WO2013143230A1 - 铁塔 - Google Patents

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WO2013143230A1
WO2013143230A1 PCT/CN2012/077342 CN2012077342W WO2013143230A1 WO 2013143230 A1 WO2013143230 A1 WO 2013143230A1 CN 2012077342 W CN2012077342 W CN 2012077342W WO 2013143230 A1 WO2013143230 A1 WO 2013143230A1
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tower
iron
trapezoidal
curve
iron tower
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刘海军
章小蓉
刘承文
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中兴通讯股份有限公司
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials
    • E04H12/08—Structures made of specified materials of metal
    • E04H12/10—Truss-like structures

Definitions

  • the present invention relates to the field of communication and engineering machinery technology, and in particular to an iron tower.
  • Current tower designs include communication towers and transmission towers.
  • the structure is usually a truss structure, but the truss structure can only bear the axial force, and the bending moment is very unfavorable to the structure of the whole tower, so it is necessary to find a way to eliminate the influence of the bending moment.
  • Theoretical studies have shown that bending moments can be effectively reduced or eliminated by changes in structural shape.
  • the communication tower is mainly affected by horizontal wind loads. In theory, it can be simplified to a cantilever beam structure subjected to uniform loads.
  • the bending moment diagram of the cantilever beam structure is a quadratic curve. If the structure shape can also form a A quadratic curve with the same bending moment curve (in the opposite direction) will eliminate the effect of bending moment on the structure.
  • the design idea of the existing tower is to approximate the quadratic curve by using two or three straight lines with different slopes. As shown in Fig. 1, the A, B and C regions in the figure are the fold lines composed of three straight segments with different slopes. . Although this design reduces the influence of bending moment on the structure to a certain extent, the difference between the fold line and the curve is still large, and the uncompensated bending moment acts on the truss structure, so that the internal force of the truss structure becomes larger.
  • the present invention provides an iron tower to solve at least the problem that the bending moment that the iron tower fails to cancel in the related art acts on the truss structure, so that the internal force of the truss structure becomes large.
  • an iron tower wherein a tower body of the iron tower is sequentially connected by a plurality of ladder tower segments, each of the ladder tower segments having a different slope such that an outer contour line of the tower body is A multi-fold line composed of a plurality of straight line segments, wherein the multi-fold line approximates a quadratic curve, and the quadratic curve coincides with a bending moment curve of the tower subjected to horizontal load.
  • the angle between the columns of each adjacent two trapezoidal tower segments is the same, such that the polyline is approximated by a circular curve.
  • adjacent ladder tower segments are connected by a steel-clad steel, wherein the cladding steel has the same fire angle.
  • the slope of the trapezoidal tower section located on the lower side between adjacent trapezoidal tower sections is smaller than the slope of the trapezoidal tower section located on the upper side.
  • each of said ladder tower segments has a height of 5 meters.
  • the steel cladding is connected in at least one of the following: a bolted connection, a welded joint and a rivet joint.
  • the iron tower is a communication tower or a transmission tower.
  • FIG. Improperly qualified 1 is a schematic view of an iron tower structure according to the related art
  • FIG. 2 is a schematic view showing the structure of an iron tower according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a partial structural schematic view of an iron tower structure according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an iron tower (one of a communication tower or a transmission tower) based on the problem that the bending moment that the iron tower fails to cancel in the related art acts on the truss structure, so that the internal force of the truss structure becomes large.
