《土木工程特種結(jié)構(gòu)》第2章混凝土電視塔第2章混凝土電視塔概述2.1電視塔所用的材料2.2混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3塔體的變形和內(nèi)力計(jì)算2.42.5塔樓的變形與內(nèi)力計(jì)算2.62.7電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算構(gòu)造要求第2章

混凝土電視塔

混凝土電視塔多建于大、中城市，承擔(dān)廣播電視信號(hào)發(fā)射、通信、旅游觀光等任務(wù)，一般被看成所在城市的地標(biāo)性建筑。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)和建筑等有關(guān)專業(yè)配合制定設(shè)計(jì)方案?；炷岭娨曀奶攸c(diǎn)是高度較大、橫截面較小、風(fēng)荷載起主要作用、結(jié)構(gòu)自重不可忽視。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，并合理選材，通過(guò)計(jì)算優(yōu)化結(jié)構(gòu)。構(gòu)造上應(yīng)做到的傳遞簡(jiǎn)捷，避免或減少局部效應(yīng)，達(dá)到安全、適用、耐久的目的。

我國(guó)電視塔的發(fā)展也非常迅速，如廣州電視塔，高600m（含天線桅桿）；北京中央電視塔，高405m；天津電視塔，高415.2m；西安電視塔，高245m；遼寧電視塔，高305.5m；上海電視塔，高450m等。

2.1概述

(1)加拿大多倫多電視塔

該塔高度553m，開工日期1973年2月，交工日期1975年4月，全塔由基礎(chǔ)、塔身、塔樓、天線四部分組成，如圖2-1-2所示。

（1）基礎(chǔ)：基礎(chǔ)深15.24m，底板為預(yù)應(yīng)力空心平板，厚5.5m，平面形狀為Y字形，每邊長(zhǎng)50.9m。澆筑7000m3的大體積混凝土，施工時(shí)采用低熱水泥，并分層澆筑，采用滑模工藝施工。

圖2-1-2加拿大多倫多電視塔立面2.1概述

（2）塔體：塔身由三翼圍繞核心筒，三翼之間還夾著三個(gè)井筒；三翼由底面向上逐步收小，到頂標(biāo)高為404.47m，核心筒從底標(biāo)高一直到446.54m(滑模頂端)截面不變，壁厚0.6lm，3個(gè)井筒從底到381m是等斷面，其中1個(gè)為樓梯，另2個(gè)為觀景電梯。塔內(nèi)共有4部電梯，電梯速度為6m／s。塔身結(jié)構(gòu)采用后張預(yù)應(yīng)力混凝土，豎向預(yù)應(yīng)力鋼絲束共144根，長(zhǎng)短不一，張拉力2100-8500kN。

（3)塔樓：從335～365m共30m為塔樓，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔樓有七層，其直徑為30.5m，而最大懸挑部分的直徑達(dá)42.7m。建筑面積6500m2，第一層懸掛電視通訊用的微波拋物面，設(shè)置雙層構(gòu)架，其外圍護(hù)采用充氣薄膜做成的環(huán)狀罩。二層、三層為瞭望臺(tái)。四層為旋轉(zhuǎn)餐廳，五層是電視機(jī)房，六層是調(diào)頻機(jī)房，七層是機(jī)械裝置機(jī)房，如圖2-1-3所示。2.1概述

塔樓結(jié)構(gòu)由12個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土牛腿支撐，這些牛腿用預(yù)應(yīng)力鋼筋固定在塔體上，并用直徑為36.58m預(yù)應(yīng)力混凝土圈梁加固，使之構(gòu)成整體。

（4）天線：從446m以上至553m為鋼結(jié)構(gòu)天線，分為40節(jié)，全部用直升飛機(jī)進(jìn)行安裝，外罩5cm厚的塑料玻璃鋼防罩，供檢修，圍護(hù)用。圖2-1-3加拿大多倫多電視塔塔樓剖面2.1概述

2

北京中央電視塔

中央電視塔于1987年1月開工挖土，1990年9月亞運(yùn)會(huì)投入使用，位于北京西郊玉淵潭公園西側(cè)，從室外地坪起為405m。塔身為圓錐形，塔座是二層重檐，塔樓為宮燈形。塔樓和塔座為大面積玻璃幕墻和金屬屋頂。其功能是播出8套電視節(jié)目，10套調(diào)頻立體聲節(jié)目，38套微波節(jié)目，為公安、消防、地震、氣象、環(huán)保和旅游等部門提供綜合服務(wù)。該電視塔分塔基、塔座、塔身、塔樓、桅桿等5部分，塔身又包括內(nèi)筒、中筒和外筒，如圖2-1-4和圖2-1-5所示。

塔基的基礎(chǔ)深-24m，采用3m厚的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大環(huán)板，混凝土C40，混凝土量為4236m3，鋼筋350t，預(yù)應(yīng)力鋼絞40t。塔座為框架結(jié)構(gòu)，與塔身為同一基礎(chǔ)，共分塔座7層，最大直徑達(dá)70m，框架結(jié)構(gòu)里側(cè)與塔身連接。塔身為C40預(yù)應(yīng)力鋼筋混2.1概述

凝土，縱向鋼筋外側(cè)為φ32~φ100mm，內(nèi)側(cè)φ32~φ200mm，整個(gè)筒身設(shè)64束鋼絲束，110m以下另有24束。塔樓從197.0~257.5m為微波平臺(tái)和塔樓，總高度為60.5m，最大直徑為41m，分為14層，塔樓為鋼結(jié)構(gòu)，總重600t，座落在鋼筋混凝土的倒錐殼上，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257.5到292.5m，外圍5m×5m，壁厚600mm，混凝土的斷面中心共24束預(yù)應(yīng)力筋；上部從292.5到322m，外圍3.8m×3.8m，壁厚550mm，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7×7φ5。從322m到396m為鋼桅桿，分為3節(jié)，外圍尺寸分別為2m×2m，1m×lm，0.75m×0.75m，用鋼板圍成，鋼板最厚為50mm。2.1概述

