一种塔桅结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及通信塔桅技术领域，提供了一种塔桅结构及其设计方法，其中，塔桅结构包括竖向主杆和横向支杆，位于同一竖直平面内的相邻两个横向支杆之间设置有拉索结构；拉索结构包括两根柔性拉索，两根柔性拉索交叉布置，柔性拉索的端部通过连接件连接至竖向主杆与横向支杆的连接处，柔性拉索上加载有预应力。本发明专利技术通过采用由柔性拉索组成的拉索结构替代现有的刚性交叉腹杆，在保证塔桅结构整体强度以及稳定性的基础上，解决了采用刚性交叉腹杆所带来的用钢量较大的技术问题，相较于刚性交叉腹杆而言，柔性拉索的挡风面积大大减小，从而降低了由柔性拉索传导到竖向主杆上的内力以及整个塔桅结构对基础的作用力，进一步提高了整个塔桅结构的稳定性。整个塔桅结构的稳定性。整个塔桅结构的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种塔桅结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及通信塔桅
，具体而言，涉及一种塔桅结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]由于5G通信采用较高的频段，需要更多更密的基站用于挂载5G设备，通信塔桅作为通信基站的基本构成要素，在基站建设投资中占相当大的比重。现有的通信塔桅大多还是采用的地面自立式格构塔，此类通信塔桅通常由基础、安装在基础上的塔桅结构以及挂载在塔桅结构上的通信设备组成，其中，塔桅结构往往采用的是刚性交叉腹杆的空间桁架结构，具体包括竖向主杆、横向支杆以及交叉腹杆，且此类结构体系在计算分析时采用线性分析。
[0003]现阶段，常规的地面自立式格构塔的设计均遵循《钢结构设计标准》中对于塔架腹杆体系长细比的要求，无论是从电力塔继承下来的人字形主斜杆、交叉式腹杆形式还是后来铁塔公司推广的单斜杆形式，均需满足规范中对腹杆长细比的要求。
[0004]然而，在实际应用过程中，塔桅结构中的交叉腹杆其实受力较小，但为了使得通信塔桅的设计符合相关规范，无论交叉腹杆的受力多小都必须使用能够满足其构造要求的杆件，而满足构造要求的杆件往往材料强度远超出了实际受力需求，进而导致交叉腹杆的用钢量大大增加，例如，对于以交叉角钢构件作为交叉腹杆的塔桅结构而言，交叉腹杆的用钢量占总用钢量的25％
‑
40％；相应的，如果交叉腹杆的设计仅满足实际受力需求而不满足规范中的构造要求，则会直接违反相关规范，此时，无论是从设计合规性还是安全性都无法通过。
[0005]另一方面，如果大量使用尺寸较大的角钢构件作为交叉腹杆，交叉腹杆的挡风面积很大且角钢构件的风荷载体型系数较大，不但增加了传导到竖向主杆上的内力，也增加了传递到基础上的作用力，进而直接影响整个通信塔桅的塔桅结构的稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种塔桅结构及其设计方法，以至少克服现有采用刚性交叉腹杆的塔桅结构存在的用钢量较大，且刚性交叉腹杆所受风荷载较大，影响塔桅结构整体稳定性的技术问题。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种塔桅结构，包括竖向主杆以及横向支杆，位于同一竖直平面内的相邻两个所述横向支杆之间设置有拉索结构；
[0009]所述拉索结构包括两根柔性拉索，两根所述柔性拉索交叉布置，所述柔性拉索的两端均设置有连接件，所述柔性拉索的端部通过连接件连接至竖向主杆与横向支杆的连接处，所述柔性拉索上加载有预应力。
[0010]在一些可能的实施例中，所述连接件包括节点板、叉耳锚具、调节螺母以及连接锚具，所述节点板设置于竖向主杆与横向支杆的连接处，所述叉耳锚具铰接至节点板上，所述
调节螺母位于叉耳锚具与连接锚具之间，所述柔性拉索的端部与连接锚具锚定。
[0011]在一些可能的实施例中，所述连接件还包括驱动组件，所述驱动组件包括驱动马达、主动齿轮以及从动齿轮，所述驱动马达设置于叉耳锚具上，所述主动齿轮与驱动马达的输出端传动连接，所述从动齿轮设置有与调节螺母适配的安装口，所述从动齿轮通过安装口套设于调节螺母的外壁且与调节螺母传动连接，所述从动齿轮与主动齿轮相啮合。
[0012]在一些可能的实施例中，所述从动齿轮包括两个半齿轮，所述半齿轮设置有与调节螺母适配的缺口，两个所述半齿轮的缺口共同构成安装口，两个所述半齿轮之间可拆卸地连接。
[0013]在一些可能的实施例中，所述半齿轮的一端设置有插接块，所述半齿轮的另一端设置有与插接块适配的插接槽；
[0014]所述插接块上设置有第一连接孔，所述半齿轮的侧壁开设有贯穿插接槽的第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔对应。
[0015]在一些可能的实施例中，所述驱动组件还包括抱箍和安装座，所述抱箍套设于叉耳锚具的外壁，所述安装座设置于抱箍上，所述驱动马达安装于安装座上。
[0016]在一些可能的实施例中，所述拉索结构还包括卡接件，两根所述柔性拉索的交叉处通过卡接件相连；
[0017]所述卡接件包括第一卡板、第二卡板以及连接柱，所述第一卡板和第二卡板分别位于两根柔性拉索的外侧，所述连接柱的数量为四个，四个所述连接柱以两根柔性拉索的交叉处的中心为圆心呈环形阵列分布，所述连接柱的一端与第一卡板相连，所述连接柱的另一端沿水平方向延伸后与第二卡板可拆卸地连接。