  • the structure is schematically shown in FIG. 2, wherein the tower body of the tower is formed by sequentially connecting a plurality of ladder tower segments, and each ladder tower segment has a different slope so that the outer contour line of the tower body is composed of a plurality of straight line segments.
  • the multi-fold line wherein the multi-fold line approximates a quadratic curve, and the quadratic curve coincides with the bending moment curve of the tower subjected to the horizontal load.
  • the embodiment adopts a structure in which the tower sections of the tower body are divided into multiple fold lines, and solves the problem that the bending moment which the iron tower fails to cancel in the related art acts on the truss structure, and the internal force of the truss structure becomes large. and then The contour of the tower body structure is used to offset the influence of the overall horizontal load bending moment of the structure, and the characteristics of the truss structure are fully utilized, the material is reduced, and the cost is low.
  • Figure 2 shows the tower 1 of the tower and its final structural contour 4.
  • each tower section of the iron tower is a trapezoidal tower section with different slopes, and the multi-fold lines formed by the straight lines of different slopes (that is, the tower columns of the tower section) can be Infinitely approaching a quadratic curve.
  • the angle 5 between adjacent ladder segments 2 can be set to be the same, and the polyline will infinitely approximate the arc curve. If the formed polyline is infinitely close to a quadratic curve, the quadratic curve is in agreement with the theoretically calculated bending moment curve.
  • the iron tower adopting the above structure is optimized in structure, the structure of the tower body is simple, the material section is small, and the cost is low. If the polyline is optimized so as to approach the arc curve infinitely, then the angle 5 between each trapezoidal tower section 2 is the same, and the cladding 3 between the trapezoidal tower sections 2 can be used universally.
  • the slope of the trapezoidal tower section 2 located on the lower side is smaller than the slope of the trapezoidal tower section 2 located on the upper side.
  • the angles 5 between the trapezoidal tower sections 2 are the same, the cladding angle of the cladding steel 3 is uniform, which is easier to process, and the overall structure is more versatile.
  • the communication tower is composed of a plurality of trapezoidal tower sections, and the adjacent ladder tower sections are connected by a steel clad, wherein the connection manner may be bolt connection, welding, or rivet connection.
  • the multi-fold line is optimized, so that the outer contour of the tower formed by the tower-column connection is infinitely approximated to the arc curve, wherein the curve is consistent with the horizontal load bending moment curve of the tower body.
  • the tower of the communication tower is divided into sections of equal height of 5 meters (according to actual requirements, it can be divided according to different heights, or a section of towers can be divided into several small towers, so that each small tower is also set at the same time.
  • Polyline of course, a polyline is just one of the cases. It can also be connected to a line segment with the same slope.) Connect the points to form a polyline as the starting reference point for each ladder segment.
  • the utility model provides a communication tower with a contour profile of a multi-fold line, and specifically, a structural contour shape infinitely approximating a quadratic curve Or the arc-shaped communication tower, the above curve can be infinitely close to the theoretical bending moment curve of the tower body overall structure, basically eliminating the influence of the bending moment on the tower body structure, so that the tower body structure is better stressed, the material is more economical, and the cost is lower.

