
Sổ tay kỹ thuật tổng hợp, Thông số kỹ thuật luyện kim, Động lực tải gió, và Ma trận tuân thủ tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp, hóa dầu, Lưới điện, và Cơ sở hạ tầng viễn thông.
Tiết diện 1.0
Tháp chống sét (cũng được chỉ định là tháp chống sét, tháp tản nhiệt, hoặc tháp dây chống sét) là các tổ hợp thép kết cấu dọc chuyên dụng được thiết kế để nắm bắt, điều khiển, và định hướng dòng điện phóng điện áp cao trong khí quyển một cách an toàn (sét đánh) vào khối lượng trái đất một cách an toàn. Bằng cách thiết lập một điểm tấn công ưu tiên, những tòa tháp này giảm thiểu nguy cơ sét đánh trực tiếp vào các cơ sở công nghiệp nguy hiểm, kho chứa vật liệu nổ, trạm biến áp điện quan trọng, trạm cơ sở truyền thông tần số cao, và cơ sở hạ tầng dân dụng.
Cấu trúc chống sét hiện đại được phân chia rộng rãi theo hình dạng của chúng (lưới tam giác, lưới vuông, hoặc cấu hình ống đơn cực) và thành phần vật chất (thép thanh tròn, kết cấu thép góc, ống thép kết cấu, hoặc thép không gỉ kiến trúc). Thép thanh tròn và thép kết cấu rỗng (HSS) Các mô hình ống được chỉ định rộng rãi trong môi trường có độ ăn mòn cao hoặc gió lớn do hệ số lực cản thấp vốn có và tỷ lệ cường độ trên trọng lượng vượt trội.
Được chế tạo bằng thép góc bằng nhau cán nóng (ví dụ, Q235B/Q355B). Lý tưởng cho các cấu trúc siêu cao (40m-60m) yêu cầu độ cứng xoắn cao và tải trọng gắn ăng-ten/thiết bị nặng bên cạnh các thiết bị thu sét.
Sử dụng ống thép liền mạch hoặc thép ERW cho chân chính và thép tròn đặc cho giằng web. Cung cấp một cấu hình khí động học hợp lý, giảm trọng lượng bản thân tổng thể của tháp, và giảm thiểu diện tích phù hợp cho việc tích hợp đô thị hoặc trên mái nhà.
Bảng dữ liệu 1.1
| Mô tả tham số | Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn | Dung sai kỹ thuật / Yêu cầu mã | Tuân thủ thiết kế |
|---|---|---|---|
| Hồ sơ chiều cao tiêu chuẩn | 10m, 15m, 20m, 25m, 30m, 35m, 40m, 50m, 60m | ± 0.5% tổng chiều cao kết cấu | GB50057 / CECS 80 |
| Dấu chân kết cấu | Lưới tam giác / Lưới vuông / monopole | Chiều rộng đế 0,8m đến 4,5m tùy theo chiều cao | Tiết kiệm đất tối ưu |
| Vật liệu kết cấu chính | Q235B, Thép kết cấu Q355B / SS304 | Độ bền kéo $f_y \ge 235\text{–}355\text{ MPa}$ | GB / T 700 / GB / T 1591 |
| Độ lệch theo chiều dọc | $\le 1 / 1000$ Tổng chiều cao | Kiểm tra căn chỉnh bằng laser sau khi lắp đặt | CECS 80:2006 |
| Quy trình chống ăn mòn | Mạ kẽm nhúng nóng (HDG) / Lớp phủ kép | Độ dày lớp phủ kẽm $\ge 86\ \mu\text{m}$ ($610\text{ g/m}^2$) | ISO 1461 / GB / T 13912 |
| Thiết kế tuổi thọ hoạt động | $\ge 30$ năm (Môi trường tiêu chuẩn) / $\ge 50$ năm (HDG nặng) | Không cần bảo trì cấu trúc bên trong 20 năm | Cấp công nghiệp |
Tiết diện 2.0
Mục tiêu chức năng chính của tháp chống sét là thu hút các tia sét trong vùng được xác định bằng toán học và truyền dòng xung thu được vào hệ thống điện cực nối đất một cách an toàn.. Kỹ thuật tháp hiện đại dựa vào Phương pháp quả cầu lăn (RSM) được quy định trong các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế (GB50057, IEC 62305, IEEE 998).
