高桿燈的安全性計(jì)算公式
發(fā)布日期：2017年08月24日
一、高桿燈的安全性計(jì)算
1)高桿燈燈盤(包括燈具)的迎風(fēng)面積：
由于燈盤采用不同形狀，使燈盤的迎風(fēng)面積具有不確定性。現(xiàn)取常見的封閉式飛碟狀燈盤為例，以燈盤外形的正投影作為迎風(fēng)面參考面積
S燈盤=(d1+d2)H1/2
2)高桿燈桿身的迎風(fēng)面積：
高桿燈桿身往往采用(錐度約1000:5)錐形體或圓柱體。桿身的迎風(fēng)面積隨著桿身長度的增加而逐漸增大。
S桿身=(D1+D2)H2/2
3)高桿燈的基本風(fēng)壓計(jì)算
風(fēng)壓是垂直于氣流風(fēng)向的平面受到的風(fēng)的壓力，根據(jù)伯努利方程得出標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)壓關(guān)系公式。風(fēng)的動壓為：
WP=0.5*r*V2/g=0.5*ro*V2(ro=r/g)
WP為風(fēng)壓，單位KN/M2。 ro為空氣密度，單位KG/M3。
V為風(fēng)速，單位是M/S。 r為空氣重度，單位KN/M3。
空氣重度r和重力加速度g隨緯度和海拔高度而變。一般來說，ro在高原要比在平原地區(qū)小，也就是說，同樣風(fēng)速在相同溫度下，其產(chǎn)生的風(fēng)壓在高原比在平原地區(qū)小。通常的10級大風(fēng)相當(dāng)于24.5M/S—28.4M/S。為了使高桿燈有廣泛的應(yīng)用地區(qū)，暫取高桿燈所在地區(qū)的風(fēng)速為30M/S，且空氣密度取ro=1.255KG/M3。(密度可在物理手冊或有關(guān)資料查得)
則基本風(fēng)壓WP計(jì)算如下：
WP=ro*V2/2=1.255*302/2=551.25Pa
4)高桿燈的風(fēng)載荷W0計(jì)算
風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值=基本風(fēng)壓*風(fēng)振系數(shù)*風(fēng)壓高度變化系數(shù)*風(fēng)載體形系數(shù)
A風(fēng)振系數(shù)
實(shí)際風(fēng)壓是在平均風(fēng)壓上下波動的。平均風(fēng)壓使建筑物產(chǎn)生一定的側(cè)移，而脈動風(fēng)壓使建筑物在該側(cè)移附近左右振動。脈動風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動力現(xiàn)象就是風(fēng)振。《荷載規(guī)范》對于一般懸臂結(jié)構(gòu)(構(gòu)架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu))且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高層建筑，風(fēng)振系數(shù)可按規(guī)范中一個(gè)相應(yīng)的公式計(jì)算。
B風(fēng)壓高度變化系數(shù)
《荷載規(guī)范》中把地表粗糙度分為ABCD四類，a類指近海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；b類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；c類指有密集建筑群的城市市區(qū)；d類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。風(fēng)壓高度變化系數(shù)定義為任一高度處的風(fēng)壓與B類地面粗糙度、標(biāo)準(zhǔn)高度l0m處的風(fēng)壓比值。風(fēng)壓高度變化系數(shù)可根據(jù)《荷載規(guī)范》中高度和地面粗糙度類型來查找取值。
C風(fēng)載體形系數(shù)
是指建筑結(jié)構(gòu)表面受到的風(fēng)壓與大氣中氣流風(fēng)壓之比。它是衡量風(fēng)對不同外形的建筑物產(chǎn)生不同風(fēng)壓力的一個(gè)系數(shù)。比如同樣大小的風(fēng)對圓形和正方形產(chǎn)生的壓力肯定不同，所以，計(jì)算風(fēng)對建筑物壓力的時(shí)候，針對不同的外形建筑物都要乘以一個(gè)體型系數(shù)來擴(kuò)大或縮小標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓壓力，使建筑物承受的風(fēng)壓力更接近實(shí)際情況。風(fēng)載體形系數(shù)主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，當(dāng)然也跟周圍的環(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。風(fēng)載體形系數(shù)可根據(jù)體型按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的表格查找取值，如果體型與表中不同，可根據(jù)相關(guān)資料來近似確定或由風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)確地測得。
5)高桿燈的風(fēng)壓系數(shù)C
風(fēng)壓系數(shù)是計(jì)算空氣阻力的一個(gè)重要系數(shù)，往往通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)來確定的一個(gè)數(shù)學(xué)參數(shù)。高桿燈燈盤、燈桿的最大風(fēng)壓系數(shù)可以查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中圖表資料來近似確定或由風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)確地測量。
6)高桿燈燈盤(包括燈具)的風(fēng)力
N燈盤=W0*S燈盤*C燈盤
式中：W0是風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值
S燈盤是燈盤的迎風(fēng)面積
C燈盤是迎風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)，可查相關(guān)手冊，
7)高桿燈燈盤(包括燈具)風(fēng)力對底部的彎距
M燈盤=N燈盤*H
式中：H是高度，一般可取30米
8)高桿燈桿身的風(fēng)力
N桿身=W0*S桿身*C桿身
式中：W0是風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值
S桿身是燈身的迎風(fēng)面積
C桿身是迎風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)，可查相關(guān)手冊，
9)高桿燈桿身風(fēng)力對底部的彎距
M桿身=∫300C桿身*W0*S桿身ydy
式中：y是高度，暫取30米
10)高桿燈合計(jì)風(fēng)力
∑D高桿燈=D燈盤+D桿身
11)高桿燈合計(jì)彎距
∑M高桿燈=M燈盤+M桿身
12)高桿燈合計(jì)自重
Q高桿燈=Q燈盤+Q桿身
Q燈盤燈盤包括燈具的重量
Q桿身燈身往往采用等距?80(外徑)＊14(壁厚)高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼16MN鋼管或用10mm，16mm厚的碳素結(jié)構(gòu)Q235鋼板彎曲卷成圓筒焊接而成。焊接鋼管價(jià)格相對無縫鋼管較低，應(yīng)用較多。燈桿的自重是隨燈桿長度增加而增大。
13)高桿燈的抗彎截面系數(shù)
W= ?D4一d4)/32D=笵3[1-(d/D)4]/32