圖2-1-4北京中央電視塔剖面圖2-1-5北京中央電視塔塔身平面2.1概述

3

上海電視塔

上海電視塔位于浦東陸家嘴地區(qū)，和黃浦公園、外灘長(zhǎng)堤隔河相望，是南京東路、北京東路及延安東路口視線交匯點(diǎn)。該塔高450m，被譽(yù)為“東方明珠”。塔身由直徑9m的3個(gè)鋼筋混凝土擎天圓筒構(gòu)成。在塔身中心標(biāo)高75m處有一直徑50m的圓球塔樓，設(shè)有露天觀光環(huán)廊、音像廳、技術(shù)用房等。在塔身中心標(biāo)高277.5m處有一直徑45m的圓球塔樓，設(shè)有微波天線層，旋轉(zhuǎn)茶座、技術(shù)用房等。300m以上為發(fā)射天線段，在370m標(biāo)高處是100m2的太空艙。在3個(gè)擎天圓筒內(nèi)部是電梯井、管道和緊急疏散樓梯。共有5部電梯，內(nèi)有兩組電動(dòng)纜車可以直達(dá)75m的圓球塔樓，如圖2-1-6所示。2.1概述

圖2-1-6上海電視塔2.2電視塔所用材料

根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建的混凝土電視塔采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)的情況，電視塔主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30；當(dāng)配有預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度不宜小于30mm。其他規(guī)定應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2024年版）》（GB/T50010—2010）執(zhí)行。

普通螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《六角頭螺栓

C

級(jí)》(GB/T

5780—2016)和《六角頭螺栓》(GB/T

5782—2016)的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副》(GB/T

1231—2024)。2.2電視塔所用材料

手工焊接采用的焊條應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》(GB/T

5117—2012)或《熱強(qiáng)鋼焊條》(GB/T

5118—2012)的規(guī)定要求,選擇的焊條型號(hào)應(yīng)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)與主體金屬?gòu)?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)《六角頭螺栓

C

級(jí)》(GB/T

5780—2016)和《六角頭螺栓》(GB/T

5782—2016)的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓應(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/T

1228—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角螺母》(GB/T

1229—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》(GB/T

1230—2006)、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副》(GB/T

1231—2024)或《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副》(GB/T

3632—2008)、《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副技術(shù)條件》(GB/T

3633—1995)的規(guī)定。錨栓可采用

Q235

鋼或

Q345

鋼制成。

2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.1基本規(guī)定

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)的，以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)的某一功能的要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。

極限狀態(tài)可分為下列三類：2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.1基本規(guī)定

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；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)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。3）耐久性極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在環(huán)境影響下出現(xiàn)的劣化，達(dá)到耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值或標(biāo)志的狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)影響承載能力和正常使用的材料性能劣化，影響耐久性的裂縫、變形、缺口、外觀、材料削弱等則認(rèn)為超過(guò)了耐久性極限狀態(tài)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.1基本規(guī)定

結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)承載力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)和耐久性極限狀態(tài)的要求，分別按以下規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算：

1）承載力及穩(wěn)定：所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載力(包括壓屈失穩(wěn))計(jì)算；在必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移驗(yàn)算；

2）變形：對(duì)使用上要求控制變形的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算；

3）抗裂及裂縫寬度：對(duì)使用上要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行混凝土拉強(qiáng)度驗(yàn)算；對(duì)使用上允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。

2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.2

承載能力極限狀態(tài)計(jì)算要求

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)的，以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。電視塔依其重要性分為三個(gè)安全等級(jí)。電視塔安全等級(jí)應(yīng)符合表2-3-1的規(guī)定。表2-3-1電視塔安全等級(jí)

安全等級(jí)

破壞后果

電視塔類型一級(jí)很嚴(yán)重重要二級(jí)嚴(yán)重一般三級(jí)不嚴(yán)重次要2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計(jì)算要求

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)應(yīng)采用以下極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：（2-1）

式中

——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的結(jié)構(gòu)可分別采

用1.1、1.0、0.9；

——第j個(gè)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1.35，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)取1.0；

——第j個(gè)永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值；

——分別為第1個(gè)和第i個(gè)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，一般取值1.4；

——分別為第1個(gè)和第i個(gè)考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限的荷載調(diào)整系數(shù)；

——第1個(gè)和第i個(gè)可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值；

R(·)——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計(jì)算要求

對(duì)不同的作用組合，其可變作用組合值系數(shù)分別按表2-3-2采用。

表2-3-2

可變作用組合值系數(shù)。注：1.

G、w、L、T、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。

2.