Ranh giới bảo vệ được tạo bởi cột thu sét có độ cao $h$ được mô hình hóa bởi các quả cầu tưởng tượng có bán kính $h_r$ (đâu $h_r$ tương ứng với lớp chống sét: Lớp I $h_r = 30\text{m}$, Loại II $h_r = 45\text{m}$, Loại III $h_r = 60\text{m}$) lăn qua cấu trúc tháp vật lý. Bán kính được bảo vệ $R_p$ ở mặt phẳng giải phóng mặt bằng có chiều cao $h_x$ được suy ra thông qua mối quan hệ lượng giác chính xác:
Để loại bỏ sự chuyển tiếp chớp nhoáng có tính hủy diệt và quá điện áp thứ cấp gây ra, cụm kết cấu kim loại của tòa tháp hoạt động như một mạng dây dẫn sét đa đường. Trở kháng đột biến đặc trưng $Z_0$ của lưới tháp thép được thiết kế để thấp hơn đáng kể so với trở kháng dây dẫn sét của dây tiêu chuẩn, thỏa mãn $Z_{tower} < \frac{1}{10} Z_{cable}$. Điều này đảm bảo rằng điện thế nhất thời tăng lên ở mức cao nhất ($V_{peak} = L \cdot \frac{di}{dt} + I R_g$) vẫn ở dưới ngưỡng điện môi đánh thủng của các khe hở không khí lân cận.
Bảng dữ liệu 2.1
| tháp Chiều cao ($h$) | Bảo vệ loại I ($h_r = 30\text{m}$) | Bảo vệ cấp II ($h_r = 45\text{m}$) | Bảo vệ cấp III ($h_r = 60\text{m}$) | Chiều rộng cơ sở được đề xuất |
|---|---|---|---|---|
| 15 Mét | 25.98 m | 32.78 m | 38.40 m | 1.20 tôi – 1.50 m |
| 20 Mét | 28.28 m | 37.41 m | 44.72 m | 1.50 tôi – 1.80 m |
| 25 Mét | 29.58 m | 41.07 m | 50.24 m | 1.80 tôi – 2.20 m |
| 30 Mét | 30.00 m (Max) | 44.15 m | 55.07 m | 2.20 tôi – 2.80 m |
| 40 Mét | không áp dụng (Vượt quá $h_r$) | 48.98 m | 63.24 m | 3.00 tôi – 3.60 m |
| 50 Mét | không áp dụng (Vượt quá $h_r$) | không áp dụng (Vượt quá $h_r$) | 69.28 m | 3.80 tôi – 4.50 m |
Tiết diện 3.0
Tháp chống sét là các cấu trúc cao có độ tiếp xúc cao được thiết kế để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc đàn hồi hoàn toàn dưới các áp lực khí hậu kết hợp bao gồm cả lực cản gió cực lớn, bồi tụ băng xuyên tâm, giãn nở nhiệt, và gia tốc địa chấn trên mặt đất.
Được hiệu chỉnh để tồn tại trong hoạt động cơ bản dưới tốc độ gió lên tới 120–160 km / h (Thang điểm Beaufort 10–12) với độ lệch động lắc lư tối thiểu.
Được thiết kế để chịu được gia tốc mặt đất cao nhất (PGA) lên đến $0.20g\text{–}0.30g$ không bị hư hỏng cấu trúc hoặc cắt neo.
Các tính toán kết cấu kết hợp độ phóng đại tải trọng tĩnh và tăng diện tích gió hiệu quả do sự bồi tụ băng gây ra.
Tương thích với nền bê tông rải, mũ cọc, hoặc móng neo bằng đá trên các điều kiện đất yếu đến trung bình.
