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塔桅结构是一种高度相对于横截面尺寸很大,水平风荷载起主要作用的自立式结构。目前,电视塔、输电线路塔、微波信号传输塔、导航塔等各种适应工程应用的塔架蜂拥而起,使得塔架结构的研究被提上日程。经过一个多世纪的研究,有关塔架结构所在地区粗糙度问题、风的力学理论、风振控制以及可靠性方面都有了比较丰硕的成果。但是对于塔架的研究远远比不上其结构形式及功能多样化的需求,使得根据以往研究得到的高耸结构设计规范对于许多造型独特的塔架结构不能提供准确的参考依据。在这种情况下,对独特造型铁塔进行设计研究,寻求方便可靠的分析方法,以便为以后的铁塔设计提供依据和参考就显得尤为重要。 本论文就是对一结构和造型都非常独特的,应用于实际工程的组合高耸塔架结构——微波移动通讯铁塔进行设计研究的。论文用三种不同的方法:一般风荷载算法、风洞实验方法、有限元分析法,进行了选择风荷参数的结构设计和较为全面的应力分析校核。采用了满应力方法对其进行主体结构材料的局部优化。提出了可供参考的选取组合结构风荷载风荷影响系数方法。 首先运用传统风荷载计算的方法,结合本文的组合结构的特殊情况,以高耸结构设计规范为参考,参照风荷载理论选定了影响该组合结构风荷载的风荷参数,并依据一般塔架算法(简化悬臂梁法)计算出了与底座连接处断面(最危险截面,距塔底6米段)的轴力和弯矩,同时对此处进行了应力分析和可靠性校核。为验证风荷参数的选择是否与实际情况相符,本论文对铁塔进行了风洞实验,实验按照初步设计和计算的材料结构建立模型,从三个不同风向角进行实验,从而确定风荷系数选择的正确性;最后用空间杆系单元有限元法对该铁塔进行全面分析和直观的结果输出显示,并用一已经使用的铁塔结构验证该有限元算法,为铁塔设计开辟了更直观、方便的分析方法。通过满应力的局部材料优化,明显减轻了材料的自重,为设计提供了依据,降低了造价。