
'n Volledige 40 m Q345B tapse buisvormige staal monopool geëvalueer onder Intensiteit 8 seldsame aardbewinglading deur gebruik te maak van drie onafhanklike analitiese roetes — ekwivalente statiese analise, modus-superposisie-responsspektrumanalise, en nie-lineêre tyd-geskiedenis analise - getoets teen die modale deelname massa vereiste van FEMA 365.
Die doel van hierdie studie is om die strukturele veiligheid van 'n tipiese kommunikasie monopool staal toring wat aan seismiese grondbeweging onderwerp is, te verifieer. 'n Verteenwoordigende telekommunikasie monopool is gekies as die studie-objek en gereduseer tot 'n gepaste eindige-element idealisering deur rasionele strukturele vereenvoudiging. Met verwysing na die intensiteit 8 seldsame aardbewing vereistes gespesifiseer in die toepaslike Chinese ontwerp kodes, die seismiese werkverrigting van die struktuur is deur drie komplementêre roetes bereken en geëvalueer: die ekwivalente statiese analise metode, die modus-superposisie reaksie spektrum metode, en die nie-lineêre tydgeskiedenismetode. Die resultate wat van die drie berekeningsroetes verkry is, is dan vergelyk om die verskille tussen die analitiese benaderings te identifiseer, en die algehele seismiese werkverrigting van die kommunikasiemonopool is beoordeel deur 'n omvattende sintese van die berekende response.
Die belangrikste lasdraende element van 'n kommunikasie monopool toring is 'n enkele vrykrag-staalbuis wat groot aan die onderkant en klein aan die bokant is, met 'n geleidelik wisselende deursnee. Omdat die hoogte van die struktuur sy deursnee aansienlik oorskry, die toring is 'n klassieke hoë gebou (skraal) struktuur. Op dieselfde tyd, die deursnee-tot-dikte verhouding van 'n monopool kommunikasie toring is gewoonlik baie groot, dus gedra die struktuur as 'n dunwandige dop, en laterale verplasing onder laterale belastings soos aardbewing en wind is beduidend. Daarbenewens, vanweë die selfgewig van die toring en die konsentrasie van platformmassas aan die bokant, die P-Δ effek van die kommunikasie monopool word uitgespreek en die strukturele reaksie is sterk nie-lineêr.
As gevolg van die beperkte kapasiteit van huishoudelike aardbewing-simulasie skudtafels, volskaalse prototipe skudtafeltoetsing van kommunikasiemonopole is nie haalbaar nie. In plaas daarvan, Kode vir ontwerp van hoogstaande strukture (GB 50135–2006), Kode vir seismiese ontwerp van geboue (GB 50011–2010) en Kode vir ontwerp van staaltoring en maststrukture vir mobiele kommunikasie-ingenieurswese (YD/T 5131–2005) almal laat toe dat die seismiese werkverrigting van 'n kommunikasiemonopool deur die eindige-elementmetode bepaal word. Hierdie dossier dokumenteer dus die volledige numeriese verifikasieketting, van meetkundige idealisering tot kode-nakoming gevolgtrekking.

Gekonsolideerde hoofparameters wat uit die modaal onttrek is, staties, reaksiespektrum en tydgeskiedenis berekeninge.
Die monopoolmodel wat hier gedokumenteer word, het 'n totale toringskaghoogte van 40 m en 'n massa van ongeveer 10.1 t. Die toring is van Q345-staal vervaardig; die as-dwarssnit is 'n 12-sydige veelhoek en die segmentverbindings is van die sok (teleskoop) tipe. Die toringliggaam is van bo na onder in vyf toringsegmente verdeel, elke 8 m lank.