Bảng dữ liệu 3.1
| Khu triển khai | Tốc độ gió cơ bản ($v$) | Thiết kế độ dày băng | Phạm vi nhiệt độ xung quanh | Lớp ăn mòn |
|---|---|---|---|---|
| Ven biển / biển ngoài khơi | 180 - 210 km / h | 0 - 5 mm | -10°C đến +50°C | Biển cao C5 |
| Độ cao nội địa / dãy núi cao | 140 - 160 km / h | 10 - 20 mm | -40°C đến +35°C | C2 Nông thôn thấp |
| Hóa dầu công nghiệp nặng | 120 - 150 km / h | 0 - 10 mm | -20°C đến +45°C | C4 công nghiệp cao |
| khô cằn / Vùng sa mạc | 130 - 160 km / h | 0 mm | -15°C đến +55°C | C3 Trung bình |
Tiết diện 4.0
Tất cả các kết cấu chống sét bằng thép được thiết kế bởi Jielian Metal Structure Co., TNHH. được tính toán chặt chẽ, được làm mẫu, và được sản xuất tuân thủ đầy đủ các quy tắc thiết kế kết cấu quốc gia và quốc tế nghiêm ngặt. Tính toán thiết kế kết cấu sử dụng bậc hai $P\text{–}\Delta$ phân tích độ ổn định đàn hồi để đảm bảo khả năng chống lại sự mất ổn định động tổng thể và sự mất ổn định của phần tử cục bộ dưới sự kết hợp tải trọng cực lớn.
Bảng dữ liệu 4.1
| Phạm vi kỹ thuật | Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc (GB) | Tương đương quốc tế (IEC / ISO) | Tương đương của Mỹ (ASTM / IEEE) |
|---|---|---|---|
| Thiết kế chống sét | GB 50057-2010 | IEC 62305-1/-3 | NFPA 780 / IEEE 998 |
| Thép kết cấu cacbon | GB / T 700 (Q235B) | ISO 630 S235JR | ASTM A36 |
| Thép kết cấu cường độ cao | GB / T 1591 (Q355B) | ISO 630 S355JR | Lớp ASTM A572 50 |
| Sơn mạ kẽm nhúng nóng | GB / T 13912-2002 | ISO 1461 | ASTM A123 / A153 |
| Thi Công Hàn Kết Cấu | GB 50661-2011 | ISO 5817 Cấp C | Hàn kết cấu AWS D1.1 |
Tiết diện 5.0
Nguyên liệu thép thô được sử dụng trong chế tạo tháp có nguồn gốc độc quyền từ các tập đoàn thép quốc doanh cấp 1 (ví dụ, Baosteel, Tập đoàn Shougang, Sắt Đường Sơn & Thép, Sắt Hàm Đan & Thép) kèm theo đầy đủ 3.1 Báo cáo thử nghiệm vật liệu được chứng nhận (CMTR). Các yếu tố kết cấu sử dụng thép cacbon kết cấu chính (Q235B) hoặc thép kết cấu hợp kim thấp năng suất cao (Q355B/Q345B).
Dành cho môi trường hóa chất cực kỳ ăn mòn hoặc các ứng dụng mang tính mốc kiến trúc, các yếu tố cấu trúc được sản xuất bằng cách sử dụng Lớp 304 (Mỹ S30400) hoặc lớp 316 (Mỹ S31600) thép không gỉ austenit được đánh bóng, gương, hoặc bề mặt được đánh bóng bằng điện.
Bảng dữ liệu 5.1
| thép Lớp | Cacbon (C) Max | Silicon (và) Max | Mangan (Mn) | Năng suất Strength ($f_y$) phút | Sức căng ($f_u$) | ly giác ($\delta_5$) phút |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Q235B (Thép cacbon) | 0.20% | 0.35% | 0.35 - 0.70% | 235 MPa | 370 - 500 MPa | 26% |
| Q355B (Hợp kim thấp) | 0.24% | 0.55% | ≤ 1.60% | 355 MPa | 470 - 630 MPa | 22% |
| SS304 (thép không gỉ) | 0.08% | 0.75% | ≤ 2.00% | 205 MPa | ≥ 515 MPa | 40% |
| SS316 (biển không gỉ) | 0.08% | 0.75% | ≤ 2.00% | 205 MPa | ≥ 515 MPa | 40% |
Tiết diện 6.0
Việc lựa chọn hình dạng kết cấu trực tiếp quyết định tổng lượng thép tiêu thụ, kích thước nền móng dấu chân, khả năng cương cứng trong điều kiện địa điểm hạn chế, và độ ổn định khí động học. Bốn kiểu cấu trúc chính được cung cấp:
Được xây dựng bằng cách sử dụng 3 chân ống thép chính bố trí theo hình tam giác đều. Giảm trọng lượng thép xuống 15–20% so với tháp vuông 4 chân, sử dụng các kết nối bu lông mặt bích bên ngoài chịu lực kéo dọc trục hoàn toàn.
