【正文】 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 1 4章混凝土電視塔 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建筑業(yè)的發(fā)展，混凝土電視塔在大、中城市越建越多。它承擔(dān)著廣播電視發(fā)射和節(jié)目傳遞、旅游觀光等任務(wù)，是城市象征性建筑。電視塔的特點(diǎn)是高度大，橫截面小，風(fēng)荷載起主要作用，同時(shí)也要考慮自重的作用。因此結(jié)構(gòu)選型應(yīng)力求布置合理、受力明確截面簡(jiǎn)單對(duì)稱、減少風(fēng)荷載、合理用材優(yōu)化計(jì)算結(jié)構(gòu)。構(gòu)造應(yīng)力求傳力明確，減少局部效應(yīng)。使結(jié)構(gòu)滿足安全、使用、耐久為目的。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 2 混凝土電視塔是塔體部分或全部分由混凝土構(gòu)成的電視塔 ， 它的組成包括塔體 、 桅桿 、 塔基礎(chǔ) 。 塔基礎(chǔ)頂面以上豎向布置的受力結(jié)構(gòu)稱塔體 。 塔樓以上的塔體部分稱桅桿 ， 主要用于安裝發(fā)射天線 ，它由混凝土和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成 。 塔體的中部或頂部的建筑由單層或多層空間組成 ， 部分或部分挑出塔體外部稱為塔樓 。 塔體和地基間 ， 承受塔體各種作用的結(jié)構(gòu)稱為塔基礎(chǔ) 。 電視廣播和電信事業(yè)在我國(guó)乃至全世界迅速發(fā)展 。 自 20世紀(jì)50年代以來(lái) ， 國(guó)外興建了大量的各種類(lèi)型的電視塔 。 德國(guó)早在 1956年率先建成了混凝土斯圖加特電視塔 ， 高度為 217米 ， 以后又在漢堡 、 慕尼黑等地建造了更高的電視塔 。 非洲 、 美洲和亞洲的國(guó)家也相繼建造混凝土電視塔 。 目前世界最高的電視塔是加拿大的多倫多電視塔高度為 ；位居第二的是俄羅斯的 533米的奧斯坦金電視塔 。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 3 國(guó)外典型電視塔介紹： 大多倫電視塔 世界上最高的電視塔豎立在加拿大多倫多市中心國(guó)家電視塔 ， 是多倫多的標(biāo)志性建筑 。 它不僅是加拿大國(guó)家十大景觀之一 ， 也是世界最高的獨(dú)立式建筑物 。 1973年動(dòng)工 ， 1976年落成。 電視塔高達(dá) ， 147 層 ， 圓盤(pán)狀的觀景臺(tái)遠(yuǎn)看像是飛碟 ， 佇立在多倫多的港灣旁 。 它是由加拿大國(guó)營(yíng)鐵路及太平洋鐵路合資興建的。高強(qiáng)混凝土澆筑的塔身斷面呈 Y型，基部每翼寬 ，厚 ，逐漸向上收分成一單柱，至 446米處，再用特殊密實(shí)的混凝土澆筑 5米高的發(fā)射塔基座，在其上再安裝 102米高的發(fā)射天線鋼塔，是用巨型直升飛機(jī)吊上去的。整個(gè)電視塔用鋼量 5600噸，混凝土 4萬(wàn)立米，總重 13萬(wàn)噸。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 4 奧斯坦金諾廣播電視塔于1967 年建成，是世界上第二高的獨(dú)立建筑。其建筑重量超過(guò) 55,000 噸。奧斯坦金諾電視塔高達(dá) 533米。觀景臺(tái)位于離地面 337 米的高空，觀景臺(tái)下面是 “ 第七天空 ” 餐廳的 3 個(gè)用餐室，通過(guò)無(wú)線電訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)射著 11 個(gè)電視臺(tái)、 12 個(gè)廣播電臺(tái)和 17 個(gè)衛(wèi)星電視節(jié)目的信號(hào)。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 5 我國(guó)的電視塔發(fā)展迅速 ， 如：北京中央電視塔 ， 高 405米；天津電視塔高 ；西安電視塔 ， 高 245米；遼寧電視塔 ， 高 ；上海電視塔 ， 高 450米等 。 國(guó)內(nèi)典型電視塔介紹： 1. 北京中央電視 中央電視塔于 1987年 1月開(kāi)工 ， 1990年 9月亞運(yùn)會(huì)使用 ，位于北京西郊玉淵潭公園西側(cè) ， 高 405。 塔體為圓錐形 ， 塔座是兩層重檐 ， 塔樓為宮形 。 塔樓和塔座為大面積玻璃幕和金屬屋頂 。 其功能是播出 8套電視節(jié)目 ， 為公安 、 消防 、地震 、 氣象 、 環(huán)保和旅游等部門(mén)提供綜合服務(wù) 。 該電視塔分基礎(chǔ) 、 塔體 、 塔樓 、 桅桿 4部分組成 ， 塔體又包括內(nèi)筒 、中筒 、 外筒 。 塔基的基礎(chǔ)深 24米 ， 采用 3米厚的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大環(huán)板 ， 混凝土為 C40， 混凝土量為 4236m3， 鋼筋350t， 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 40t。 塔體的下部為框架結(jié)構(gòu) ， 共 7層， 最大直徑大 70米 ， 框架結(jié)構(gòu)里側(cè)與塔體連接 。 塔體為 C40預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 ， 縱向鋼筋外側(cè)為直徑 32~100mm， 整個(gè)筒體設(shè) 64束鋼絲束 ， 110m 以下另有 24束 。 塔樓從~ ， 總高為 ， 最大直徑為 41m,分為 14層 ， 塔樓為鋼結(jié)構(gòu) ， 總重 600t， 坐落在鋼筋混凝土的額倒錐殼上 ， 樓板為鋼筋混凝土 。 桅桿部分由鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力桅桿和鋼結(jié)構(gòu)桅桿兩部分組成 。 混凝土桅桿分為兩個(gè)斷面 ， 底部從 ~,外圍 5 5m,壁厚600mmm， 混凝土的斷面中心共 24束預(yù)應(yīng)力筋 。 上部從~322m， 外圍 .8m,壁厚 550m， 混凝土壁中間共16 束 預(yù) 應(yīng) 力 筋 。 每 束 預(yù) 應(yīng) 力 筋 均 為 2m2 m , 1m1 m, .75m,用鋼板圍成 ， 鋼板最厚為 50m。