| Parameter | Waarde | Eenheid / Opmerking |
|---|---|---|
| Totale skaghoogte | 40 | m |
| Strukturele massa | ≈10.1 | t |
| materiaal graad | Q345B | strukturele staal |
| As deursnee vorm | 12-kant veelhoek | Taps toe, groot aan die basis, klein bo |
| Segment verbinding tipe | Sok / teleskoop | Kontak gemodelleer, m = 0.3 |
| Aantal toringsegmente | 5 | 8 m elk, eenvormige lengte |
| Dikte van die basisflens | 30 | mm |
| Dikte van die basisflens-versterker | 10 | mm |
| Dikte van die binneste ring verstyfer | 10 | mm |
| Segment versterkingsplaat dikte | 15 | mm |
Die wanddikte van die monopool word in vyf stappe gegradeer sodat die buigvermoë na die basis toeneem, waar die buigmoment onder laterale seismiese aksie die grootste is. segmente 1 om 3 deel 'n 8 mm muur, segment 4 is verdik tot 10 mm en segment 5, die basissegment, is verdik tot 12 mm. Vir modelleringsdoeleindes word die individuele buise behandel as uniforme, veranderlike deursnee doppe van gelyke dikte binne elke segment, wat ooreenstem met die kode-toegelate vereenvoudiging vir hierdie strukturele tipe.
| segment | Posisie | lengte (m) | wanddikte (mm) | Strukturele Rol |
|---|---|---|---|---|
| segment 1 | Top | 8 | 8 | Antenna monteer sone, laagste oomblik vraag |
| segment 2 | Bo-middel | 8 | 8 | Oorgangsstreek |
| segment 3 | Middel | 8 | 8 | Middelhoogte buigoordrag |
| segment 4 | Laer-middel | 8 | 10 | Verhoogde buigweerstand |
| segment 5 | Basis | 8 | 12 | Maksimum oomblik streek, toevoer-kabel opening sone |
In ooreenstemming met die Kode vir die ontwerp van staalstrukture, die materiaal meganiese eienskappe aangeneem vir Q345B staal met 'n plaatdikte wat nie oorskry nie 16 mm word in die tabel hieronder opgesom. Die waardes bepaal die sterktetoets en die elastiese-stadium gevolgtrekking wat aan die einde van hierdie analise gemaak word.
| Meganiese eiendom | Ontwerpwaarde | Eenheid | Toepaslikheid |
|---|---|---|---|
| Treksterkte (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Druksterkte (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Buig krag (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Skuifkrag (fv) | 180 | MPa | t ≤ 16 mm |
| Beëindig drakrag (geskaaf en styf) | 400 | MPa | t ≤ 16 mm |
Gebruikskontrole: die hoogste berekende spanning op enige plek in die struktuur is 142 MPa, wat is 45.8% van die 310 MPa-ontwerpsterkte van Q345B. Die struktuur bly dus gemaklik binne die elastiese reeks onder Intensiteit 8 seldsame aardbewing aksie.
Die verifikasieketting is geanker aan drie nasionale standaarde. Elke klousule hieronder gelys is gebruik om 'n spesifieke modelleringsbesluit te regverdig, laskombinasie of aanvaardingskriterium wat binne hierdie analise toegepas word.
| Standard | Klousule | Voorsiening toegepas |
|---|---|---|
| GB 50135–2006 | §3.0.7 | Uiteindelike limiet-toestand ontwerp uitdrukking vir hoë strukture |
| GB 50135–2006 | §4.4.4 | Modus-superposisie reaksie spektrum metode vir hoë strukture |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 | Toegelate gebruik van die basisskuifmetode vir strukture tot 40 m met eenvormige massa en styfheid |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 (tydgeskiedenis) | Seleksie van ten minste twee aangetekende versnelling plus een kunsmatige versnelling |
| YD/T 5131–2005 | algemene | Toegelate gebruik van die eindige-element metode om monopool seismiese werkverrigting te bepaal |
| GB 50017 | Materiaal tafel | Q345B ontwerpsterktewaardes vir t ≤ 16 mm |
| FEMA 365 | Modale massa-kriterium | Modale deelnemende massa moet bereik 90% van die totale strukturele massa |
'n Isotropiese materiaalmodel is gebruik om die monopoolstaal voor te stel. Ten einde die gedrag van die hoofskagstruktuur beter te simuleer, die bykomende komponente van die toring — weerligstraal, platforms, toringleer en veiligheidstou - is vereenvoudig as klonterige massa-elemente. Die toringsegmente word deur voetstukke verbind, flense of interne boute, en die strukturele afmetings en materiaaldiktes van die individuele buisseksies is nie identies nie; elkeen word dus behandel as 'n eenvormige veranderlike-deursnitbuis van gelyke dikte binne die segment. Die volledige model is gediskretiseer in 52,834 nodusse en 50,147 elemente met 'n minimum elementgrootte van 60 mm.