在Ⅱ、Ⅲ組合中，當(dāng)時(shí)，取荷載組合可變荷載組合值系數(shù)ⅠG+W+L+T0.60.71.00----ⅡG+I+W+T0.250.7--1.0--ⅢG+A+W+L0.600.7----1.02.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.2承載能力極限狀態(tài)計(jì)算要求

。結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算時(shí)應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：（2-2）式中

——永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；

——分別為水平、豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù)，按表2-3-3采用；

——風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用1.4；

——重力荷載代表值的效應(yīng)；

——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)；

——豎向地震作用標(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)；

——風(fēng)荷載標(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)；

2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.3承載能力極限狀態(tài)計(jì)算要求

。

——抗震基本組合中的風(fēng)荷載組合值系數(shù)，可取0.2；

R

——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力；

——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，對(duì)混凝土塔身取1.0，對(duì)鋼構(gòu)件和其他混凝土構(gòu)件取0.8，對(duì)

連接取1.0。地震作用僅按水平地震作用計(jì)算1.40僅按豎向地震作用計(jì)算01.4同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用(以水平為主）同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用(以豎向?yàn)橹鳎?.40.50.51.4表2-3-3地震作用分項(xiàng)系數(shù)（建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50011-2010(2024修訂)）2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.3正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算要求

。

對(duì)正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，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)，并應(yīng)保證變形、裂縫、加速度等計(jì)算不超過(guò)相應(yīng)的規(guī)定限值。一般情況塔體只作短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)。其他構(gòu)件應(yīng)依不同要求分別采用短期效應(yīng)和長(zhǎng)期效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1）短期效應(yīng)組合：

2)長(zhǎng)期效應(yīng)組合：

（2-4）（2-3）2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.3

正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算要求

。

3）準(zhǔn)永久效應(yīng)組合：

式中：

——第i個(gè)可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)。

——第1個(gè)可變荷載的頻遇值系數(shù)。（2-5）2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.3

正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算要求

。

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：

1)在風(fēng)荷載作用下，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；

2)在風(fēng)荷載和不均勻日照溫差的作用下，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)備允許轉(zhuǎn)角的規(guī)定限值；

3)按短期效應(yīng)組合和長(zhǎng)期效應(yīng)組合作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬

度不應(yīng)大于0.2mm；

4)在風(fēng)荷載的作用下，對(duì)塔上設(shè)有游覽設(shè)施和有人房間的塔，其游覽設(shè)施和有人房間所在位置處塔身動(dòng)風(fēng)位移加速度不宜大于0.2m／s2。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

。

2.3.4.1作用分類

電視塔結(jié)構(gòu)上的作用可分為下列三類：

永久作用：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可忽略的作用。例如結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、地基沉降等；

可變作用：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的作用。例如風(fēng)荷載、裹冰荷載、地震作用、溫度作用、使用中的人員和物料重、施工中的設(shè)備重或作用力等。

偶然作用：在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)期很短的作用，如爆炸力、撞擊力等。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

。

2.3.4.2各種作用計(jì)算

1

風(fēng)荷載作用于電視塔結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：

——風(fēng)荷載壓力的標(biāo)準(zhǔn)值；

——風(fēng)載體型系數(shù)；

——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

——基本風(fēng)壓(kN／m2)；

——z高度處的風(fēng)震系數(shù)。（2-6）2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

基本風(fēng)壓系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10min平均最大風(fēng)速

(m／s)為標(biāo)準(zhǔn)，按確定的風(fēng)壓值。如無(wú)上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）中全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖查得的數(shù)值采用，對(duì)一級(jí)電視塔可再加大10%。電視塔設(shè)計(jì)所采用的基本風(fēng)壓不得小于0.35kN／m2。

風(fēng)壓高度變化系數(shù)，應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表2-3-4確定。地面粗糙度可分為A、B、C、D三類，A類指近海海面、海島、海岸、湖岸和沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中、小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的大城市市區(qū)，D類指有密集的建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

表2-3-4風(fēng)壓高度變化系數(shù)離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別ABCD51.001.000.650.51101.281.000.650.51151.421.130.650.51201.521.230.710.51301.671.390.880.51401.791.521.000.602.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別

ABCD501.891.621．100.69601.971.711.200.77702.051.791.280.84802.121.871.350.91902.181.931.430.981002.232.001.501.041502.462.251.791.332002.642.462.031.582502.782.632.241.813002.912.772.432.02續(xù)表2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

離地或海平面高度(m)地面粗糙度類別

ABCD3502.912.912.602.224002.912.912.912.404502.912.912.912.585002.912.912.912.74≥5502.912.912.912.91續(xù)表

風(fēng)荷載體系系數(shù)，可按表2-3-5的規(guī)定采用，對(duì)一級(jí)電視塔和外形復(fù)雜的電視塔應(yīng)通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

作用于塔結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載，應(yīng)考慮陣風(fēng)脈動(dòng)的動(dòng)力作用。根據(jù)電視塔結(jié)構(gòu)剛度有突變和局部集中較大質(zhì)量的特點(diǎn)，其風(fēng)荷載的計(jì)算將脈動(dòng)風(fēng)按隨機(jī)震振動(dòng)理論分析，用振動(dòng)分解法計(jì)算。一般將塔體結(jié)構(gòu)視為多質(zhì)點(diǎn)體系，作用于結(jié)構(gòu)第i點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)第j振型作用力的代表值

，可按下式確定：（2-7）

(2-8)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

式中:

Mi——結(jié)構(gòu)第i質(zhì)點(diǎn)的集中質(zhì)量；

Yij——第i質(zhì)點(diǎn)j振型的水平相對(duì)位移；——第j振型的脈動(dòng)增大系數(shù),如表2-3-6所示；——第j振型的空間相關(guān)系數(shù)，如表2-3-7所示；——結(jié)構(gòu)第j振型的參與系數(shù)；

——第i質(zhì)點(diǎn)風(fēng)作用壓力的標(biāo)準(zhǔn)值；

Ai——結(jié)構(gòu)第i質(zhì)點(diǎn)的擋風(fēng)面積；

mi——第i質(zhì)點(diǎn)風(fēng)作用的脈動(dòng)系數(shù)，如表2-3-8所示。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

注：t為結(jié)構(gòu)自振周期(s)；V0為設(shè)計(jì)基本風(fēng)壓對(duì)應(yīng)的風(fēng)速(m／s)。

＝tV0／12000.010.030.050.100.150.20鋼結(jié)構(gòu)1.491.882.132.562.863.08鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1.221.421.551.801.972.10＝tV0／1200塔總高/m≤60120150300≥450≤0.050.600.550.500.400.350.100.700.600.550.450.350.200.750.700.650.550.45表2-3-7空間相關(guān)系數(shù)（考慮高振型時(shí)v=1.0）表2-3-6脈動(dòng)增大系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

2.

