CN2620018Y - 组合柱自立式铁塔 - Google Patents

Abstract

一种采用组合柱作为其主要承压和承拉构件的自立式铁塔。组合柱采用普通尺寸的圆钢或角钢构件用斜撑焊接或螺栓连接制成，再经斜撑连接制作成整个铁塔。由于组合柱具有比传统单一钢柱构件更大的回转惯矩，大大提高柱承载能力。组合柱自立式铁塔能到达高度150米或以上，远大于传统铁塔的经济高度。本实用新型充分利用各钢结构部件的承载能力，节省材料。部件工厂化生产，标准节段制作，方便运输与施工。本实用新型铁塔适用于移动通讯、电视、广播、信号和输电线等领域。

Description

组合柱自立式铁塔

所属技术领域

本实用新型涉及钢结构铁塔的设计和制造技术，适用于移动通讯、广播、电视、信号或输电线等领域。

背景技术

自立式钢结构铁塔目前在国内外得到广泛应用，以支承如用于通讯的天线及馈线等设备。自立式铁塔通常由竖向构件，即塔柱，和横向构件，如水平和/或斜撑，连接而成。现有的铁塔通常采用单一构件如角钢或圆钢作塔柱和斜撑。天线和塔本身承受的水平荷载如风荷载或地震荷载和自重最终转化成柱和斜撑构件的拉力和压力，并传到地基上。控制铁塔设计的主要是塔柱的压力承载能力。随着铁塔高度的增加，塔柱承受的最大压力大约与塔高的平方成正比，增长很快。受塔柱承压能力的限制，塔越高，传统铁塔需要的塔柱构件尺寸越大。达到一定的高度后，较大尺寸的钢结构构件不仅不经济，增大了用钢量，也增加工厂制作和现场施工的难度。目前传统单一构件自立式铁塔的经济高度大约在30~80米左右，在很多情况下这样的高度不能满足实际工程的需要。

发明内容

为了克服传统单一构件自立式铁塔承载力不足的缺点，本实用新型提供一种新型铁塔，其部件仍旧采用现有的小尺寸构件，在相等的钢材用量下，塔柱承载力大大提高，从而把铁塔建得更高，更大范围地满足实际工程的需要。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：先用传统普通尺寸的钢部件作子柱，与子横撑和/或子斜撑搭接制作成格构式组合柱，然后用该组合柱作铁塔的主要承力构件即铁塔柱，塔柱再经主横/斜撑连接形成塔节段，然后从下至上用法兰依次连接形成自立式铁塔。组合柱由三根或四根现有普通尺寸的角钢或圆钢如钢管或实心圆钢(子柱)，用圆钢和/或角钢子横撑和/或子斜撑“Z”形或“X”形等形式焊接或螺栓连接形成格构式子结构柱，子柱的两端连接于法兰板。组合柱通常在工厂制作成标准节段。现场用三根或四根组合柱，经圆钢和/或角钢主斜撑和/或横撑焊接或螺栓连接搭接，形成一个三角形或矩形截面的塔节段。首层组合柱的底端连接于混凝土的地基基础，上端用法兰与上一层塔节段的组合柱连接，依次形成整个组合柱自立式铁塔。单个的组合柱承担传统铁塔的单一塔柱构件承受的压力和拉力荷载。

根据材料力学的基本原理，塔柱的承压能力与其截面惯性矩紧密相关，惯性矩越大承压能力越高。传统单一构件的塔柱截面惯性矩是柱截面积和回转半径的平方的乘积。本实用新型的组合柱的截面惯性矩由两部分构成：一是子柱构件本身的惯性矩，二是子柱截面积与子柱中心离组合柱中心距离的平方的乘积。通常子柱离中心的距离是子柱本身回转半径的几倍，前述第二项贡献的截面惯性矩是子柱本身惯性矩的20~40倍以上。这样，在同等截面积或用钢量相同的情况下，组合柱的截面惯性矩大大高于传统单一构件柱的惯性矩，从而具有高得多的抗压承载力。这是本实用新型的主要原理。