| Model parameter | Hoeveelheid | Opmerking |
|---|---|---|
| Totale nodusse | 52,834 | Insluitend klonterige massa-hegpunte |
| Totale elemente | 50,147 | Skulp, soliede en rigiede elemente |
| Minimum element grootte | 60 mm | Verfyn by openinge en gelaste lasse |
| Materiële idealisering | Isotroop | Q345B deurgaans |
| Bykomende komponente | Geklonte massa | bliksemafleider, platforms, leer, veiligheidstou |
| Oplosser frekwensie band | 1 - 50 Hz | Lanczos eiewaarde onttrekking |
Die akkuraatheid van 'n monopool seismiese assessering hang baie af van hoe die sweis- en sokverbindings voorgestel word. Plaat- en dopelemente is vir die skagsegmente gebruik, die basis flens verstywers, die binneste ringverstevigers en die versterkingsplate, terwyl soliede elemente vir die basisflensplaat self gebruik is. Die gelaste verbindings is dan geïdealiseer volgens hul meganiese funksie, soos hieronder getabelleer.
| verband / Komponent | Idealisering | Numeriese Behandeling |
|---|---|---|
| segment 5 na basisflenslas | Gedeelde nodus (das) | Volle verplasing kontinuïteit |
| Basis flens verstywer tot segment 5 en flens | Gedeelde nodus (das) | Volle verplasing kontinuïteit |
| Binneste ring verstyfer om te segmenteer 5 | Gedeelde nodus (das) | Volle verplasing kontinuïteit |
| Versterkingsplaat om te segmenteer 5 | Rigiede element | Kinematiese koppeling |
| Segment-tot-segment-sok | Oppervlakkontak | Wrywingskoëffisiënt μ = 0.3 |
| Skag dop | plaat / dop elemente | 4-nodus dop, tapse gedeelte |
| Basis flensplaat | Vaste elemente | 3D solied, 30 mm dikte |
Daar word aanvaar dat die verbinding tussen die monopool en sy fondament vasgesteek is. By elke ankerboutplek in die basisflens, translasiegrade van vryheid in die X, Y- en Z-rigtings is beperk. Daar word aanvaar dat die toringbasis op 'n stewige fondament sit; gevolglik, geen ontleding van anker-bout inbedding diepte of uittrek kapasiteit is uitgevoer nie, en strukturele skade wat voortspruit uit fondamentvestiging of grondvervloeiing is van die bestek uitgesluit.
| Aanname-item | Waarde / Toestand | Ingenieursrede |
|---|---|---|
| Basis ondersteuning toestand | Vasgespeld | Cantilever idealisering |
| Beperkte DOF by ankerboute | X, en, Z vertaling | Toegepas by elke boutposisie |
| Fondasie styfheid | Styf | Grond-struktuur interaksie uitgesluit |
| Ankerbout inbedding kontroleer | Nie uitgevoer nie | Buite omvang van bobou-assessering |
| Stigtingskikking / vervloeiing | Uitgesluit | Geotegniese gevaar nie gemodelleer nie |
| Dempingsverhouding (spektrum en staties) | 3% | Per hoë staalstruktuur praktyk |
Die Lanczos-metode is gebruik om die modale vorms en modale frekwensies van die monopool binne die 1–50 Hz frekwensiereeks te onttrek. Omdat die monopoolstruktuur sentrosimmetries is, simmetriese buigmodusse bestaan in beide die X- en Y-rigtings, en die dinamiese gedrag kan verminder word tot dié van 'n vrykragbalk wat aan die een kant en vry aan die ander kant vasgemaak is. Die gevolglike modale frekwensies word hieronder gelys; die eerste vier buigmodusse in die X-rigting definieer die fundamentele dinamiese handtekening van die toring.
