周口市广播电视发射塔结构设计关键问题分析_周露

板采用檩条 + 钢板 + 混凝土组合楼板。相较普通混 凝土楼板， 该楼板自重较轻， 有利于减轻结构自重，
2 减小地震作用。塔楼设备间活荷载取 7kN / m ， 在考 虑承载能力及变形等诸多原因下， 塔楼塔楼外柱， 对于承 受竖向荷载作用不大， 其主要作用在于联系各层主 梁， 共同工作协调变形。 塔座为地上三层（ 局部四层 ） ， 采用钢框架结构 。 ， 体系 基础采用钻孔灌注桩 独立承台加连梁。 2. 2 巨型框架节点优化 空间桁架柱与空间桁架梁构成了塔体的巨型 空间框架 ， 桁架柱与桁架梁的连接处 ， 在水平荷载 作用下 ， 有较大的弯矩 ， 为提高梁柱连接部位的抗 弯刚度 ， 增加了类似加腋的斜杆 ， 如图 2 所示 。 该 斜杆对塔架的整体抗侧刚度及连接处桁架杆件的 受力有很 大 的 影 响 。 分 别 计 算 了 在 50 年 一 遇 基 x 向风作用下 ， 本风压下 ， 有斜杆和无斜杆两种情 况下 ， 塔体的变形值 ， 计算结果见表 1 。 计算结果 表明 ， 该处斜杆增加了塔体的整体刚度 ， 减小了塔 体在水平荷载作用下的变形值 。 在其他构件布置 形式及截面均保持一致的情况下 ， 取消该斜杆后 ， 桁架柱与桁 架 梁 相 交 处 的 桁 架 腹 杆 ， 应力水平明 显增高 ， 部分桁架柱腹杆应力比达到 0. 9 以上 ， 表 明通过增设加腋斜杆可很好地改善梁柱连接处杆 件的受力状态 。
图2 塔体剖面图（ 横膈平面）
接板 ， 在满 足 受 力 及 构 造 要 求 下 ， 可 适 当 放 长， 避 免与主要杆件的干扰 。
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建
筑
结
构
2017 年
元软件 SAP2000 对其进行模态分析和谱分析， 从而 研究其动力特性和地震反应。 3. 2. 1 计算模型及模态分析 计算模型采用空间杆系， 所有塔架柱、 天线柱均 为刚性杆， 模型中定义两端为刚接。 横杆、 斜杆、 横 隔杆在模型中定义两端均为铰接。 主塔柱、 天线柱 材料为 Q345B ， 主塔横杆、 斜杆、 横隔材料为 Q235B ， 天线段横杆、 斜杆、 横隔材料均为 Q235C 。 电视塔抗震性能分析的重力荷载标准值取 1. 0 倍恒荷载 + 0. 5 倍活荷载， 其中恒荷载包括结构构
（ Tongji Architectural Design （ Group） Co．，Ltd．，Shanghai 200092 ，China） Abstract ： Zhoukou Ｒadio and Television Transmission Tower is a multifunction steel structure tower， with the main function of radio and television broadcasting，as well as functions of sightseeing，food and beverage，and exhibition，etc． The total height of whole steel structure is 286 meters． The structural system of the tower consists of mega spatial truss column and mega spatial truss beam． The calculation of wind load on the structure was introduced as well as earthquake spectrum analysis under fortification earthquake． The analysis results show that the structure can meet the requirement of performance indices under fortification earthquake and wind load is the controlling load． The impact of temperature effect on the highrise structure was calculated． The temperature effect treatment measures of the interstory column system were proposed including the exposure of the wellhole column and set of the vertical expansion joints inside the structure． Finally，the key design points and treatment measures of tower building' s rotating platform were introduced． The design method and treatment measures in this project can be used as reference for the structural design of the same type of highrise structures． Keywords： highrise structure； TV tower； structural system selection； seismic response； temperature effect