Được xây dựng bằng cách sử dụng 4 chân thép hoặc ống góc chính có viền chéo. Cung cấp độ ổn định uốn và xoắn cao, chứa các tải phụ nặng như đĩa vi sóng, giàn đèn chiếu sáng, và nhiều lần chạy dây dẫn sét.
Cấu hình ống thép côn đơn cực có tiết diện đa giác. Dấu chân cực kỳ nhỏ ($\le 1.2\text{m}^2$) lý tưởng cho các trạm biến áp đô thị dày đặc, trạm xăng, và các bãi công nghiệp có không gian hạn chế.
Tính năng ốp kiến trúc bằng thép không gỉ, điểm nhấn hình cầu trang trí, và các kênh dẫn sét bên trong tích hợp. Kết hợp chức năng an toàn chống sét với thẩm mỹ kiến trúc đô thị cho các trung tâm dân sự và không gian xanh.
Bảng dữ liệu 6.1
| Mô hình tháp | Chiều cao không đáng kể ($H$) | Chiều rộng trên cùng ($W_1$) | Chênh lệch cơ sở ($W_2$) | Thông số ống chân chính | Thông số thành viên web | Phía đông . Tổng trọng lượng |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GJT-10 | 10 Mét | 400 mm | 1000 mm | $\Phi 60 \times 3.5\text{ mm}$ | $\Phi 25 \times 2.5\text{ mm}$ | ~850kg |
| GJT-20 | 20 Mét | 500 mm | 1800 mm | $\Phi 76 \times 4.0\text{ mm}$ | $\Phi 32 \times 3.0\text{ mm}$ | ~1.820 kg |
| GJT-30 | 30 Mét | 600 mm | 2600 mm | $\Phi 89 \times 4.5\text{ mm}$ | $\Phi 42 \times 3.0\text{ mm}$ | ~3.450 kg |
| GJT-40 | 40 Mét | 700 mm | 3400 mm | $\Phi 114 \times 5.0\text{ mm}$ | $\Phi 48 \times 3.5\text{ mm}$ | ~5.800 kg |
| GJT-50 | 50 Mét | 800 mm | 4200 mm | $\Phi 140 \times 6.0\text{ mm}$ | $\Phi 60 \times 4.0\text{ mm}$ | ~8.900kg |
| GJT-60 | 60 Mét | 900 mm | 5000 mm | $\Phi 159 \times 8.0\text{ mm}$ | $\Phi 76 \times 4.5\text{ mm}$ | ~13.200kg |
Tiết diện 7.0
Để đạt được tuổi thọ sử dụng từ 30 đến 50 năm không cần bảo trì trong môi trường khí quyển khắc nghiệt, tất cả các cụm kết cấu thép được chế tạo đều trải qua quá trình mạ kẽm nhúng nóng (HDG) tuân thủ ISO 1461 và gb/t 13912 tiêu chuẩn.
Trước khi mạ kẽm, các thành phần thép trải qua quá trình tẩy axit, dòng chảy, và ngâm tự động vào bể kẽm nóng chảy được duy trì ở nhiệt độ $450^\circ\text{C} \pm 5^\circ\text{C}$. Quá trình nhiệt này tạo ra một loạt các lớp hợp kim kẽm-sắt liên kết với nền thép gốc., cung cấp cả lớp bảo vệ rào cản vật lý và lớp bảo vệ cathode hy sinh.