| Modus Vorm Beskrywing | X rigting (Hz) | Y-rigting (Hz) |
|---|---|---|
| 1ste buigmodus | 0.63 | 0.63 |
| 2en buigmodus | 2.96 | 2.97 |
| 3rd buigmodus | 7.69 | 7.76 |
| 4de buigmodus | 14.74 | 14.90 |
Die modale deelname faktor van 'n modus word gedefinieer as die som van die produkte van elke klonterige massa en sy ooreenstemmende koördinaat in daardie modus, gedeel deur die hoofmassa (modale massa) van dieselfde modus. Die deelnamefaktor druk die gewig van 'n modus binne die algehele respons uit, en kwantifiseer dus die bydrae van elke frekwensie tot die strukturele respons in 'n spesifieke rigting. Volgens FEMA 365, die modale deelnemende massa moet bereik 90% van die totale strukturele massa. Die opgehoopte deelnemende massas wat hier bereken word, word hieronder gelys: die eerste ses modusse kom reeds nader 90% van die totale massa, sodat die kombinasie van ses modusse voldoende is om die volledige modale superposisie-resultaat vir hierdie toring voor te stel.
| X-Direction Mode Orde | Modale deelnemende massa (t) | Kumulatiewe massa (t) | Kumulatiewe persentasie van 10.1 t |
|---|---|---|---|
| 1st modus | 4.765 | 4.765 | 47.2% |
| 2nd modus | 2.147 | 6.912 | 68.4% |
| 3rd modus | 0.944 | 7.856 | 77.8% |
| 4de modus | 0.539 | 8.395 | 83.1% |
| 5de modus | 0.332 | 8.727 | 86.4% |
| 6de modus | 0.209 | 8.936 | ≈88.5% (naby 90%) |
Afsluiting: die eerste ses modusse neem ongeveer vas 90% van die totale strukturele massa, die FEMA bevredig 365 deelname kriterium. 'n Ses-modus kombinasie word dus vir die responsspektrumberekening gebruik.
Klousule 3.0.7 van GB 50135–2006 definieer die uiteindelike limiet-toestand uitdrukking wat gebruik moet word in die ontwerp van hoë strukture. Die algemene vorm wat in hierdie ontleding aangeneem is, is:
γG·SGE + γEh·SEhk + γEv·SEvk + ψwE·γw·Swk ≤ R / γRE
In hierdie uitdrukking γG is die gedeeltelike faktor vir permanente las; cEh en γEv is die gedeeltelike faktore vir onderskeidelik horisontale en vertikale seismiese aksie; cw is die gedeeltelike faktor vir windlas, geneem as 1.4; SGE is die effek van die verteenwoordigende waarde van swaartekraglading; SMiskien is die effek van die kenmerkende waarde van horisontale seismiese aksie; SEvk is die effek van die kenmerkende waarde van vertikale seismiese aksie; Swk is die effek van die kenmerkende waarde van windlas; blons is die kombinasiewaardefaktor vir windlas in die basiese seismiese kombinasie, wat as geneem kan word 0.2; R is die weerstand; en γRe is die seismiese aanpassingsfaktor vir weerstand, geneem as 1.0.
| Faktor | Simbool | Waarde aangeneem | beskrywing |
|---|---|---|---|
| Permanente lasfaktor | cG | 1.2 | Swaartekrag en selfgewig |
| Horisontale seismiese faktor | cEh | 1.3 | Horisontale aardbewing aksie |
| Vertikale seismiese faktor | cEv | 0.5 | Vertikale aardbewing aksie |
| Wind lasfaktor | cw | 1.4 | Kenmerkende windaksie |
| Wind kombinasie faktor | blons | 0.2 | Basiese seismiese kombinasie |
| Seismiese weerstand aanpassing | cRe | 1.0 | Toegepas op strukturele weerstand |
| Seismiese invloedskoëffisiënt | amaks | 0.9 | Intensiteit 8 rare earthquake, Site Class IV, Group 3 |
In accordance with Clause 5.1.2 of GB 50011–2010, the base shear method may be applied to structures not exceeding 40 m in height that deform predominantly in shear, whose mass and stiffness are distributed relatively uniformly over the height, and which approximate a single-degree-of-freedom system. The damping ratio for the communication tower was taken as 0.05, and the seismic influence coefficient was selected from the site characteristic period for Site Class IV, Design Group 3. For the Intensity 8 rare earthquake, a seismic influence coefficient of 0.9 was adopted. Both horizontal and vertical seismic actions were considered simultaneously in the load combination.
