鋼塔的米式腹桿

金 振 鵬

(中通鐵塔(北京)工程質(zhì)量檢測中心有限公司，北京 100000)

鋼塔的米式腹桿

金 振 鵬

(中通鐵塔(北京)工程質(zhì)量檢測中心有限公司，北京 100000)

介紹了鋼管塔架米式腹桿體系的產(chǎn)生，對鋼塔米式腹桿用鋼量少、結(jié)構(gòu)架簡潔、穩(wěn)固、高空作業(yè)方便、安全等特點進行了闡述，并分析了不宜采用該腹桿體系的一些建筑情況，為相關(guān)設(shè)計人員提供了參考。

鋼塔，米式腹桿，結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性

鋼自立塔的剛性腹桿體系，其用鋼量約占主體結(jié)構(gòu)總用鋼量的40%以上，合理選擇和設(shè)計腹桿體系，不僅有益于經(jīng)濟效果，而且有利于塔架的受力性能和建筑美觀。

1984年，在考慮我國縣級電視規(guī)劃時，對于高于100 mm的自立塔鋼管結(jié)構(gòu)，采用什么樣的腹桿體系，進行了比較分析。最后將傳統(tǒng)的交叉斜桿形式(如圖1所示)作了修改，即將原作為副橫桿的位置改設(shè)為主橫桿，而省去了上下主橫桿，這就是以后一直采用的鋼管塔架米式腹桿體系(見圖2)。這種腹桿體系的鋼塔遍及全國百余座，經(jīng)十多年來的運行實踐，證明是一種經(jīng)濟合理、安全可靠的塔架結(jié)構(gòu)方案。

米式腹桿實質(zhì)上也是屬于剛性交叉腹桿體系，其結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)的交叉斜桿有差別，僅是橫桿位置咫尺之差。但是，效益顯著，主要有以下幾個特點：

1)在未增設(shè)輔助桿的情況下，降低了塔架所有桿件的長細比，減小了桿件的截面積，既充分發(fā)揮了材料的強度作用，又減少了整個結(jié)構(gòu)物的風(fēng)阻，因而大大降低了塔架的用鋼量。

2)在塔架坡度改變處省去了桿件。按傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計規(guī)范，塔面坡度改變處不僅需要設(shè)置橫桿，而且必須設(shè)置橫膈。根據(jù)整體空間桁架結(jié)構(gòu)計算分析，對于剛性交叉斜桿塔架，其平截面突變處相當(dāng)于設(shè)置橫膈的作用。實踐證明，塔架坡度改變處省去桿件后，仍能保證塔身平截面的穩(wěn)定和塔柱良好的工作條件。因此，米式腹桿體系形式新穎而受力合理，結(jié)構(gòu)架簡潔而不失穩(wěn)固。

3)橫桿設(shè)在兩根斜桿的交接處，便于安裝構(gòu)件。因為鋼管結(jié)構(gòu)的交叉斜桿，按傳統(tǒng)構(gòu)造，兩根斜桿中必須有一根是分段的，在一根通長的斜桿上安裝另一根分段的斜桿，高空作業(yè)比較困難。而米式腹桿可先安裝通長的橫桿，然后在水平的橫桿上再安裝分段的斜桿，這樣高空操作或移動要安全和方便很多。

4)在規(guī)劃方案中，將塔架各節(jié)間所有桿的交叉斜桿均設(shè)計成正交90°，大大簡化并統(tǒng)一了節(jié)點構(gòu)造。把各節(jié)間斜桿的角度變化轉(zhuǎn)換為各節(jié)間塔柱的線距變化，既方便了設(shè)計，也有利于制造。

5)為保證米式腹桿在平面外的穩(wěn)定性，塔架橫膈設(shè)置于腹桿的交接處，這種橫膈能保證塔架中間有足夠的空間，便于設(shè)置電梯井道、走梯及其圍護結(jié)構(gòu)。如果剛性腹桿在平面外的細長比不大、穩(wěn)定系數(shù)不小的情況下，不一定都要設(shè)置橫膈。從保證塔架平截面的穩(wěn)定和塔柱的良好的工作條件考慮，按剛性交叉斜桿設(shè)計的塔架，可以不設(shè)置橫膈。根據(jù)空間桁架結(jié)構(gòu)計算分析，這種情況橫膈內(nèi)力很小，有無設(shè)置橫膈，對塔架個桿件的內(nèi)力影響不大，并且對塔架頂部的總位移的影響也較小。因此，在提高腹桿截面剛度所需用料要比設(shè)置橫膈少的情況下，寧可不設(shè)置橫膈。因為塔架結(jié)構(gòu)增設(shè)構(gòu)件不僅增加用鋼量，也增加設(shè)計、制造和安裝等的工作量。當(dāng)然，若工藝上需要，如設(shè)置電梯、走梯等，設(shè)置橫膈，提供支承是必要的。

米式腹桿體系是針對鋼管腹桿設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式，上述優(yōu)點并非所有結(jié)構(gòu)都能體現(xiàn)。如角鋼結(jié)構(gòu)，尤其塔架不高的情況，就不宜采用這種腹桿體系。角鋼結(jié)構(gòu)交叉斜桿通?？梢哉唇徊嬖O(shè)置，無須截斷，如果采用米式腹桿，交接處就要增加節(jié)點板，同時，為保證腹桿在平面外的穩(wěn)定性，此處尚需增設(shè)橫膈，這樣，既增加了用料，又增加了擋風(fēng)面積，還增加了結(jié)構(gòu)負荷，結(jié)果，勢必增加整個塔架的造價。如果采用米式腹桿的目的是為了減少桿件的長細比，但是由此增加的用鋼量卻超過增加桿長截面積所需的用料，那么就不如采用傳統(tǒng)的交叉斜桿形式，或采用其他腹桿體系，否則就達不到預(yù)期的效果，至少不能稱為“最佳方案”。當(dāng)然，具體情況尚要具體分析。

TheMitypewebmemberofsteeltower

JINZhen-peng

(ZhongtongIronTower(Beijing)EngineeringQualityDetectionCenterCo.,Ltd,Beijing100000,China)

This paper introduced the production of steel pipe Mi type web member system, elaborated the less steel used amount, simple structure, stable, convenience high altitude operation, security and other characteristics of Mi type web member of steel tower, and analyzed some construction situation unfavorable use of the web member system, provided reference for related design personnel.

steel tower, Mi type web member, structure, stability

1009-6825(2014)33-0027-01

2014-09-17

金振鵬(1978- )，男，工程師

TU323

：A