裹冰荷載設(shè)計(jì)電視塔時(shí)，應(yīng)考慮外露的結(jié)構(gòu)件、管線、塔上設(shè)備(如天線)表面裹冰引起的重力作用及擋風(fēng)積增大的影響?；竟穸葢?yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉x地l0m高度處的觀測(cè)資料，取重現(xiàn)期為50年最大裹冰厚度的統(tǒng)計(jì)數(shù)值。距地面高度1020406080100200≥350地面粗糙度類別A0.600.550.480.460.440.420.380.35B0.880.750.650.600.560.540.460.40C1.751.401.100.970.890.820.650.54表2-3-8脈動(dòng)系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

管線和構(gòu)件上的裹冰作用應(yīng)按以下規(guī)定確定：圓截面構(gòu)件和管線上的裹冰荷載q(單位為kN／m)可按式（2-9）計(jì)算：（2-9）式中

b——計(jì)算高度處的裹冰厚度(mm)； d——構(gòu)件或管線的直徑(mm)；

——裹冰厚度修正系數(shù)，按表2-3-9采用；

——裹冰厚度的高度遞增系數(shù)，按表2-3-10采用；

——裹冰重度，一般取9kN／m3。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

表2-3-9裹冰厚度修正系數(shù)構(gòu)件或管線直徑(mm)51020305060≥70圓截面裹冰厚度修正系數(shù)1.101.000．900．800.700.630.60距地面高度(m)≤1050100150200300>350高度系數(shù)1．01．62．02．22．42．72．82-3-10裹冰厚度的高度遞增系數(shù)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

非圓截面構(gòu)件上的裹冰作用(kN／m2)可按下式計(jì)算：

3

地震作用

電視塔在進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)，應(yīng)符合以下規(guī)定：

對(duì)處于7度硬、中硬場(chǎng)地，且基本風(fēng)壓w0≥0.4kN／m2時(shí)，及7度中軟、軟場(chǎng)地和8度硬、中硬場(chǎng)地，且基本風(fēng)壓w0≥0.7kN／m2時(shí)，可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算；對(duì)處在8度和9度場(chǎng)地上的塔，應(yīng)計(jì)算水平和豎向地震的共同作用；8度和9度場(chǎng)地上的一級(jí)電視塔，宜進(jìn)行專門研究；單筒型電視塔，應(yīng)同時(shí)計(jì)算兩個(gè)主軸方向的水平地震作用。多筒型電視塔除應(yīng)同時(shí)計(jì)算兩個(gè)主軸方向的水平地震作用外，尚應(yīng)同時(shí)計(jì)算兩個(gè)正交非主軸方向的水平地震作用。。（2-10）2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)的電視塔，可采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行地震作用

計(jì)算；對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)和二級(jí)的電視塔，除采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行

地震作用計(jì)算外，尚應(yīng)根據(jù)表2-3-11規(guī)定的設(shè)計(jì)基本地震加速度值采用時(shí)程分析進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。

按振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)，對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)的電視塔，

計(jì)算振型數(shù)不宜少于5個(gè)；對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)和二級(jí)的電視塔，計(jì)算振型不宜少于7個(gè)。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

表2-3-11設(shè)計(jì)基本地震加速度值注：g為重力加速度，9.8m／s2。

電視塔采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)j振型質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按式（2-11）確定：（2-11）（2-12）烈

度789設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.15g0.20g0.40g2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.3.4電視塔上的作用及計(jì)算

式中

Fji——j振型質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；

——相應(yīng)于j振型自振周期的水平地震影響系數(shù)，除進(jìn)行專門研究的電視塔外，

其余均按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50011-2010)確定；

Yji——j振型質(zhì)點(diǎn)i的水平相對(duì)位移；

Gi——質(zhì)點(diǎn)i的重力荷載代表值

――j振型的參與系數(shù)。

水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)S(彎矩、剪力、變形、軸力等)，可按下列公式確定：（2-13）式中

Sj——j振型水平地震的作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，其中因水平變形和重力引起的次效應(yīng)，可只計(jì)算第一振型值。2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式確定：

式中

FEvk

——結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；

Fvik

——質(zhì)點(diǎn)i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；

hi、hj——分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度；

——豎向地震影響系數(shù)的最大值，可按水平地震影響系數(shù)最大值的1.2倍采用；

GEqv——結(jié)構(gòu)參與豎向振動(dòng)的總重力作用代表值；

Gi、Gj——質(zhì)點(diǎn)i、j的重力荷載代表值；(2-14)(2-15)2.3混凝土電視塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則4.其他作用

計(jì)算日照作用時(shí)，由向陽(yáng)面和背陽(yáng)面的溫度差可按20℃采用。電視塔設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮由塔基不均勻沉降造成塔體中心軸線傾斜的影響，其塔頂傾斜位移可取0.4m。

施工中機(jī)具、設(shè)備和作用力，對(duì)結(jié)構(gòu)受力有影響的，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行驗(yàn)算。

由施工偏差造成塔中心軸線傾斜，其傾斜角的正切值在塔體設(shè)計(jì)時(shí)可取1／1000；對(duì)施加預(yù)應(yīng)力的單筒形塔段，因預(yù)應(yīng)力鋼筋的位置和張拉偏差，設(shè)計(jì)時(shí)按全截面預(yù)應(yīng)力總值的5／100置截面一側(cè)，計(jì)算對(duì)塔體的偏心作用。