Email： zl00980@ 139． com。 硕士， 工程师， 作者简介： 周露，
图1
建筑造型
第 47 卷 第 3 期
周
露． 周口市广播电视发射塔结构设计关键问题分析
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对大塔有一定的经济效益 。 在本结 杆截面减小， 构设计中， 外塔柱、 天线柱材料为 Q345B ， 截面规格 为 700 ˑ 18 ， 650 ˑ 16 ， 550 ˑ 12 等钢管； 外塔横 杆、 斜杆、 横 隔 材 料 为 Q235B ， 截 面 规 格 为 377 ˑ 14 ， 325 ˑ 12 等较小截面钢管。 鉴于该电视塔塔座为四边形造型， 塔体不宜采 用较为传统的正六边形或正八边形抛物线形空间桁 架结构体系， 因此采用较为粗壮的四边形结构 ， 为避 免单根构件过大， 采用了三边形的空间桁架柱和四 边形的空间桁架梁， 形成巨型钢框架结构。 外塔身由四根角柱和水平横梁组成 。 四根角 柱为巨型空 间 桁 架 柱 位 于 塔 体 的 四 角 ， 单根柱截 面为三边 形 。 水 平 横 梁 亦 为 空 间 桁 架 形 ， 其作用 类似于偏心受压格构柱的缀板 ， 受剪 、 受弯 。 外塔 1 身立面图及各区段剖面图如图 2 所示 ， 图 2 中 12 剖面为有横梁处的塔身剖面 ， 33 剖面为无 和 2横梁处的塔身剖面 。 外塔身立面及关键横梁对于 整个塔体的刚度有重要影响 ， 结构分析结果表明 ， 在其他 构 件 布 置 形 式 及 截 面 均 保 持 一 致 的 情 况 下， 在风荷载作用下 ， 有横梁的塔体塔顶总位移为 无横梁塔体位移的1 /3 。 井道结构为空间刚架钢结构体系。 井道直径 8. 875m， 由沿圆周均匀布置的 8 根圆钢管井道柱构 成， 井道柱之间设置水平横杆、 交叉斜杆和横膈， 构 成正八边形空间桁架。 塔楼共四层， 为圆盘形， 采用射线状主梁加次梁 。 的结构布置方式 塔楼楼面梁既受竖向力， 也同时 作为结构稳定体系， 连接外塔柱和井道柱。 塔楼楼
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工程概况
周口市广播电视发射塔位于周口市东环路西 侧， 沙 河 南 侧， 塔 总 高 度 286m， 其中桅杆高约 93. 6m， 全钢结构， 以广播电视信号发射为主， 同时 具有旅游观光、 展览、 餐饮、 娱乐、 休闲等综合服务功 2 能， 总建筑面积 8 207m 。 电视塔整体上分为塔座、 外塔身、 井道、 塔楼和天线四大部分。建筑造型见图 1 。塔座平面形状为四边形， 并为层层向上缩进的棱 台造型。外塔身为四根三角形空间桁架柱， 平面按 正四边形布置， 立面随着高度的增加， 逐渐收缩， 沿 对角线方向向井道靠拢， 在 110m 标高处， 又渐渐向 ， 。 外扩散 在立面上形成双曲抛物线的效果 井道为正八边形， 外接圆直径 8. 8m， 主体钢结 ， 。 构外露 内部包裹玻璃幕墙 井道内布置两台消防 电梯， 一部疏散楼梯， 若干设备管井， 井道主要功能 为垂直交通， 共计 18 层。由八边形过渡为圆形的碟 状塔楼， 位于 175m 的高度， 外部采用玻璃幕墙和铝 板幕墙包裹。塔楼各层分别为设备用房、 旋转餐厅
+ 中图分类号： TU318. 2 ，TU279. 7 44
文献标识码： A
848X（ 2017 ） 03009205 文章编号： 1002-
Analysis of key problems in structural design of Zhoukou Ｒadio and Television Transmission Tower Zhou Lu
第 47 卷 第 3 期 2017 年 2 月上
建 筑 结 构 Building Structure
Vol． 47 No． 3 Feb． 2017
周口市广播电视发射塔结构设计关键问题分析
周 露
（ 同济大学建筑设计研究院（ 集团） 有限公司，上海 200092 ）
［ 同时具有观光旅游、 餐饮、 会展等综合服务的多 摘要］ 周口市广播电视发射塔为一座以广播电视信号发射为主 ， 功能钢结构电视塔， 塔总高度 286m， 为全钢结构。塔身结构体系由巨型空间桁架柱和空间桁架梁组成 。 介绍了该 结构风荷载的计算和设防烈度地震作用下的谱分析 。 分析结果表明， 该结构满足中震弹性的性能指标 ， 风荷载为 结构控制荷载。计算了温度效应对高耸结构的影响 ， 并提出了采用井道柱外露及内部设置竖向伸缩节点的层间柱 体系的温度效应处理措施 。最后介绍了塔楼旋转平台的设计要点和处理措施 。 本工程的设计方法和处理措施可 以作为同类型高耸结构设计的参考 。 ［ 关键词］ 高耸结构； 电视塔； 结构选型； 地震响应； 温度效应