[0018]在一些可能的实施例中，所述连接柱的外壁套设有转动环，所述转动环与连接柱之间活动连接，所述转动环位于第一卡板和第二卡板之间，两根所述柔性拉索的外壁均与转动环接触。
[0019]在一些可能的实施例中，所述第一卡板和第二卡板上均设置有与连接柱适配的长腰型孔，所述长腰型孔与连接柱一一对应，所述长腰型孔朝两根柔性拉索交叉处的中心延伸，所述连接柱依次穿过第一卡板和第二卡板上的长腰型孔后分别与第一卡板和第二卡板可拆卸地连接。
[0020]另一方面，本专利技术提供了一种如上述所述的塔桅结构的设计方法，包括以下步骤：
[0021]S1.建立塔桅结构的空间模型，所述塔桅结构包括竖向主杆、横向支杆以及交叉腹杆；
[0022]S2.将所述塔桅结构的空间模型中位于同一竖直平面内相邻两个横向支杆之间的交叉腹杆替换为拉索结构，所述拉索结构包括两根柔性拉索，两根所述柔性拉索交叉布置，且所述柔性拉索的两端均连接至竖向主杆与横向支杆的连接处；
[0023]S3.将所述拉索结构中的柔性拉索设定为只受拉单元，并将所述柔性拉索与塔桅结构的连接点的约束释放，以形成铰接节点；
[0024]S4.对所述拉索结构中的柔性拉索施加预应力，其次，对所述塔桅结构的空间模型进行初始态找形分析；
[0025]S5.向所述塔桅结构的空间模型施加荷载，并对所述塔桅结构的空间模型进行非线性分析；
[0026]S6.待所述塔桅结构的空间模型中所有竖向主杆、横向支杆以及柔性拉索的强度以及稳定性均满足要求后，输出该塔桅结构的设计结果。
[0027]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0028]本专利技术提供的塔桅结构，通过采用由柔性拉索组成的拉索结构替代现有的刚性交叉腹杆，在实现保证塔桅结构整体强度以及稳定性的基础上，解决了采用刚性交叉腹杆所带来的用钢量较大的技术问题，同时，相较于刚性交叉腹杆而言，柔性拉索的挡风面积大大减小，从而降低了由柔性拉索传导到竖向主杆上的内力以及整个塔桅结构对基础的作用力，进一步提高了整个塔桅结构的稳定性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的塔桅结构的结构示意图；
[0030]图2为图1中A处的放大图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的从动齿轮的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的半齿轮的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的卡接件的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的去除第二卡板后卡接件的主视图；
[0035]图7为本专利技术实施例提供的卡接件另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔桅结构，包括竖向主杆以及横向支杆，其特征在于，位于同一竖直平面内的相邻两个所述横向支杆之间设置有拉索结构；所述拉索结构包括两根柔性拉索，两根所述柔性拉索交叉布置，所述柔性拉索的两端均设置有连接件，所述柔性拉索的端部通过连接件连接至竖向主杆与横向支杆的连接处，所述柔性拉索上加载有预应力。2.根据权利要求1所述的塔桅结构，其特征在于，所述连接件包括节点板、叉耳锚具、调节螺母以及连接锚具，所述节点板设置于竖向主杆与横向支杆的连接处，所述叉耳锚具铰接至节点板上，所述调节螺母位于叉耳锚具与连接锚具之间，所述柔性拉索的端部与连接锚具锚定。3.根据权利要求2所述的塔桅结构，其特征在于，所述连接件还包括驱动组件，所述驱动组件包括驱动马达、主动齿轮以及从动齿轮，所述驱动马达设置于叉耳锚具上，所述主动齿轮与驱动马达的输出端传动连接，所述从动齿轮设置有与调节螺母适配的安装口，所述从动齿轮通过安装口套设于调节螺母的外壁且与调节螺母传动连接，所述从动齿轮与主动齿轮相啮合。4.根据权利要求3所述的塔桅结构，其特征在于，所述从动齿轮包括两个半齿轮，所述半齿轮设置有与调节螺母适配的缺口，两个所述半齿轮的缺口共同构成安装口，两个所述半齿轮之间可拆卸地连接。5.根据权利要求4所述的塔桅结构，其特征在于，所述半齿轮的一端设置有插接块，所述半齿轮的另一端设置有与插接块适配的插接槽；所述插接块上设置有第一连接孔，所述半齿轮的侧壁开设有贯穿插接槽的第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔对应。6.根据权利要求3所述的塔桅结构，其特征在于，所述驱动组件还包括抱箍和安装座，所述抱箍套设于叉耳锚具的外壁，所述安装座设置于抱箍上，所述驱动马达安装于安装座上。7.根据权利要求1所述的塔桅结构，其特征在于，所述拉索结构还包括卡接件，两根所述柔性拉索的交叉处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，宋世军，孙广，朱红波，
申请(专利权)人：四川通信科研规划设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：