本实用新型的有益效果是：在使用同样的小尺寸钢构件的条件下，得益于大大增加了的塔柱承载能力，本实用新型可达到的高度远远超过传统铁塔，目前的经济高度范围可以达到150米或以上。本实用新型的其它优点包括：充分利用塔中各钢部件的抗压和抗拉承载能力，节省材料；组合柱和其它部件在工厂制作，质量得以保证，并可实现系列化生产；所有部件以节段式供应，方便运输与施工；现场安装工作量小，工期很短；组合柱的子撑同时可以用作爬梯和馈线梯，便于安装、保养和维修，同时提高施工安全性；整个塔体结构合理，形体简洁明快。

附图说明

附图为本实用新型实施例之一，结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型一个实施例(三角形铁塔)示意图；

图2是图1中A-A剖面组合柱及塔柱平面图；

图3是图2中B-B剖面组合柱节段及主斜、横撑图；

图4是组合柱子撑构造的其它方案。

图中各部件名称，1、铁塔子节段，2、组合柱节段，3、子柱，4、子水平撑，5、子斜撑，6、法兰板，7、主斜撑，8、主水平撑。

具体实施方式

图1是用普通实心圆钢制成的三角形组合柱建成的三角形组合柱自立式铁塔，它是本实用新型的一个实施例。图1中的铁塔由很多塔子节段(1)依次从下到上用法兰顺序连接而成。塔子节段(1)由组合柱(2)连于主斜撑(7)和主水平撑(8)组成。最底层塔子段(1)的组合柱(2)的底端锚接于基础，顶端用法兰连接于第二层塔子段(1)的组合柱(2)的底端，如此依次从下到上连接而建成整个铁塔。在图2、3中组合柱(2)是用三根普通尺寸的实心圆钢子柱(3)经子水平撑(4)和子斜撑(5)“Z”形焊接连接形成的格构式钢结构柱。组合柱子柱(3)与用作主斜撑(7)和主水平撑(8)的角钢螺栓连接形成三角形封闭式节段，即自立式铁塔的一个节段(1)。根据实际的需要，图3中“Z”形子水平撑(4)和子斜撑(5)与子柱(3)的连接方式还可以采用图4给出的其它可行的组合方式形成组合柱(2)，包括“X”，正反“K”、“Z”，上下“K”，“口”形等。

本例中，因为子柱中心离组合柱中心的距离(10)远大于子柱本身半径(9)，整个组合柱(2)的截面惯性矩远远大于三根子柱(3)本身的惯性矩的和，因而具有比用钢量相同的单根子柱大得多的承载能力。本例的铁塔可以用来支承各种设备如避雷针(11)、飞行障碍指示灯(12)、电视天线(13)、广播天线(14)、移动通讯天线及平台(15)、微波天线(16)，及其馈线等设备。根据设备多少等不同的工程要求，上述铁塔各部件的尺寸经优化确定，使各部件承载能力得到充分利用。

采用类似于上述实施方式，本实用新型还可以建成下列形式的铁塔：由三根角钢或钢管构件组成的三角形组合柱，经斜撑和/或水平撑搭接形成三角形铁塔；由四根圆钢(实心或钢管)或角钢构件组成的四边形组合柱，经斜撑和/或水平撑搭接形成矩形(包括方形)或多边形铁塔。

Claims (5)

1、一种自立式铁塔，由塔柱与横/斜撑连接从下至上逐层建造而成，其特征是：用组合柱作塔柱，组合柱与主横/斜撑连接形成塔节段，再从下至上用法兰依次连接建成整个铁塔。

2、根据权利要求1所述的自立式铁塔，其特征是：塔柱由三根或四根圆钢(钢管或实心)或角钢子柱，用圆钢和/或角钢子撑焊接或螺栓连接，形成三角形或四边形的格构式组合柱。

3、根据权利要求1所述的自立式铁塔，其特征是：组合柱的子柱和子斜撑和/或子横撑的连接方式为正反“Z”，正反“K”，上下“K”，“X”或“口”字形。

4、根据权利要求1所述的自立式铁塔，其特征是：铁塔节段为三角形、矩形或多边形，由三根、四根或多根的组合柱用圆钢和/或角钢支撑焊接或螺栓连接形成。

5、根据权利要求1所述的自立式铁塔，其特征是：塔节段中组合柱底端用法兰连接于地基基础，组合柱顶端用法兰连接于上一塔节段的组合柱底端，依次制成整个铁塔。

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