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 6 上海電視塔位于世紀(jì)大道 1號(hào) ， 浦東陸家嘴地區(qū) ， 與黃浦公園 、 外灘隔江相望1991年動(dòng)工建造 ， 1994年投入使用 。 它是上海的標(biāo)志性建筑 。 東方明珠電視塔， 選用了東方民族喜愛(ài)的圓體作為基本建筑線條 ， 其設(shè)計(jì)富有唐代詩(shī)人白居易詩(shī)中 “ 大珠小珠落玉盤(pán) ” 的優(yōu)美含意 。電視塔主體結(jié)構(gòu)高 350米 ， 全塔總高度為 468米 。 從電視塔大臺(tái)階步入塔內(nèi)底層 ， 便見(jiàn)宏偉的大堂 ， 從底層電梯大廳到直徑為 45米的中球 ， 離地面 263米 ，該球共九層 ， 有 1萬(wàn)多平方米 。 主體由三個(gè)斜筒體 、 三個(gè)直筒體和 11個(gè)球組成， 形成巨大的空間框架結(jié)構(gòu) ， 具有鮮明的海派建筑特色 ， 做到了現(xiàn)代科技與東方文化的完美統(tǒng)一 。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 7 混凝土材料的選用根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建的混凝土電視塔情況主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C30；當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r不宜低于 C40。 其他規(guī)定按 《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB500010— 2022） 執(zhí)行 。 鋼筋的采用 ， 普通鋼筋 HPB23 HRB335鋼筋 ， 預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絞線 。 鋼結(jié)構(gòu)宜采用 Q23 Q34 20號(hào)鋼等 ， 其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合相應(yīng)的規(guī)范要求規(guī)定 。 手工焊采用的焊條應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 《 碳素鋼焊條 》 （ GB/T5117— 1995） 或低合金鋼焊條 》 （ GB/T5118— 1995） 的規(guī)定要求 ， 選擇的焊條的型號(hào)與主體金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng) 。 自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊采用的焊絲和焊劑應(yīng)與主體強(qiáng)度相適應(yīng) ， 并應(yīng)符合相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 。 普通螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《 六角螺栓 C級(jí) 》 （ GB/T5780— 2022） 和 《 六角頭螺栓 》 （ GB/T5782— 2022） 的規(guī)定 。 高強(qiáng)螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓 》 （ GB/T1228— 1991） 、 《 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角螺母》 （ GB/T1229— 1991） 、 《 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈 》 （ GB/T1230— 1991） 等規(guī)定。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 8 混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式表達(dá)，以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)分為以下兩類(lèi)： （ 1） 承載能力極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)。 （ 2） 正常使用極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限植的狀態(tài)。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 9 混凝土電視塔依據(jù)其破壞后果的嚴(yán)重性（危及認(rèn)的生命安全、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等）分為三個(gè)安全等級(jí)。混凝土電視塔的安全等級(jí)見(jiàn)表 。 電視塔的安全等級(jí) 表 安全等級(jí) 破壞后果 電視塔類(lèi)型 一級(jí) 很?chē)?yán)重 很重要 二級(jí) 嚴(yán)重 一般 三級(jí) 不嚴(yán)重 次要 對(duì)于承載能力極限狀態(tài)混凝土電視塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 10 一、基本組合應(yīng)采用下列極限狀態(tài)表達(dá)式： γ 0 (γ GSGk+γ Q1SQ1k+)≤R(.) 式中 γ 0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、的結(jié)構(gòu)分別采用 、 、 ； γ G為永久性作用分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取 ，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)取 ； SGk為永久作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； γ Q γ Qi為第一個(gè)和第 i可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，一般取 ； SQ1k、 SQik為第一個(gè)和第 i可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； ψ Ci為第 i可變作用的組合值系數(shù)； R(.)