摘要：本文主要通过CAD软件对三管通信塔的空间钢结构的基本自振周期进行了仔细探讨，并利用变换不同的参数，将三管塔分为不同的高度和不同圆形外平台数量的模型进行数据分析，计算了在不同的假设下所得出的三管塔的基本自振周期。对于三管塔结构的基本自振周期的实用计算公式，主要通过3D3S模型进行计算结果得出，对实际的工程设计工作做出一些参考。
关键词：三管塔结构；基本自振周期；计算公式
一、三管塔的特点。
三管塔的通信设施是一种比较新型的通信铁塔种类。三管塔的塔柱主要采用无缝钢管，从上至下可以观察到塔的截面是一个三变形，整体结构是自立式、格构式的高耸钢结构。由钢管或角钢连接而成。与四边形的通信塔相比，三管塔的主要特点在于采用了无缝钢管作为主要的塔柱材料，整个三边形塔身截面有更小的迎风面积和更小的风荷载系数，因此在一定程度上降低了通信塔结构自身的用钢量和应力的特点。在其他方面，三管塔的主塔结构主要是由杆件组建而成，这很大地减短了建设的总工期，在运输和安装上也提升了总体的效率。三管塔的塔型可以随风荷载曲线变化而设计，遇到突发情况不易倒塌，整体线条流畅。三管塔还具有占地面积相对较小的特点，在节约国家土地资源和选址上面有更多的便利。
正因为三管塔有以上有点，在实际的工程中，对于三管塔的应用也越来越多。
二、三管塔的自振周期
对于三管塔的自立式塔架结构，它的控制荷载主要是风荷载，因此，在实际工程中，首先需要计算出正确的风荷载，才能继而设计出符合理论规定又经济适用的方案。在计算三管塔的风荷载过程中，有一个重要的计算参数——自振周期。自振周期是按照某一种振型完成一次自由振动耗费的往复时间，它也是结构力学分析的基础。在对风荷载进行计算时，需要通过结构的自振周期T，进而确定顺风向风振计算中脉动增大系数ξ，这个计算结果对最终的设计都有直接的影响。所以结构自振周期是一个需要设计人员依据自身所设计的结构来进行确认的桉树，它的取值正确与否直接对风荷载作用计算的正确性造成影响。因此，确定准确的塔结构的自振周期才能保证计算出正确的风荷载。这就需要通过实际的观测以及计算机模拟来进行总结，并通过一定的总结得出最终的基本自振周期计算公式。
选择三管塔的参数。在实际的工程中，经常见到的通讯三管塔的高度一般在37米到62米之间，一般低于35米的通信塔在选择增高架方面优先选用单位高度内用钢量更加经济的品种。而对于比较高的塔架，由于跟开比较小而且刚度比较柔的三管塔基本控制着它的顶部的位移过程所需要增加的用钢量，在经济方面考虑不够理想。除了自身较高的高度，对塔结构的基本自振周期有影响的则是塔身外平台的重量。一般而言外平台主要是用来给天线的安装提供保护以及操作空间，三管塔的外平台大多呈圆形，住哟啊有角钢、钢筋和钢板组成，天线支架安装于外平台的栏杆上。外平台的重量与直径的大小有关，一般的重量为650千克左右。而天线支架因为构造结构方面的不同，重量一般在50千克到60千克之间。呈板状的天线的重量一般小于20千克。在进行模拟运算时，平台重量取650千克，天台支架取每个单位60千克，天线重量取每个单位20千克，依照每个平台6付天线和6付天线支架来计算，每层平台的重量约为1130千克。
三管塔需要安装避雷针，一般放置在塔身的顶部位置，用来防止雷电，保护天线。它的基本构造比较简单，重量约为200千克左右。一般的避雷针安装三管塔的塔顶，而三管塔的上不也安装着外平台，所以，避雷针的重量对三管塔自振基本周期具有一定的影响。
本文构建的模型中，在距离塔顶2米的位置设置第一平台，其余的每个平台之间以3米的间距排列，同时设置了一个没有平台的空白对比组，分别计算出了无平台和设置不同平台不同塔高的基本自振周期。本文在计算时，采用的是CAD软件3D3S来进行建模计算。本文分别分析了除去避雷针后37米，42米，47米，52米，57米，62米这六种实际的工程中常用的高度的三管塔。三管塔的实际模型的顶端三角形的边长都为1.2米，主要采用Q235B的材质，在下表中表明了在不同高度的铁塔的各段边长和整个塔柱的型号等参数。
表1塔身各标高对应的边长和塔柱型号
整体模型结构中，其他的杆件设备都采用角钢，而且基本在0.35KN/m2的风压之下满足一定的规范要求。
三、模型计算结果及其拟合的实用公式
通过许多模型的计算，可以考虑到不同的平台数量和不同的高度下三管塔的自振周期。如下表。可以看出，他的结果基本符合自振周期规律。因为在实际中，三管塔的应用千差万别，各不相同。歪了在各种情况下的实际运用中计算出自振基本周期，就需要找出准确而便捷的自振周期基本规律。那么对以上的相应数值进行多项式的和，寻求规律，可以基本得出三管塔的自振基本周期的实用公式为：T=（－4．0559x2+38．355x+135．81）×H/10000。，公式中的H表示他的高度，x表示三管塔的平台数。在公式中，可以观察到高度为37米到62米之间的三管塔，它的自振基本周期和塔的高度呈线性增长的关系。即基本周期随着塔的高度增加而增加。在另一方面可以看出，平台数的变化也会影响到三管塔的基本周期，平台的重量增加，整个塔体的自振周期就越长。但是，随着增加的平台的高度不断降低，平台的总数量对于基本周期的影响的比重是不断的下降的。用多项式拟合的表达式和3D3S模型计算出来的结果曲面吻合的较好，而且也便利了公式的形式以及计算步骤，便于公式在实际工作中的运用。
表2不同塔高和平台数的基本自振周期
总结
三管塔在我国的通信塔类别中，使用最为广泛。而在三管塔的实际设计的过程中，准确地确定出结构的基本自振周期对于最终的准确地确定出风荷载的作用有着重要的影响，本文主要通过CAD软件3D3S模型进行计算，在不用的塔高和平台数下三管塔的子镇基本周期，并一句模型的结果，拟合出不同的参数影响下的实用公式，为三管通信塔实际的工程设计工作做出一些有益处的探索。
参考文献：
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[3]高山，李晓明，韩华杰.标准通信三管塔倒塌安全性分析[J].邮电设计技术，2015（11）：88-92.
论文作者:向勇师
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：三管论文; 周期论文; 荷载论文; 平台论文; 结构论文; 高度论文; 重量论文; 《基层建设》2018年第30期论文;