電視塔結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，由于混凝土的干縮作用，對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力有影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算。2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.1概述

電視塔塔體應(yīng)根據(jù)工藝和使用要求、建筑造型、自然條件、材料和施工等因素，進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型。塔體外型宜由平滑連續(xù)曲線或直線構(gòu)成，水平截面宜采用對(duì)稱截面，一般宜采用圓筒截面；塔體上部鋼結(jié)構(gòu)可采用單筒截面或空間桁架、剛架。

塔體設(shè)計(jì)應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，計(jì)算時(shí)應(yīng)遵照下列補(bǔ)充規(guī)定進(jìn)行：1）對(duì)塔體混凝土塔段應(yīng)采用可變荷載組合中I、Ⅲ荷載組合進(jìn)行；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)塔段應(yīng)采用I、Ⅱ、Ⅲ荷載組合進(jìn)行；

2）在進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，可不計(jì)算由豎向地震作用引起的塔體彎曲的次效應(yīng)。2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.2正截面承載能力計(jì)算的規(guī)定

正截面承載能力應(yīng)按下列基本假定進(jìn)行計(jì)算：1)變形后截面仍保持平面；2)不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；3)混凝土受壓，當(dāng)壓應(yīng)變≤0.002時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線為拋物線；當(dāng)壓應(yīng)變>0.002時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈水平線，其極限壓應(yīng)變

取0.0035，相應(yīng)的最大壓應(yīng)力取混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

；4)鋼筋應(yīng)力取等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但不大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?.005。2.4.1概述

塔體設(shè)計(jì)應(yīng)按規(guī)定采用短期效應(yīng)組合進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，并滿足電視塔正常使用極限狀態(tài)的控制條件。對(duì)塔體施加預(yù)應(yīng)力，應(yīng)依使用要求、風(fēng)和地震作用、施工和投資等因素確定。2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.2正截面承載能力計(jì)算的規(guī)定

塔體鋼筋混凝土正截面承載能力極限狀態(tài)的三個(gè)控制條件如表2-4-1所示。極限狀態(tài)受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變受拉區(qū)邊緣普通鋼筋拉應(yīng)變受拉區(qū)邊緣預(yù)應(yīng)力鋼筋拉混凝土受壓0.0035≤0.005普通鋼筋受拉≤0.00350.005預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉≤0.0035≤0.005表2-4-1正截面承載能力極限狀態(tài)的控制條件注：

—預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

―受拉區(qū)邊緣由預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力為零時(shí)的預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力。

―預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.2正截面承載能力計(jì)算的規(guī)定

正截面承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：

式中

N、M——軸向力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值，按規(guī)定計(jì)算；

RN——截面的抗壓承載能力；

RM——截面的抗彎承載能力；——截面的幾何參數(shù)。

（2-16）（2-17）2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.3塔體變形和內(nèi)力計(jì)算

塔體簡(jiǎn)化為多質(zhì)點(diǎn)懸臂體系計(jì)算時(shí)，沿塔高每10-20m宜設(shè)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，塔體截面突變處、質(zhì)量集中處和計(jì)算需要處，應(yīng)增設(shè)質(zhì)點(diǎn)，一般每座塔的總數(shù)不少于20個(gè)。各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量或重力，可按相鄰上、下質(zhì)點(diǎn)距離內(nèi)的質(zhì)量的1/2或重力的1/2采用。

相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的塔體剛度，可采用該區(qū)段的平均截面剛度；在計(jì)算塔體截面剛度時(shí)，可不計(jì)開孔和局部加強(qiáng)措施的影響。

計(jì)算塔體自振特性、正常使用極限狀態(tài)和抗震計(jì)算時(shí)，可將塔體視為彈性體系，其截面剛度為

1)計(jì)算結(jié)構(gòu)自振特性時(shí)：0.85EcI；

2)計(jì)算正常使用極限狀態(tài)時(shí)：0.65EcI(混凝土)，0.85EcI(預(yù)應(yīng)力混凝土)；2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.3塔體變形和內(nèi)力計(jì)算

3)抗震計(jì)算時(shí)：0.85EcI(混凝土)；EcI(預(yù)應(yīng)力混凝土)。

其中，Ec――混凝土的彈性模量(Pa)；

I——塔體截面的慣性矩(m4)。

計(jì)算日照作用時(shí)，圓筒型塔體截面曲率可按下式計(jì)算：

式中,——塔體截面曲率；

——混凝土線膨脹系數(shù)，取110-5／℃；

——塔體日照溫差，混凝土塔段向陽(yáng)面與背陽(yáng)面筒壁平均溫度差20℃采用；

d

——塔體的外徑。（2-18）2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.3塔體變形和內(nèi)力計(jì)算

在進(jìn)行塔體承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)計(jì)算因重力和塔體位移所產(chǎn)生的次效應(yīng)，其附加彎矩

可按下式計(jì)算：式中,——i質(zhì)點(diǎn)的附加彎矩N·m；

——j質(zhì)點(diǎn)的重力N；

——分別為j質(zhì)點(diǎn)、i質(zhì)點(diǎn)的最終水平位移m。

(2-20)2.4塔體的變形與內(nèi)力計(jì)算2.4.4截面變化處局部設(shè)計(jì)