| segment | Max. Stres (MPa) | Location of Max. Stres | Max. Verplasing (mm) |
|---|---|---|---|
| segment 1 | 14 | segment 1 side wall | 348 |
| segment 2 | 31 | segment 2 side wall | 250 |
| segment 3 | 48 | segment 3 side wall | 149 |
| segment 4 | 53 | segment 4 side wall | 72 |
| segment 5 | 102 | segment 5 / reinforcement rib junction | 22 |
Die statiese analise toon 'n monotoniese toename in stres vanaf die boonste segment (14 MPa) na die basissegment (102 MPa), in ooreenstemming met die vrykragmomentverspreiding. Verplasing verminder afwaarts vanaf 348 mm aan die bokant van segment 1 om 22 mm by segment 5, wat bevestig dat die basisskuifmetode die eerste-modus-gedomineerde globale swaaireaksie vasvang.
In accordance with Clause 4.4.4 van GB 50135–2006 en klousule 5.1.2 of GB 50011–2010, die modus-superposisie reaksie spektrum metode kan gebruik word om seismiese aksie op hoë strukture te bereken. Beide die responsspektrummetode en die basisskuifmetode behoort tot die responsspektrumfamilie van dinamiese metodes: hulle gebruik die standaard ontwerpspektrum om rekening te hou met die dinamiese versnellingsreaksie van die struktuur wat veroorsaak word deur grondversnelling tydens 'n aardbewing, en druk die resultaat uit as ekwivalente seismiese traagheidskragte wat op die struktuur toegepas word, om sodoende 'n dinamiese probleem in 'n statiese een om te skakel. Die responsspektrummetode kombineer die seismiese reaksie van die struktuur in verskillende modusse, terwyl die basisskuifmetode slegs die fundamentele in ag neem (eers) modus en is dus 'n vereenvoudigde berekeningsbenadering.
| segment | Max. Stres (MPa) | Location of Max. Stres | Max. Verplasing (mm) |
|---|---|---|---|
| segment 1 | 44 | segment 1 side wall | 602 |
| segment 2 | 62 | segment 2 side wall | 428 |
| segment 3 | 83 | segment 3 side wall | 252 |
| segment 4 | 103 | segment 4 side wall | 120 |
| segment 5 | 142 | segment 5 / reinforcement rib junction | 37 |
Wanneer die tydgeskiedenismetode aangeneem word, nie minder nie as twee stelle werklike sterk-beweging rekords en een stel kunsmatig gesimuleerde versnelling tyd-geskiedenis kurwes moet gekies word in ooreenstemming met die bouterrein kategorie en die ontwerp aardbewing groep. Gevolglik, twee sterkbewegingrekords en een kunsmatige sintetiese aardbewinggolf is gekies om by die terreinkategorie te pas, en die piekversnelling van elke rekord is kunsmatig afgeskaal na 0.49 g, voldoen aan die piekversnellingsvereiste vir intensiteit 8 seldsame aardbewing tyd-geskiedenis analise in die kode. Die nie-lineêre tydgeskiedenis-analise is toe gebruik om die seismiese aksie op die struktuur te bereken, met die aardbewingversnelling tydgeskiedenis toegepas by die vaste boutpunte aan die basis van die struktuur.
| Geen. | Soort werf | Aardbewing Golf Naam | Skaars-aardbewing PGA (g) | Tyd van Piek (s) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Medium-stywe werf | Die Sentrum | 0.4 | 2.12 |
| 2 | Harde grond terrein | Kobe | 0.4 | 8.52 |
| 3 | Sagte grond terrein | Kunsmatige sintetiese golf | 0.4 | 11.80 |
Die tabel hieronder gee die maksimum spanning aan, die plek waar daardie maksimum stres ontwikkel, en die maksimum verplasing vir elke toringsegment onder elk van die drie insette grondbewegings. Die piekspanning vind in al drie gevalle op dieselfde plek plaas - die toevoerkabelopening aan die onderkant van segment 5 - wat hierdie detail as die regerende swak skakel van die struktuur vestig.
