一、高桿燈的安全性計算

 

 　　1)高桿燈燈盤(包括燈具)的迎風面積：

 

 　　由于燈盤采用不同形狀，使燈盤的迎風面積具有不確定性。現(xiàn)取常見的封閉式飛碟狀燈盤為例，以燈盤外形的正投影作為迎風面參考面積

 

 　　S燈盤=(d1+d2)H1/2

 

 　　2)高桿燈桿身的迎風面積：

 

 　　高桿燈桿身往往采用(錐度約1000:5)錐形體或圓柱體。桿身的迎風面積隨著桿身長度的增加而逐漸增大。

 

 　　S桿身=(D1+D2)H2/2

 

 　　3)高桿燈的基本風壓計算

 

 　　風壓是垂直于氣流風向的平面受到的風的壓力，根據(jù)伯努利方程得出標準的風壓關系公式。風的動壓為：

 

 　　WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g)

 

 　　WP為風壓，單位KN/M2。 ro為空氣密度，單位KG/M3。

 

 　　V為風速，單位是M/S。 r為空氣重度，單位KN/M3。

 

 　　空氣重度r和重力加速度g隨緯度和海拔高度而變。一般來說，ro在高原要比在平原地區(qū)小，也就是說，同樣風速在相同溫度下，其產(chǎn)生的風壓在高原比在平原地區(qū)小。通常的10級大風相當于24.5M/S—28.4M/S。為了使高桿燈有廣泛的應用地區(qū)，暫取高桿燈所在地區(qū)的風速為30M/S，且空氣密度取ro=1.255KG/M3。(密度可在物理手冊或有關資料查得)

 

 　　則基本風壓WP計算如下：

 

 　　WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25Pa

 

 　　4)高桿燈的風載荷W0計算

 

 　　風載荷標準值=基本風壓*風振系數(shù)*風壓高度變化系數(shù)*風載體形系數(shù)

 

 　　A風振系數(shù)

 

 　　實際風壓是在平均風壓上下波動的。平均風壓使建筑物產(chǎn)生一定的側(cè)移，而脈動風壓使建筑物在該側(cè)移附近左右振動。脈動風壓對結構產(chǎn)生的動力現(xiàn)象就是風振。《荷載規(guī)范》對于一般懸臂結構(構架、塔架、煙囪等高聳結構)且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高層建筑，風振系數(shù)可按規(guī)范中一個相應的公式計算。

 

 　　B風壓高度變化系數(shù)

 

 　　《荷載規(guī)范》中把地表粗糙度分為ABCD四類，a類指近海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；b類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；c類指有密集建筑群的城市市區(qū)；d類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。風壓高度變化系數(shù)定義為任一高度處的風壓與B類地面粗糙度、標準高度l0m處的風壓比值。風壓高度變化系數(shù)可根據(jù)《荷載規(guī)范》中高度和地面粗糙度類型來查找取值。

 

 　　C風載體形系數(shù)

 

 　　是指建筑結構表面受到的風壓與大氣中氣流風壓之比。它是衡量風對不同外形的建筑物產(chǎn)生不同風壓力的一個系數(shù)。比如同樣大小的風對圓形和正方形產(chǎn)生的壓力肯定不同，所以，計算風對建筑物壓力的時候，針對不同的外形建筑物都要乘以一個體型系數(shù)來擴大或縮小標準風壓壓力，使建筑物承受的風壓力更接近實際情況。風載體形系數(shù)主要與建筑物的體型和尺度有關，當然也跟周圍的環(huán)境和地面粗糙度有關。風載體形系數(shù)可根據(jù)體型按《建筑結構荷載規(guī)范》中的表格查找取值，如果體型與表中不同，可根據(jù)相關資料來近似確定或由風洞試驗準確地測得。

 

 　　5)高桿燈的風壓系數(shù)C

 

 　　風壓系數(shù)是計算空氣阻力的一個重要系數(shù)，往往通過風洞實驗和下滑實驗來確定的一個數(shù)學參數(shù)。高桿燈燈盤、燈桿的最大風壓系數(shù)可以查建筑結構荷載規(guī)范中圖表資料來近似確定或由風洞試驗準確地測量。

 

 　　6)高桿燈燈盤(包括燈具)的風力

 

 　　N燈盤=W0*S燈盤*C燈盤

 

 　　式中：W0是風載荷標準值

 

 　　S燈盤是燈盤的迎風面積

 

 　　C燈盤是迎風面的風壓系數(shù)，可查相關手冊，

 

 　　7)高桿燈燈盤(包括燈具)風力對底部的彎距

 

 　　M燈盤=N燈盤*H

 

 　　式中：H是高度，一般可取30米

 

 　　8)高桿燈桿身的風力

 

 　　N桿身=W0*S桿身*C桿身

 

 　　式中：W0是風載荷標準值

 

 　　S桿身是燈身的迎風面積

 

 　　C桿身是迎風面的風壓系數(shù)，可查相關手冊，

 

 　　9)高桿燈桿身風力對底部的彎距

 

 　　M桿身=∫300C桿身*W0*S桿身ydy

 

 　　式中：y是高度，暫取30米

 

 　　10)高桿燈合計風力

 

 　　∑D高桿燈=D燈盤+D桿身

 

 　　11)高桿燈合計彎距

 

 　　∑M高桿燈=M燈盤+M桿身

 

 　　12)高桿燈合計自重

 

 　　Q高桿燈=Q燈盤+Q桿身

 

 　　Q燈盤燈盤包括燈具的重量

 

 　　Q桿身燈身往往采用等距?80(外徑)＊14(壁厚)高強度低合金結構鋼16MN鋼管或用10mm，16mm厚的碳素結構Q235鋼板彎曲卷成圓筒焊接而成。焊接鋼管價格相對無縫鋼管較低，應用較多。燈桿的自重是隨燈桿長度增加而增大。

 

 　　13)高桿燈的抗彎截面系數(shù)

 

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