塔體因造型或使用要求等使塔體截面突變，為提高突變處的剛度，一般設(shè)置橫向板、環(huán)等橫向構(gòu)件，還應(yīng)對(duì)該段的受力進(jìn)行局部計(jì)算，計(jì)算可采用線彈性理論。對(duì)塔體上的作用支點(diǎn)，如塔樓、內(nèi)外筒連接點(diǎn)、鋼結(jié)構(gòu)塔段與混凝土段連接點(diǎn)等，往往承受較大力的作用，均應(yīng)進(jìn)行局部計(jì)算，以滿足其承載力和變形要求。在計(jì)算塔樓對(duì)塔體的作用時(shí)，塔樓的樓面可變荷載不得折減，并考慮實(shí)際的不均勻分布；在計(jì)算內(nèi)、外筒連接處的相互作用時(shí)，應(yīng)考慮以下兩種情況：水平位移時(shí)一致、豎向作用時(shí)分離。當(dāng)塔體上開有較大的門洞時(shí)，在門洞上方應(yīng)增配橫向鋼筋，其數(shù)量由計(jì)算確定。

2.5塔樓的變形與內(nèi)力計(jì)算2.5.1概述

塔樓的結(jié)構(gòu)形式可以是多樣的，應(yīng)根據(jù)使用和工藝要求、建筑造型、材料和施工條件綜合確定。塔樓位于電視塔的上部，其質(zhì)量大、外輪廓也大，在風(fēng)和地震作用下，在塔體內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形很大，因此，宜優(yōu)先采用自重輕的結(jié)構(gòu)方案，并要求有良好的整體剛度和適當(dāng)?shù)陌踩?。塔樓結(jié)構(gòu)選用鋼結(jié)構(gòu)符合自重輕的要求。當(dāng)塔樓的懸挑尺寸較小時(shí)，分層選用混凝土懸臂板較為經(jīng)濟(jì)合理。而當(dāng)塔樓荷載大、懸挑尺寸也大時(shí)，宜選用混凝土倒錐殼作為整個(gè)塔樓的支承結(jié)構(gòu)。樓層結(jié)構(gòu)選用現(xiàn)澆混凝土樓板整體性好，并較為經(jīng)濟(jì)，而選用鋼結(jié)構(gòu)梁柱自重輕、截面小。

2.5塔樓的變形與內(nèi)力計(jì)算2.5.2塔樓內(nèi)力和變形計(jì)算

塔樓結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)考慮可能出現(xiàn)的永久荷載和可變荷載及其組合。塔樓永久荷載除結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重外，還可能有擦窗機(jī)、微波天線等附加設(shè)施的荷重。風(fēng)荷載應(yīng)選擇最不利的荷載組合。塔樓設(shè)計(jì)應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，并且采用短期效應(yīng)組合進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。

進(jìn)行塔樓內(nèi)力和變形計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型選用相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。塔體可視為塔樓樓層結(jié)構(gòu)的支座。塔樓結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平拉力若作用在塔體結(jié)構(gòu)上，將使塔體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜化，從而增加其構(gòu)造和配筋的復(fù)雜程度，故塔樓結(jié)構(gòu)的水平拉力宜由其結(jié)構(gòu)自身平衡，使塔體結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單明確。所以，塔樓承重結(jié)構(gòu)水平拉力應(yīng)由結(jié)構(gòu)自身承受，而不宜使塔體承受塔樓承重結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平拉力。2.5塔樓的變形與內(nèi)力計(jì)算2.5.3局部驗(yàn)算

采用混凝土倒錐殼作為塔樓承重結(jié)構(gòu)時(shí)，倒錐殼頂面將產(chǎn)生水平拉力，為了避免塔體受到此水平力并減少倒錐殼的裂縫，宜在倒錐殼邊緣施加環(huán)向預(yù)應(yīng)力，以抵消此水平力。塔樓樓層結(jié)構(gòu)在塔樓承重結(jié)構(gòu)上的支承點(diǎn)和在塔體上的支承點(diǎn)，其截面或應(yīng)力突變處，均應(yīng)進(jìn)行局部驗(yàn)算。

塔樓樓層結(jié)構(gòu)應(yīng)驗(yàn)算混凝土樓板收縮、作用的不均勻分布、預(yù)應(yīng)力及施工等對(duì)承重結(jié)構(gòu)的影響。

2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算

電視塔基礎(chǔ)可采用箱形、筏形(環(huán)板、圓板)及錐殼加環(huán)板基礎(chǔ)；需要時(shí)，可采用樁箱、樁筏基礎(chǔ)。基礎(chǔ)型式的選用應(yīng)綜合塔體結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地土和周圍環(huán)境條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較進(jìn)行綜合分析確定。塔的地基應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、變形和抗傾覆驗(yàn)算，必要時(shí)應(yīng)作抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足在各作用的組合作用下，基礎(chǔ)底面不脫開基土的要求。

基礎(chǔ)的埋置深度一般從室外地面算起，如果地下室周圍無(wú)可靠側(cè)限時(shí)，應(yīng)從具有側(cè)限的地面算起?；A(chǔ)的埋置深度必須滿足地基變形的要求。參考高層建筑設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定和經(jīng)驗(yàn)，高層建筑在水平(荷載)作用下，加大基礎(chǔ)的埋置深度可減少基底的地震加速度，有利于提高地基土承載力、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、抗傾覆安全度和抗滑穩(wěn)定性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，基礎(chǔ)的埋置深度可取建筑物地面高度的1／20，因塔樓以上桅桿部分的質(zhì)

2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算量相對(duì)于塔樓和塔體的質(zhì)量較小，其高度不計(jì)入建筑物地面高度，所以，基礎(chǔ)的埋置深度不宜小于主塔樓頂高度的1／20，當(dāng)基礎(chǔ)落在巖石上，有可靠的錨固措施時(shí)，埋置深度可適當(dāng)減小。

