一、高杆灯的安全性计算

 

 　　1)高杆灯灯盘(包括灯具)的迎风面积：

 

 　　由于灯盘采用不同形状，使灯盘的迎风面积具有不确定性。现取常见的封闭式飞碟状灯盘为例，以灯盘外形的正投影作为迎风面参考面积

 

 　　S灯盘=(d1+d2)H1/2

 

 　　2)高杆灯杆身的迎风面积：

 

 　　高杆灯杆身往往采用(锥度约1000:5)锥形体或圆柱体。杆身的迎风面积随着杆身长度的增加而逐渐增大。

 

 　　S杆身=(D1+D2)H2/2

 

 　　3)高杆灯的基本风压计算

 

 　　风压是垂直于气流风向的平面受到的风的压力，根据伯努利方程得出标准的风压关系公式。风的动压为：

 

 　　WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g)

 

 　　WP为风压，单位KN/M2。 ro为空气密度，单位KG/M3。

 

 　　V为风速，单位是M/S。 r为空气重度，单位KN/M3。

 

 　　空气重度r和重力加速度g随纬度和海拔高度而变。一般来说，ro在高原要比在平原地区小，也就是说，同样风速在相同温度下，其产生的风压在高原比在平原地区小。通常的10级大风相当于24.5M/S—28.4M/S。为了使高杆灯有广泛的应用地区，暂取高杆灯所在地区的风速为30M/S，且空气密度取ro=1.255KG/M3。(密度可在物理手册或有关资料查得)

 

 　　则基本风压WP计算如下：

 

 　　WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25Pa

 

 　　4)高杆灯的风载荷W0计算

 

 　　风载荷标准值=基本风压*风振系数*风压高度变化系数*风载体形系数

 

 　　A风振系数

 

 　　实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而脉动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。脉动风压对结构产生的动力现象就是风振。《荷载规范》对于一般悬臂结构(构架、塔架、烟囱等高耸结构)且可忽略扭转影响的高层建筑，风振系数可按规范中一个相应的公式计算。

 

 　　B风压高度变化系数

 

 　　《荷载规范》中把地表粗糙度分为ABCD四类，a类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；b类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；c类指有密集建筑群的城市市区；d类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。风压高度变化系数定义为任一高度处的风压与B类地面粗糙度、标准高度l0m处的风压比值。风压高度变化系数可根据《荷载规范》中高度和地面粗糙度类型来查找取值。

 

 　　C风载体形系数

 

 　　是指建筑结构表面受到的风压与大气中气流风压之比。它是衡量风对不同外形的建筑物产生不同风压力的一个系数。比如同样大小的风对圆形和正方形产生的压力肯定不同，所以，计算风对建筑物压力的时候，针对不同的外形建筑物都要乘以一个体型系数来扩大或缩小标准风压压力，使建筑物承受的风压力更接近实际情况。风载体形系数主要与建筑物的体型和尺度有关，当然也跟周围的环境和地面粗糙度有关。风载体形系数可根据体型按《建筑结构荷载规范》中的表格查找取值，如果体型与表中不同，可根据相关资料来近似确定或由风洞试验准确地测得。

 

 　　5)高杆灯的风压系数C

 

 　　风压系数是计算空气阻力的一个重要系数，往往通过风洞实验和下滑实验来确定的一个数学参数。高杆灯灯盘、灯杆的最大风压系数可以查建筑结构荷载规范中图表资料来近似确定或由风洞试验准确地测量。

 

 　　6)高杆灯灯盘(包括灯具)的风力

 

 　　N灯盘=W0*S灯盘*C灯盘

 

 　　式中：W0是风载荷标准值

 

 　　S灯盘是灯盘的迎风面积

 

 　　C灯盘是迎风面的风压系数，可查相关手册，

 

 　　7)高杆灯灯盘(包括灯具)风力对底部的弯距

 

 　　M灯盘=N灯盘*H

 

 　　式中：H是高度，一般可取30米

 

 　　8)高杆灯杆身的风力

 

 　　N杆身=W0*S杆身*C杆身

 

 　　式中：W0是风载荷标准值

 

 　　S杆身是灯身的迎风面积

 

 　　C杆身是迎风面的风压系数，可查相关手册，

 

 　　9)高杆灯杆身风力对底部的弯距

 

 　　M杆身=∫300C杆身*W0*S杆身ydy

 

 　　式中：y是高度，暂取30米

 

 　　10)高杆灯合计风力

 

 　　∑D高杆灯=D灯盘+D杆身

 

 　　11)高杆灯合计弯距

 

 　　∑M高杆灯=M灯盘+M杆身

 

 　　12)高杆灯合计自重

 

 　　Q高杆灯=Q灯盘+Q杆身

 

 　　Q灯盘灯盘包括灯具的重量

 

 　　Q杆身灯身往往采用等距?80(外径)＊14(壁厚)高强度低合金结构钢16MN钢管或用10mm，16mm厚的碳素结构Q235钢板弯曲卷成圆筒焊接而成。焊接钢管价格相对无缝钢管较低，应用较多。灯杆的自重是随灯杆长度增加而增大。

 

 　　13)高杆灯的抗弯截面系数

 

 　　W= ?D4一d4)/32D=笵3[1-(d/D)4]/32