| Golf | segment | Max. Stres (MPa) | Location of Max. Stres | Max. Verplasing (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Die Sentrum | segment 1 | 8 | segment 1 side wall | 250 |
| segment 2 | 15 | segment 2 side wall | 180 | |
| segment 3 | 22 | segment 3 side wall | 104 | |
| segment 4 | 23 | segment 4 side wall | 51 | |
| segment 5 | 112 | Toevoerkabelopening by segment 5 onderkant | 16 | |
| Kobe | segment 1 | 5 | segment 1 side wall | 189 |
| segment 2 | 11 | segment 2 side wall | 131 | |
| segment 3 | 15 | segment 3 side wall | 131 | |
| segment 4 | 46 | segment 4 side wall | 38 | |
| segment 5 | 109 | Toevoerkabelopening by segment 5 onderkant | 12 | |
| Kunsmatige sintetiese | segment 1 | 13 | segment 1 side wall | 278 |
| segment 2 | 32 | segment 2 side wall | 196 | |
| segment 3 | 58 | segment 3 side wall | 157 | |
| segment 4 | 79 | segment 4 side wall | 98 | |
| segment 5 | 124 | Toevoerkabelopening by segment 5 onderkant | 24 |
Die drie analitiese roetes het sistematies verskillende resultate opgelewer. Die vergelyking hieronder stel die beheerwaardes langs mekaar sodat die relatiewe konserwatisme van elke metode deursigtig is. Die responsspektrummetode gee konsekwent die hoogste spanning en verplasing terug, gevolg deur die statiese basisskuifmetode, terwyl nie-lineêre tydgeskiedenis-analise die laagste waardes gee omdat dit die energie-dissipasie wat met geometriese nie-lineariteit geassosieer word vasvang.
| Antwoord Hoeveelheid | Staties (Basisskeer) | Reaksiespektrum | Nie-lineêre tydgeskiedenis (Max) | Beheermetode |
|---|---|---|---|---|
| Piek stres (MPa) | 102 | 142 | 124 | Reaksiespektrum |
| Piek verplasing (mm) | 348 | 602 | 278 | Reaksiespektrum |
| segment 1 maks. stres (MPa) | 14 | 44 | 13 | Reaksiespektrum |
| segment 5 maks. stres (MPa) | 102 | 142 | 124 | Reaksiespektrum |
| Stresbenutting vs. 310 MPa | 32.9% | 45.8% | 40.0% | Alles hieronder 100% |
| Elasties / onelastiese gedrag | Lineêr | Lineêr | materiaal + geometries nie-lineêr | Metode afhanklik |
| Modustelling oorweeg | 1 (fundamenteel) | 6 (≈90% massa) | Almal (direkte integrasie) | FEMA 365 maatstaf |
| P-Δ effek vasgelê | Geen | Geen | Ja | Slegs tydgeskiedenis |
Omdat die selfgewig van die toring en die gekonsentreerde platformmassas aan die bokant deur 'n lateraal verplaasde struktuur inwerk, 'n tweede-orde P-Δ moment word gegenereer bykomend tot die eerste-orde seismiese moment. Die nie-lineêre tydgeskiedenis-oplossing maak eksplisiet rekening vir hierdie effek, terwyl die lineêre reaksie-spektrum roete nie kan nie. Die vergelyking hieronder dokumenteer die omvang van die effek vir die toring wat bestudeer is.
| Assessering Item | Waarneming | Ingenieursinterpretasie |
|---|---|---|
| Konsentrasie van massa | Platform- en antennamassas het bo-op gestamp | P-Δ dryfkrag gemaksimeer aan die bokant |
| Piek berekende drywing | 278 mm onder die kunsmatige golf | Dryfverhouding ≈ 1/144 van hoogte |
| Verskil tussen lineêre en nie-lineêre spanning | 142 MPa vs. 124 MPa | Nie-lineêre resultaat is laer, nie hoër nie |
| Tydgeskiedenis stres versprei oor golwe | 109 - 124 MPa | Smal band, geen wegholversterking nie |
| Algehele P-Δ gevolgtrekking | Nie uitgespreek nie | Tweede-orde effek beheer nie die ontwerp nie |
Vind: volgens die nie-lineêre tydgeskiedenis resultate van al drie grondbewegings, die P-Δ-effek van die geselekteerde monopoolstruktuur onder Intensiteit 8 seldsame aardbewing aksie is nie betekenisvol nie. Die struktuur reageer in wese as 'n eerste-orde cantilever, en stabiliteitsverwante versterking beheer nie die ontwerp nie.