塔體和塔座建筑采用同一基礎(chǔ)支承，有利于提高塔的穩(wěn)定性，并使兩者的沉降取得一致，所以，一般情況下，塔體和塔座建筑宜設(shè)計(jì)在同一個(gè)基礎(chǔ)上。采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土基礎(chǔ)時(shí)，可沿徑向或環(huán)向設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的包角常用1200、1800兩種。

2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

地基承載力的計(jì)算應(yīng)符合下列要求：

（1)當(dāng)承受軸心荷載作用時(shí)：式中,pk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值；

fa——修正后的地基承載力特征值

，根據(jù)土的類別、基礎(chǔ)底面寬度

、基礎(chǔ)埋

深等確定

當(dāng)考慮地震作用時(shí)，地基抗震承載力應(yīng)按下式計(jì)算：

（2-21）（2-22）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

式中,——調(diào)整后的地基抗震承載力；

——地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）

的規(guī)定采用。

（2)當(dāng)承受偏心荷載作用時(shí)，除應(yīng)符合公式(1.20)的要求外，尚應(yīng)滿足下式要求：

式中,——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值(kPa)。

基礎(chǔ)承受軸心作用和在核心內(nèi)承受偏心作用時(shí)，在這些作用的組合作用下，基礎(chǔ)底面不脫開地基土的基底壓力計(jì)算可按下列公式進(jìn)行：（2-23）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

1）當(dāng)軸心荷載作用時(shí)：

式中，F(xiàn)k——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)邊緣上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎

向力值(kN)；

Gk——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重(kN)；

A——基礎(chǔ)底面面積(m2)。

Pk——軸心荷載作用下的基底壓力，kPa。

（2-24）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

2）當(dāng)偏心荷載作用時(shí)：

式中,Mk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值(kN·m)；

W——基礎(chǔ)底面的抵抗矩(m3)；

Pk,max——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力值(kPa)；

Pk,min——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面邊緣最小壓力值(kPa)。

（2-25）(2-26)2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

3)當(dāng)承受雙向偏心作用時(shí)：

式中

Mkx——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面對(duì)x軸的力矩標(biāo)準(zhǔn)(kN·m)；

Mky——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面對(duì)y軸的力矩標(biāo)準(zhǔn)(kN·m)；

Wx——基礎(chǔ)底面對(duì)x軸的抵抗矩(m3)；

Wy——基礎(chǔ)底面對(duì)y軸的抵抗矩(m3)。

（2-27）(2-28)2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

地基變形計(jì)算主要有下列兩項(xiàng)，其計(jì)算值應(yīng)不大于地基變形容許值。1)地基最終沉降量應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）的規(guī)定計(jì)算。2)基礎(chǔ)傾斜應(yīng)按下列公式計(jì)算：

式中,s1、s2——基礎(chǔ)傾斜方向兩邊緣的最終沉降量(mm)，對(duì)矩(方)形基礎(chǔ)可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建

筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）計(jì)算，對(duì)圓(環(huán))形基礎(chǔ)可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)

準(zhǔn)《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5005l-2021）計(jì)算；

b——矩(方)形基礎(chǔ)傾斜方向邊長(zhǎng)(mm)；

d——圓(環(huán))形基礎(chǔ)的外徑(mm)；（2-29）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.1地基計(jì)算

塔高H最終沉降量允許值/mm高壓縮性黏性土低中壓縮性黏性土、砂土H≤20m400200≤0.008020m<H≤50m400≤0.006050m<H≤100m400≤0.0050100m<H≤150m300≤0.0040150m<H≤200m300≤0.0030200m<H≤250m200≤0.0020250m<H≤300m200≤0.0015300m<H≤400m100100≤0.0010注：H為塔的總高度，指室外地面至桅桿頂?shù)母叨?。?-6-1地基變形允許值2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

板式基礎(chǔ)的外形尺寸宜符合下列要求：1）圓形板式基礎(chǔ)，如圖2-6-1所示。圖2-6-1圓形板式基礎(chǔ)（2-30）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

1）環(huán)形板式基礎(chǔ)，如圖2-6-2所示。圖2-6-2環(huán)形板式基礎(chǔ)（2-31）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

式中rc——筒體底截面的平均半徑,m,；

r1、r2、r3、r4——基礎(chǔ)底板不同位置的半徑，m；

h1、h2、h3——基礎(chǔ)底板不同位置的厚度,m；

——環(huán)形基礎(chǔ)底板外形系數(shù)，可根據(jù)比值r1／rc按圖2-6-3確定。

板式基礎(chǔ)按上述內(nèi)容確定基礎(chǔ)外形尺寸的比例和基礎(chǔ)底板的最小尺寸，式(2-30)和式（2-31）分別為圓板和環(huán)板基礎(chǔ)的優(yōu)化外形。在同樣條件下，環(huán)板基礎(chǔ)比圓板基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)，宜優(yōu)先采用。當(dāng)環(huán)板基礎(chǔ)內(nèi)半徑

時(shí)，基礎(chǔ)底板上部?jī)H需按構(gòu)造配筋。2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

計(jì)算矩(方)形板式基礎(chǔ)強(qiáng)度時(shí)，基底壓力可按下列規(guī)定采用：

坡形頂面的板式基礎(chǔ)，如圖2-6-4所示。

計(jì)算任一截面x-x的內(nèi)力時(shí)，可采用按下式求得的基底均布作用p：

式中

p——基礎(chǔ)均布作用設(shè)計(jì)值，kPa；

pmax——基底邊緣最大壓力設(shè)計(jì)值,kPa；

px——計(jì)算截面x-x處的基底壓力設(shè)計(jì)值,kPa;圖2-6-3環(huán)形基礎(chǔ)底板外形系數(shù)曲線(2-31)2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

