對鐵塔結構進行受力分析，同時結合鋼管樁基礎對鐵塔進行快速建站，達到一體化建站的目的。

關鍵詞：sap2000；鐵塔；鋼管樁

1 概述

1.1 工程概況和設計任務

1.1.1 工程名稱

35米0.45風壓湖北單管塔及塔用鋼管樁基礎設計

1.1.2 鐵塔及塔用鋼管樁基礎

本項目主要是設計在湖北地區(qū)35米0.45風壓的單管塔及其配套使用的鋼管樁基礎，以達到快速建站的目的。

其中景觀塔塔高35m。32米處安裝3付天線；29米處安裝3付天線；26米處安裝3付天線；天線迎風面積按0.8m2/付計。塔體采用Q345鋼板折彎為正12邊形，共分4個塔段，每個塔段長約10m。塔體采用Q345B鋼材，上口為Φ360X6，下口為Φ750X10鋼管。

此處的鋼管樁基礎由于缺少工程地質和水文地質資料的實測資料，目前只能按照1.2節(jié)中的假設進行設計，后期如有相關實測資料再進行更新。則得出鋼管樁長度為6m，直徑1m，厚度為14mm的Q345B的材料。

1.2 工程地質和水文地質資料

1.2.1 工程地質條件

第①層雜填土：主要由粘性土、碎石、砂等組成，局部含建筑及生活垃圾，層厚0.70～2.10 m。

第②層 粉質粘土：黃褐色，可塑-可塑偏硬狀態(tài)，中等壓縮性，厚度0.00～3.60m。

第③層 粉質粘土：黃褐、褐色可塑偏軟狀態(tài)，中等偏高壓縮性，局部高壓縮性布，厚度0.00～1.9m。

第④層 泥巖：紫紅色，強風化狀態(tài)，風化裂隙很發(fā)育，結構大部分破壞，巖芯碎塊狀，勘察揭露的最大厚度為2.00m。

1.2.2 水文地質條件

地下水的類型及埋藏、分布特點：勘察深度內，未見地下水。

地下水補給、排泄條件及動態(tài)變化：地下水主要補給來源為大氣降水補給，6～9月為豐水期，部分地段會形成上層滯水穩(wěn)定水面。

地下水與土的腐蝕性評價：根據地區(qū)經驗，地下水及土對砼和砼中的鋼筋有微腐蝕性。

1.2.3 巖土設計參數

2 方案設計

2.1 地基持力層的選擇

由工程地質條件知，鐵塔結構對地基壓力大，則地基容許承載力也應達到比較大的數值，排除用粉砂作為持力層的方案，第六層泥巖基本承載力為500kPa，選擇基本承載力達的500kpa的泥巖作為持力層。

2.2 荷載計算

根據提供的原始資料進行結構計算，對多種荷載組合下的結構進行了線彈性分析、反映結構自身特性的模特分析等，從而了解本工程的結構受力特點。

結構安全等級：二級

結構設計使用年限：50年

2.2.1 荷載及作用

（1）恒荷載

鋼結構自重由程序自動計算。

（2）活荷載

活荷載0.5kN/m2，活載不與雪荷載同時考慮。

（3）風荷載

基本風壓：0.45kN/m2。

（4）溫度作用

升溫荷載：+30℃

降溫荷載：-30℃

（5）裹冰荷載

輕覆冰區(qū)，基本裹冰厚度取5mm

（6）計算分析程序的選擇

一體化整體結構計算選用了Computers and Structures，Inc.研制開發(fā)的三維通用結構分析設計程序SAP 2000。

SAP 2000 應用范圍非常廣，主要試用于模型比較復雜的結構，體育場，工業(yè)建筑，發(fā)電站，輸電塔，網架等結構形式。

由于單管塔主要受力結構式鋼管，故根據本結構的特點，在分析時考慮結構的整體空間效應，結構整體計算分析選用了SAP2000。

2.2.2 內力計算

（1）計算模型采用空間三維實尺模型

其結構的計算模型的3D圖如下圖所示：

（2）主結構變形分析

主塔的橫向變形允許值應由風荷載標準組合控制，主塔在標準組合下的變形如下：

以風為主的荷載標準組合作用下：

頂部位移為0.476m，頂部高度35m，因此位移比為476mm< 1/40h=1/40*35000=875mm，滿足標準組合下對水平位移限制的要求。

水平轉角很小，接近于零，滿足規(guī)范要求。

（3）桿件結構強度驗算

各荷載基本組合下的結構桿件應力比如下列圖所示：

整個結構桿件的應力比在0.85以下，構件具有一定的安全儲備。通過上面圖例的顯示，結構桿件的承載力滿足要求，結構具有一定的安全儲備。

（4）基底支座反力

基底總反力如下表所示：

2.3 基礎類型的比選

2.3.1 選定樁基類型

考慮樁基為鋼管樁，無承臺，采用機械打入式。

2.3.2 選擇樁材與樁徑

）

（1）樁身采用Q345B鋼管。

（2）設計樁徑采用d=1m。

（3）畫出土層分布圖如圖2所示，選用W3砂巖作為持力層，取樁長l=6m。樁底標高0m。