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Abstract

一种铁塔，其中塔身（1）由多个梯形塔段（2）连接而成，每个梯形塔段（2）具有不同的斜率使得塔身（1）的外轮廓线为一条由多个直线段组成的多折线，该多折线近似于一条二次曲线，二次曲线与铁塔受水平载荷作用的弯矩曲线吻合。

Description

铁塔 技术领域 本实用新型涉及通信和工程机械技术领域， 具体而言， 涉及一种铁塔。 背景技术 目前的铁塔设计包括通信铁塔和输电铁塔。 对于现行的通信铁塔， 其结构通常是 桁架结构， 但桁架结构只能承受轴力， 而弯矩对整个铁塔的结构是非常不利的， 因此 需要想办法来消除弯矩的影响。 理论研究表明， 通过结构形状的变化可以有效降低或 消除弯矩。 目前， 通信铁塔主要受水平风荷载的作用， 在理论上可以简化为受均布荷 载作用的悬臂梁结构， 悬臂梁结构的弯矩图是一条二次曲线， 如果能够使结构外形也 形成一条与理论弯矩曲线相同 (方向相反)的二次曲线， 将能够消除弯矩对结构造成的 影响。 现有铁塔的设计思想是采用不同斜率的两到三条直线组成折线来近似模拟二次曲 线， 如图 1所示， 图中的 A、 B和 C区域分别是不同斜率的三条直线段组成的折线。 这种设计虽然在一定程度上降低了弯矩对结构的影响， 但是由于折线与曲线的差异仍 然较大， 未能抵消的弯矩作用在桁架结构上， 使得桁架结构的内力变大。 进一步的， 铁塔相应的需要加大材料截面， 从而使整个铁塔的成本较高。 实用新型内容 本实用新型提供了一种铁塔， 以至少解决相关技术中的铁塔未能抵消的弯矩作用 在其桁架结构上， 使得桁架结构的内力变大的问题。 根据本实用新型的一个方面， 提供了一种铁塔， 所述铁塔的塔身由多个梯形塔段 依次连接而成， 每个梯形塔段具有不同的斜率使得所述塔身的外轮廓线为一条由多个 直线段组成的多折线， 其中， 所述多折线近似于一条二次曲线， 所述二次曲线与所述 铁塔受水平载荷作用的弯矩曲线相吻合。 优选地， 每相邻两个梯形塔段的塔柱之间的夹角均相同， 使得所述多折线近似于 圆弧曲线。 优选地， 相邻梯形塔段通过包钢连接， 其中， 所述包钢的火曲角度相同。 优选地， 相邻梯形塔段间， 位于下侧的梯形塔段的斜率小于位于上侧的梯形塔段 的斜率。 优选地， 每个所述梯形塔段的高度均为 5米。 优选地， 所述包钢的连接方式至少包括以下之一： 螺栓连接， 焊接和柳钉连接。 优选地， 所述铁塔为通信铁塔或输电铁塔。 通过本实用新型， 采用了将塔身的各塔段分成多折线的方式进行架构， 解决了相 关技术中的铁塔未能抵消的弯矩作用在其桁架结构上， 使得桁架结构的内力变大的问 题， 进而利用塔体外形结构轮廓抵消结构整体水平荷载弯矩的影响， 充分发挥桁架结 构的特点， 用材减少， 成本低。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型， 并不构成对本实用新型的 不当限定。 在附图中： 图 1是根据相关技术的铁塔结构示意图； 图 2是根据本实用新型实施例的铁塔结构示意图； 以及 图 3是根据本实用新型实施例的铁塔结构的局部结构示意图。 具体实施方式 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。 需要说明的是， 在不冲 突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 基于相关技术中的铁塔未能抵消的弯矩作用在其桁架结构上， 使得桁架结构的内 力变大的问题， 本实用新型提供了一种铁塔（为通信铁塔或输电铁塔中的一种）， 其结 构示意如图 2所示， 其中， 铁塔的塔身由多个梯形塔段依次连接而成， 每个梯形塔段 具有不同的斜率使得塔身的外轮廓线为一条由多个直线段组成的多折线， 其中， 多折 线近似于一条二次曲线， 二次曲线与铁塔受水平载荷作用的弯矩曲线相吻合。 本实施例采用了将塔身的各塔段分成多折线的方式进行架构， 解决了相关技术中 的铁塔未能抵消的弯矩作用在其桁架结构上， 使得桁架结构的内力变大的问题， 进而 利用塔体外形结构轮廓抵消结构整体水平荷载弯矩的影响，充分发挥桁架结构的特点， 用材减少， 成本低。 