Bảng dữ liệu 7.1
| Ăn mòn môi trường (ISO 12944) | Đặc điểm xử lý bề mặt | tôi. Độ dày lớp ($\mu\text{m}$) | Phía đông . Tuổi thọ sử dụng cho đến lần bảo trì lớn đầu tiên |
|---|---|---|---|
| C2 (Thấp – Nông thôn / khô cằn) | Mạ kẽm nhúng nóng tiêu chuẩn | $65\ \mu\text{m}\ (460\text{ g/m}^2)$ | > 50 năm |
| C3 (Trung bình – Đô thị / Ánh sáng Ind.) | Mạ kẽm nhúng nóng tiêu chuẩn | $86\ \mu\text{m}\ (610\text{ g/m}^2)$ | 30 - 40 năm |
| C4 (Cao – Công nghiệp / Hàng hải nội địa) | HDG nặng + Sự thụ động | $100\ \mu\text{m}\ (710\text{ g/m}^2)$ | 25 - 30 năm |
| C5 (Rất cao – Hàng hải / Ngoài khơi) | Hệ thống phủ kép (HDG + Epoxy Polyurethane) | $86\ \mu\text{m}\ \text{HDG} + 140\ \mu\text{m}\ \text{Paint}$ | > 35 năm |
Tiết diện 8.0
Tháp chống sét được triển khai trên khắp các tài sản cơ sở hạ tầng quan trọng, nơi phóng tia lửa thứ cấp hoặc tấn công khí quyển không được điều khiển gây ra nhiệt độ tai hại, chất nổ, hoặc nguy cơ đột biến điện.
Nhà máy lọc dầu, Trạm đầu cuối LNG, cơ sở lưu trữ khí số lượng lớn, xưởng chế biến hóa chất, và kho phân phối nhiên liệu.
Trạm biến áp truyền tải cao áp, nhà máy nhiệt điện/thủy điện, trạm biến tần trung tâm năng lượng mặt trời PV, và các trung tâm trang trại gió.
Trạm cơ sở di động di động (5G), mái vòm theo dõi radar, trạm vệ tinh mặt đất, các vị trí chỉ huy quân sự, và các địa điểm tên lửa.
Nhà máy luyện than, khung đầu mỏ ngầm, tạp chí chứa chất nổ, nhà máy giấy, và nhà máy sản xuất thép.
Tháp điều khiển chuyến bay sân bay thương mại, trạm radar thời tiết, trạm biến áp kéo đường sắt, và bến container cảng biển.
Tháp canh phòng cháy rừng, silo chứa ngũ cốc, và các trạm quan trắc môi trường từ xa.
Tiết diện 9.0
Việc lắp đặt và lắp dựng tháp chống sét tại địa điểm thích hợp đòi hỏi phải có trình tự cấu trúc nghiêm ngặt để đảm bảo sự ổn định về cấu trúc, dung sai căn chỉnh dọc, và tính liên tục của đất điện.
Thí nghiệm địa kỹ thuật đất xác nhận khả năng chịu lực ($\ge 100\text{ kPa}$). Móng bê tông cốt thép (Lớp C25/C30) được đổ với lớp nhúng sẵn 8.8 Lồng neo bu lông chữ J được định vị thông qua các mẫu thép chính xác. Bê tông phải xử lý để $\ge 85\%$ Cường độ thiết kế trước khi lắp dựng thép.
Khai quật lưới điện cực đất vòng chu vi bằng cách sử dụng $40 \times 4\text{ mm}$ thép phẳng mạ kẽm nhúng nóng hoặc $95\text{ mm}^2$ dây dẫn đồng bị chôn vùi $\ge 0.8\text{m}$ dưới lớp. Các hợp chất tăng cường nối đất có điện trở thấp hoặc các điện cực nối đất hóa học được tích hợp để đạt được $R_g \le 10\ \Omega$ ($R_g \le 1\ \Omega$ cho trạm biến áp điện).
Các phần tháp mô-đun được lắp ráp trên thảm trải sàn hoặc được nâng tuần tự bằng cần cẩu di động hoặc cột gin. Mặt bích kết cấu bên ngoài được ghép với lớp 8.8/10.9 bu lông cường độ cao mạ kẽm nhúng nóng được vặn đến các giá trị lực căng trước được chỉ định bằng cách sử dụng cờ lê mômen xoắn đã hiệu chỉnh.