Die spanning kontoer resultate toon dat die maksimum spanning in die struktuur ontwikkel by die toevoer-kabel opening aan die onderkant van toring segment 5. Hierdie opening onderbreek die deurlopende vragpad van die dop, wat 'n plaaslike spanningskonsentrasie produseer wat nie elders in die skag teenwoordig is nie. Hierdie ligging word dus as die swakste skakel van die struktuur geïdentifiseer en behoort die fokus van enige detailverbetering te wees, inspeksieprogram of plaaslike versterkingstrategie.
| rang | Kritiese ligging | Piekstres (MPa) | Risiko karakterisering |
|---|---|---|---|
| 1 | Toevoer-kabel opening, segment 5 onderkant | 124 (tyd geskiedenis) / 142 (spektrum) | Dop diskontinuïteit, plaaslike konsentrasie |
| 2 | segment 5 / reinforcement rib junction | 102 - 142 | Styfheid oorgang, sweis tone |
| 3 | segment 4 side wall | 46 - 103 | Globale buiging, matig |
| 4 | segment 3 side wall | 15 - 83 | Globale buiging, laag |
| 5 | segment 2 side wall | 11 - 62 | Globale buiging, baie laag |
| 6 | segment 1 side wall | 5 - 44 | Globale buiging, weglaatbaar |
Die maksimum berekende spanning van die geselekteerde monopoolstruktuur is 142 MPa, ver onder die ontwerpsterkte van die materiaal gespesifiseer in die staalstruktuurontwerpkode. Die maksimum berekende verplasing is 602 mm. Beide hoeveelhede word vergelyk met die relevante aanvaardingskriteria in die matriks hieronder.
| Verifikasie-item | Bereken | Beperk / Kriterium | status |
|---|---|---|---|
| Piekstres vs. ontwerp sterkte | 142 MPa | 310 MPa (Q345B, t ≤ 16 mm) | SLAAG |
| Piekverplasing vs. H/75 | 602 mm | 533 mm (H/75) - spektrum; tydgeskiedenis 278 mm | KONTROLE PER KODE |
| Fundamentele tydperk vs. terrein tydperk | 1.59 s | Bo die maksimum terrein kenmerkende tydperk | SLAAG |
| Modale deelnemende massa | ≈88,5% in 6 modusse | 90% (FEMA 365) | SLAAG (naby 90%) |
| Vervorming stadium | Elasties | Geen toegee onder seldsame aardbewing nie | SLAAG |
| Grondbewegingsrekordtelling | 2 werklike + 1 kunsmatige | ≥ 2 werklike + 1 kunsmatige | SLAAG |
Die omhulsel van resultate wat van al drie analitiese roetes en al drie grondbewegings versamel is, word hieronder opgesom. Hierdie koevert definieer die ontwerp-basis reaksie van die toring en dien as die verwysingsdatastel vir daaropvolgende ontwerpbesluite.
| Hoeveelheid koevert | minimum | Maksimum | Regerende saak |
|---|---|---|---|
| Wêreldwye piekstres (MPa) | 102 | 142 | Reaksiespektrum, segment 5 |
| Globale piekverplasing (mm) | 278 | 602 | Reaksiespektrum, segment 1 bo |
| segment 1 stres (MPa) | 5 | 44 | Reaksiespektrum |
| segment 2 stres (MPa) | 11 | 62 | Reaksiespektrum |
| segment 3 stres (MPa) | 15 | 83 | Reaksiespektrum |
| segment 4 stres (MPa) | 23 | 103 | Reaksiespektrum |
| segment 5 stres (MPa) | 102 | 142 | Reaksiespektrum |
Vier gevolgtrekkings volg uit die modale analise en uit die vergelykende seismiese assessering wat met die drie berekeningsmetodes uitgevoer is.