2)臺(tái)階形頂面的板式基礎(chǔ)，如圖2-6-5所示。

圖2-6-4坡形頂面板式基礎(chǔ)基地作用計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2-6-5臺(tái)階形頂面板式基礎(chǔ)基底作用計(jì)算簡(jiǎn)圖2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

2)臺(tái)階形頂面的板式基礎(chǔ)，如圖2-6-5所示。

計(jì)算截面1—1及2—2的內(nèi)力時(shí)，可分別采用按下列二式求得的基底均布作用力p：

式中

p1、p2——計(jì)算截面1—1、2—2處的基底壓力設(shè)計(jì)值，kPa；

計(jì)算圓形、環(huán)形基礎(chǔ)底板強(qiáng)度時(shí)，如圖2-6-6所示，可取基礎(chǔ)外懸挑中點(diǎn)處的基底最大壓力p作為基底均布作用，p值可按下式計(jì)算：（2-33）（2-34）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

(a)圓形基礎(chǔ)(b)環(huán)形基礎(chǔ)圖2-6-6圓形、環(huán)形基礎(chǔ)的基底作用計(jì)算簡(jiǎn)圖2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算

式中

N——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的軸向力設(shè)計(jì)值(不包括基礎(chǔ)底板自重及基礎(chǔ)底板上的土重)，KN；

M——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的力矩設(shè)計(jì)值,KN·m；

A——基礎(chǔ)底板的面積,m2；

I——基礎(chǔ)底板的慣性矩,m4。

（2-35）2.6電視塔地基與基礎(chǔ)計(jì)算2.6.2基礎(chǔ)計(jì)算：承受水平力的各類獨(dú)立基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性?；A(chǔ)的抗滑穩(wěn)定應(yīng)按下式計(jì)算：

式中

Ph——基底上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的水平力設(shè)計(jì)值(kN)；

N——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；

G——基礎(chǔ)自重(包括基礎(chǔ)上的土重)(kN)；

——基礎(chǔ)底面對(duì)地基的摩擦系數(shù)，可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）的規(guī)定采用，

1.3——為基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定系數(shù)，用以提高抗滑安全儲(chǔ)備

另外，基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定也可按滑移面進(jìn)行計(jì)算。

基礎(chǔ)環(huán)壁為塔體在基礎(chǔ)中的延伸部分，一般不與底板垂直，尚應(yīng)計(jì)算由上部傳至基礎(chǔ)的軸向力的水平分力在基礎(chǔ)底板內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)向拉力。（2-36）2.7構(gòu)造要求2.7.1鋼筋混凝土

考慮電視塔結(jié)構(gòu)的特殊性，故規(guī)定受力鋼筋的混凝土保護(hù)層比普通結(jié)構(gòu)的混凝土保護(hù)層大。受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度(從鋼筋的外邊緣算起)不應(yīng)小于30mm，當(dāng)這些構(gòu)件處在露天環(huán)境時(shí)，保護(hù)層應(yīng)比上述值增大10mm；所有構(gòu)件的保護(hù)層均不應(yīng)小于受力鋼筋的直徑。

電視塔的配筋往往比較多，而構(gòu)件的截面尺寸相對(duì)較小，構(gòu)件鋼筋之間的凈距，應(yīng)保證鋼筋與混凝土共同工作并考慮便于混凝土澆灌和振搗，當(dāng)采用振搗棒振搗時(shí)應(yīng)保證振搗棒能在鋼筋間自由通過(guò)。

構(gòu)件截面突變，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少截面尺寸突變；當(dāng)不可避免時(shí)，應(yīng)在截面突變處配置構(gòu)造鋼筋。混凝土板、墻內(nèi)所開洞口的周邊應(yīng)配置附加鋼筋，其2.7構(gòu)造要求2.7.2預(yù)應(yīng)力混凝土截面積不小于被截?cái)噤摻畹慕孛娣e。

電視塔塔體的預(yù)應(yīng)力主要是豎向和環(huán)向布置的大噸位預(yù)應(yīng)力筋群錨體系。預(yù)應(yīng)力混凝土宜采用后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。電視塔預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)：

①大噸位群錨。

②超長(zhǎng)埋管穿筋及超長(zhǎng)張拉。

③環(huán)向預(yù)應(yīng)力包角較大。

④高空作業(yè)，操作空間小。

電視塔采用后張法對(duì)構(gòu)件施加豎向或環(huán)向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮不同構(gòu)件的特點(diǎn)和施工的要求。2.7構(gòu)造要求2.7.2預(yù)應(yīng)力混凝土

由于塔體豎向預(yù)應(yīng)力管超長(zhǎng)埋設(shè)，為保證其位置正確，施工過(guò)程不發(fā)生偏移或漏漿堵塞現(xiàn)象，以采用預(yù)埋鍍鋅鋼管為宜，管道應(yīng)設(shè)支架固定。同時(shí)，從試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際工程的應(yīng)用來(lái)看，鋼管的摩擦力也較小。預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絞線，塔樓和基礎(chǔ)的預(yù)埋管也應(yīng)采用鍍鋅鋼管。

為防止施工中可能造成的漏漿堵塞、管道變形、穿筋不利等因素，保證塔體預(yù)應(yīng)力的有效建立，根據(jù)具體的構(gòu)造形式和施工方法，預(yù)留一定數(shù)量的孔道是必要的。多倫多電視塔建造較早，電視塔預(yù)應(yīng)力施工尚不成熟，預(yù)留20%的孔道。國(guó)家廣播電影電視總局設(shè)計(jì)院承擔(dān)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力電視塔都根據(jù)具體情況預(yù)留了一定數(shù)量的預(yù)留孔道