Thanh đầu cuối không khí chính bằng thép không gỉ được gắn chắc chắn vào tấm nắp tháp trên cùng. Liên kết cơ học trực tiếp được thiết lập giữa thiết bị đầu cuối không khí, kết cấu chân chính bằng thép, và dây dẫn sét, đảm bảo các kết nối hàn hoặc bắt vít tỏa nhiệt có tính năng chống tiếp xúc $< 0.03\ \Omega$.
Các phép đo laser kinh vĩ trực giao kép xác nhận tổng độ lệch theo chiều dọc của cấu trúc nằm trong $\le 1/1000$. Điện trở đất được đo bằng phương pháp thử nghiệm độ sụt điện thế 3 cực trong điều kiện đất khô trước khi bắt đầu vận hành.
Bảng dữ liệu 9.1
| Mục kiểm tra | Giao thức thử nghiệm / Dụng cụ | Tính thường xuyên | Ngưỡng chấp nhận | Hành động khắc phục |
|---|---|---|---|---|
| Điện trở đất | 3-Máy kiểm tra cực đất | Hai năm một lần (Mùa trước tia chớp) | $R_g \le 10\ \Omega$ (hoặc là $\le 1\ \Omega$) | Tiêm thuốc giảm sức đề kháng / mở rộng lưới |
| Chốt mô-men xoắn bu lông | Cờ lê mô-men xoắn hiệu chỉnh | Hàng năm / Sự kiện sau bão | 100% mô-men xoắn thiết kế quy định | Siết lại các bu lông bị lỏng; thay thế máy giặt bị hư hỏng |
| Độ dày lớp mạ kẽm | Máy đo độ dày lớp phủ từ tính | Mọi 3 năm | Độ dày $\ge 65\ \mu\text{m}$ | Làm sạch gỉ sét và phủ hợp chất mạ kẽm lạnh giàu kẽm |
| Cấu trúc theo chiều dọc | Máy kinh vĩ Laser quang học | Mọi 5 năm / Sau địa chấn | Độ lệch $\le 1 / 1000$ | Miếng đệm mặt bích đế hoặc dây căng |
Bảng dữ liệu 10.0
| Thông số kỹ thuật | Sản phẩm sản xuất tiêu chuẩn | Năng lực kỹ thuật tùy chỉnh |
|---|---|---|
| Chiều cao kết cấu | 10m, 15m, 20m, 25m, 30m, 35m, 40m, 50m, 60m | Chiều cao tùy chỉnh lên tới 100m sau khi xem xét kỹ thuật |
| Các loại thép sơ cấp | Q235B (ASTM A36) / Q355B (ASTM A572 Gr50) | Thép không gỉ Austenitic 304 / 316L / Thép phong hóa |
| Hoàn thiện chống ăn mòn | Mạ kẽm nhúng nóng theo tiêu chuẩn ISO 1461 ($\ge 86\ \mu\text{m}$) | Hệ thống song công (HDG + Fluorocarbon / Sơn Epoxy Polyurethane) |
| Phương pháp kết nối | Mối nối bu lông mặt bích bên ngoài / Các khớp tay áo chồng lên nhau | Mối hàn xuyên thấu hoàn toàn / Mặt bích ẩn bên trong |
| Đánh giá tải trọng gió | 0.40 - 0.70 kN / m² (120 - 160 km / h) | Cấp bão cao đến 1.20 kN / m² (250 km / h) |
| Đánh giá địa chấn | Cấp độ công sự 8 ($PGA = 0.20g$) | Mức độ 9 Gia cố địa chấn ($PGA = 0.40g$) |
| Phụ kiện an toàn hàng không | Giá đỡ gắn tùy chọn | ICAO Đèn cản trở hàng không năng lượng mặt trời loại A/B cường độ trung bình ICAO |
| Thiết bị leo núi | Nội bộ / Bu lông bước bên ngoài | Thang leo an toàn có hệ thống cáp chống rơi & Lồng nghỉ ngơi |
Nhóm thiết kế kỹ thuật của chúng tôi cung cấp phân tích ứng suất kết cấu hoàn chỉnh, bản vẽ móng, tính toán tải trọng gió, và chế tạo tùy chỉnh cho các dự án công nghiệp quốc tế.
“`