為結(jié)構(gòu)的抗力函數(shù)。 對(duì)不同的作用組合，其可變作用組合值系數(shù)分別按表 。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 11 一、基本組合應(yīng)采用下列極限狀態(tài)表達(dá)式： γ0 (γGSGk+γQ1SQ1k+ )≤R(.) 式中 γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、的結(jié)構(gòu)分別采用 、 、 ； γG為永久性作用分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取 ，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)取 ； SGk為永久作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； γQ γQi為第一個(gè)和第 i可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，一般取 ； SQ1k、 SQik為第一個(gè)和第 i可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； ψCi為第 i可變作用的組合值系數(shù)； R(.)為結(jié)構(gòu)的抗力函數(shù) 。 對(duì)不同的作用組合，其可變作用組合值系數(shù)分別按表 用。 2nci qi qiki s????特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 12 作用組合 可變作用組合值系數(shù) ψ CW ψ CL ψ CT ψ CI ψ CA Ⅰ G+ω+L+T Ⅱ G+I+ω+T Ⅲ G+A+ω+L 表 注： 、 W、 L、 I、 A分別代表永久作用、風(fēng)作用、樓面和平臺(tái)的可變作用、溫度作用、裹冰作用、安裝檢修的可變作用。 Ⅱ 、 Ⅲ 組合中，當(dāng) ψ CWw0，取 ψ CWw0=。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 13 一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算是應(yīng)采用下列極限設(shè)計(jì)表達(dá)式： γ GSGE+γ EhSEhk+γ EVSEVk+ψ Wγ WSWk≤R/ γ RE 式中 γ G為永久性作用分項(xiàng)系數(shù)； γ Eh、 γ EV分別為水平、豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按表 采用； γ W為風(fēng)作用分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用 ； SGE為重力荷載代表值的效應(yīng)； SEhk為水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)； SWk為風(fēng)作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)； ψ W風(fēng)作用組合系數(shù)，可取 ； R為結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值； γ RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)，對(duì)混凝土塔身取 ，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和其他混凝土構(gòu)件取 ，對(duì)連接取 。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 14 地震作用 γ Eh γ EV 僅按水平地震作用計(jì)算 0 僅按豎向地震作用計(jì)算 0 同時(shí)按水平和豎向地震作用計(jì)算 表 偶然組合的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式宜按下列原則確定； 1. 只考慮一種偶然作用與其它可變荷載組合； 2. 偶然作用的代表值不應(yīng)乘以分項(xiàng)系數(shù)； 3. 與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載可根據(jù)具體情況采用相應(yīng)的代表值； 具體的設(shè)計(jì)表達(dá)式及各種系數(shù)應(yīng)按有關(guān)專(zhuān)業(yè)規(guī)范、規(guī)程具體采用。 三、 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 15 根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，正常使用極限狀態(tài)分別采用作用的短期效應(yīng)組合和長(zhǎng)期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，其變形、裂縫等計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)相應(yīng)的規(guī)定值。一般情況下塔體只作短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)。 一、短期效應(yīng)組合 SGk+SQ1k+∑ ψ CiSQik 二、長(zhǎng)期效應(yīng)組合 SGk+∑ ψ qiSQik ψ qi— 第 i個(gè)可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)。 特種結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 孫克 16 電視塔正常使用極限狀態(tài)的控制條件應(yīng)符合下列規(guī)定： 一、在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，塔上桅桿頂點(diǎn)的水平位移不宜大于該點(diǎn)離地高度的 1/100。 二、在不均勻日照溫度或風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，對(duì)設(shè)置有轉(zhuǎn)角要求設(shè)備（如天線）的塔在設(shè)備所在位置處的塔身轉(zhuǎn)角不得大于設(shè)備的規(guī)定限值 三、在風(fēng)