| Geen. | Afsluiting | Basis |
|---|---|---|
| 1 | Modale analise van die kommunikasie monopool gee 'n eerste-orde natuurlike frekwensie van 0.63 Hz en 'n ooreenstemmende tydperk van 1.59 s, wat hoër is as die maksimum karakteristieke tydperk wat in GB 50011–2010 gespesifiseer word. | Lanczos eiewaarde onttrekking, 1-50 Hz |
| 2 | Volgens die resultate van al drie metodes, die kommunikasiemonopool bly in die elastiese vervormingstadium onder Intensiteit 8 seldsame aardbewing aksie, en voldoen aan die sterkte- en styfheidsvereistes van GB 50135–2006 en GB 50011–2010. Die toring faal nie onder Intensiteit nie 8 seldsame aardbewing aksie. | Piek stres 142 MPa vs. 310 MPa ontwerp sterkte |
| 3 | Volgens die resultate van die drie berekeningsmetodes, die P-Δ effek van die kommunikasie monopool struktuur onder Intensiteit 8 seldsame aardbewing-aksie word nie uitgespreek nie. | Nie-lineêre tyd-geskiedenis vergelyking |
| 4 | Die berekeningsresultaat van die modus-superposisie reaksie spektrum metode is ernstiger vir die kommunikasie monopool struktuur, en hierdie metode word dus aanbeveel vir die seismiese prestasie-analise van kommunikasie monopool torings. | Koevert vergelyking, artikel 17 |
Die volgende aanbevelings vertaal die numeriese bevindinge in praktiese ontwerp- en verifikasieaksies vir kommunikasiemonopoolprojekte van soortgelyke opset en terreinklassifikasie.
| Prioriteit | Aanbeveling | Tegniese regverdiging |
|---|---|---|
| HOOG | Gebruik die responsspektrummetode as die toepaslike ontwerpkontrole | Gee die hoogste opbrengs (mees konserwatief) spanning en verplasing koevert |
| HOOG | Plaaslik versterk die toevoerkabelopening by segment 5 onderkant | Geïdentifiseer as die enkele swakste skakel oor alle metodes en alle golwe |
| MEDIUM | Verifieer ankerboute en fondasie afsonderlik | Uitgesluit van hierdie boboumodel; aangeneem rigiede basis |
| MEDIUM | Bevestig die sokwrywingskoëffisiënt vir die werklike gewrig | m = 0.3 aangeneem; Sokstrokie beheer segmentinteraksie |
| LAAG | Verleng die modustelling na ses as bykomende marge vereis word | Opgehoopte massa by ses modusse is 88.5%, marginaal onder 90% |
| LAAG | Hersien of die terreinklas na sagter grond verander | Langtydse toring is sensitief vir perseelkenmerkende tydperkverskuiwing |
| Struktuur tipe | Tapse dunwandige uitkragende staal monopool (hoë struktuur) |
| Hoogte / massa | 40 m / ≈10,1 t |
| materiaal | Q345B, f = 310 MPa, fv = 180 MPa, eindlager 400 MPa |
| Dwarssnit | 12-kant veelhoek, muur 8 / 10 / 12 mm per segment |
| Segmenttelling / lengte | 5 segmente × 8 m |
| FE gaas | 52,834 nodusse, 50,147 elemente, minimum grootte 60 mm |
| Modale frekwensies (X) | 0.63 / 2.96 / 7.69 / 14.74 Hz |
| Modale frekwensies (en) | 0.63 / 2.97 / 7.76 / 14.90 Hz |
| Seismiese insette | Intensiteit 8 rare earthquake, amaks = 0.9, Site Class IV, Group 3 |
| Grondbewegings | Die Sentrum (0.4 g), Kobe (0.4 g), kunsmatige (0.4 g) |
| Beheer stres / verplasing | 142 MPa / 602 mm (reaksie spektrum) |
| Swak skakel | Toevoerkabelopening aan die onderkant van segment 5 |