图 2示出了铁塔的塔身 1和其最终组成的结构轮廓线 4。 图 3示出了塔身 1的部 分结构示意， 其中， 梯形塔段 2之间通过包钢 3连接， 连接后使相邻梯形塔段 2之间 (包钢 3处） 都形成夹角 5 (该夹角 5可以相同， 也可以不同）， 最终形成图 2中塔身 1的整体， 并有如结构轮廓线 4的轮廓外形。 结构轮廓线 4是一条多折线， 按照本实用新型提供的技术方案， 铁塔每个塔段都 是不同斜率的梯形塔段， 这些不同斜率的直线 （即塔段的塔柱） 形成的多折线可以无 限逼近一条二次曲线， 在较优的情况下， 可以将各相邻梯形塔段 2之间的夹角 5设置 为相同， 则该多折线将无限逼近圆弧曲线。 若形成的该多折线无限接近一条二次曲线， 则该二次曲线是与理论计算的弯矩曲 线吻合的。 采用上述结构的铁塔与现有技术相比， 结构受力优化， 塔身结构简单， 并 且材料截面小， 成本较低。 若该多折线优化以使之无限逼近圆弧曲线， 则这种情况下每个梯形塔段 2之间的 夹角 5均相同， 梯形塔段 2之间的包钢 3都能够通用。 根据实际需要， 相邻梯形塔段 2间， 位于下侧的梯形塔段 2的斜率小于位于上侧的梯形塔段 2的斜率。 进一步的， 因为各梯形塔段 2之间夹角 5相同， 所以包钢 3火曲角度一致， 更易于加工， 使整体 结构通用性更高。 下面结合图 2、 图 3将上述铁塔为通信铁塔的情况进行说明。 该通信铁塔由多个梯形塔段组成， 相邻梯形塔段通过包钢连接， 其中， 连接方式 可以为螺栓连接、 焊接、 或者铆钉连接等。 实施过程中对多折线进行优化， 使塔柱连 线构成的塔体外轮廓线无限逼近圆弧曲线， 其中， 该曲线与塔体所受水平荷载弯矩曲 线一致。 将通信铁塔的塔柱按照等高度 5米一段划分 （按实际要求， 可以按不同的高度进 行划分， 也可以将一段塔柱分成多个小段塔柱， 使各个小段塔柱在设置时也为多折线， 当然， 多折线只是其中的一种情况， 也可以为斜率相同的线段连接而成）， 将各个点连 接起来形成多折线， 作为每个梯形塔段的起始基准点。 因为其结构轮廓线近似圆弧曲 线， 所以相邻梯形塔段之间的夹角相同， 这样， 在进行铸造时， 包钢的火曲角度就可 以设置成相同， 以达到包钢通用的目的。 从以上的描述中， 可以看出， 本实用新型实现了如下技术效果： 本实用新型提供一种结构轮廓外形为多折线的通信铁塔， 具体的说， 是一种结构 轮廓外形无限逼近二次曲线或圆弧曲线的通信铁塔， 上述曲线能够与塔体整体结构理 论弯矩曲线无限接近， 基本消除弯矩对塔体结构的影响， 使得塔体结构受力较佳， 材 料较省， 成本较低。 以上仅为本实用新型的优选实施例而已， 并不用于限制本实用新型， 对于本领域 的技术人员来说， 本实用新型可以有各种更改和变化。 凡在本实用新型的精神和原则 之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种铁塔， 所述铁塔的塔身由多个梯形塔段依次连接而成， 每个梯形塔段具有 不同的斜率使得所述塔身的外轮廓线为一条由多个直线段组成的多折线，其中， 所述多折线近似于一条二次曲线， 所述二次曲线与所述铁塔受水平载荷作用的 弯矩曲线相吻合。
2. 根据权利要求 1所述的铁塔， 其中， 每相邻两个梯形塔段的塔柱之间的夹角均 相同， 使得所述多折线近似于圆弧曲线。
3. 根据权利要求 2所述的铁塔， 其中， 相邻梯形塔段通过包钢连接， 所述包钢的 火曲角度相同。
4. 根据权利要求 3所述的铁塔， 其中， 相邻梯形塔段间， 位于下侧的梯形塔段的 斜率小于位于上侧的梯形塔段的斜率。
5. 根据权利要求 4所述的铁塔， 其中， 每个所述梯形塔段的高度均为 5米。
6. 根据权利要求 5所述的铁塔， 其中， 所述包钢的连接方式至少包括以下之一： 螺栓连接， 焊接和柳钉连接。
7. 根据权利要求 1至 6中任一项所述的铁塔， 其中， 所述铁塔为通信铁塔或输电 铁塔。
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