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塔式结构

下端固定、上端自由的高耸构筑物

塔式结构：下端固定、上端自由的高耸构筑物。以自重及水平荷载为结构设计主要依据。

分类
塔式结构 tower structure
按材料分塔式结构主要分为钢塔、钢筋混凝土塔、预应力混凝土塔、木塔和砖石塔。
原理
静力计算
构架式塔：可采用近似的平面法或精确的空间法计算。
圆筒式塔：按偏心受压构件计算，并需考虑筒壁内外温差或单侧日照温差影响，验算其温度应力。
动力计算
塔在风荷载或地震作用下引起的振动，可按多自由度体系求其自振周期和相应的振型曲线。
将塔划分成若干节段，每一节段作为一个质点，按力法或位移法列出多质点的自由振动方程，使方程的系数行列式为零，求得各个频率值及其振型曲线（见结构振动）。
在地震作用下，可分别计算各个振型的地震内力，然后组合成各杆件或各断面的地震遇合内力。
刚度和稳定
塔架刚度根据工艺要求确定，塔顶最大水平位移一般不应超过塔高的百分之一。
若塔顶有较大的竖向荷载，或塔身长细比较大，则需验算整体稳定。
此外，还需验算杆件的局部稳定。在计算基础时，要考虑整个塔的倾覆稳定和滑移稳定（见结构稳定）。
操作方法
钢塔一般在工厂预制，在工地整体安装或分散安装。钢筋混凝土塔一般在现场灌筑，也可用预制构件现场安装。 砖石结构多为现场砌筑。
下端固定、上端自由的高耸构筑物。
案例
钢塔
常作成空间桁架 (图1)或空间刚架，立面为上小下大的斜线形、曲线形或折线形。横断面形状有三角形、正方形、六边形、八边形或其他多边形。
塔的底盘宽度直接影响塔的外观造型、结构刚度、自振周期以及基础受力。
当刚度要求较严或地基强度较差时，应采用较大的底盘宽度。
在一般情况下，塔断面的边数越少，耗用钢材也越少，但当塔顶工艺设备有较大的迎风面时，其风荷载以及由此引起的风力矩对塔计算起控制作用，则塔身的边数多少对钢材用量影响不大。
塔架腹杆形式有单斜杆式、交叉斜杆式、 K式和再分式等（图2）。其中交叉斜杆又有刚性和柔性之分，柔性斜杆可预加拉力或不预加拉力。预加拉力斜杆的长细比不受限制，能使结构紧凑、刚度大、耗钢量小，因此采用较多。
钢塔构件一般采用钢管、角钢、圆钢及其组合构件。钢管风阻小、刚性好、造型美观、节约钢材，但造价较贵。
圆钢取材方便，挡风面积小，并可组合成刚度较大的三边形或四边形构件,以减少长细比,增加稳定性。
但组合构件构造复杂、维修麻烦。塔架构件之间的连接可用法兰盘连接或直接焊接。
除三边形断面的塔架外，需每隔一定高度(特别是在塔柱变坡处)设置水平横膈，以保证横断面的几何形状不变。横膈也有刚性和柔性之分，柔性交叉横膈常预加拉力。
钢塔的基础一般在每个塔脚下设一独立的钢筋混凝土基础，为平衡塔脚水平推力和加强整个基础的刚度及稳定，各独立基础间常用地梁连接。小型塔可做成整体基础，即整个塔下设置一个平板基础或环形基础。当地基较差时，常用桩基础。
对于岩石地基，多用岩锚基础。
钢筋混凝土塔 　主要有：构架式、圆筒式或其他形式。构架式多用预制的离心灌筑钢筋混凝土管或预应力混凝土管，用法兰盘、预埋件焊接或钢筋焊接成空间桁架或空间刚架，其外形与钢塔类似。
也可在现场灌筑成空间刚架。圆筒形或多边形塔多用滑升模板施工，沿高度采用不同坡度，形成斜线形、曲线形立面。
钢筋混凝土塔的钢筋可在竖向和环向预加应力，使结构紧凑、耗钢量小、刚度大并能防止筒壁开裂。圆筒壁厚由计算确定。
为了减少温度应力，以壁厚较薄为好，但施工要求壁厚不小于120毫米。
壁厚一般自上而下逐渐增大,可均匀变化或分段变化。
较薄的筒壁多采用单层配筋，竖向钢筋靠近筒壁外侧放置；环向钢筋配置在竖向钢筋的外侧。较厚的筒壁则需双层配筋，内外两层钢筋之间用箍筋或S形钢筋固定。对预应力混凝土高塔,宜采用高标号混凝土和高强钢筋或钢绞线。
钢筋混凝土塔基础形式有圆板基础、环形基础、锥壳基础、桩基础等，多用钢筋混凝土和预应力混凝土做成。
圆板基础适用于小型塔。锥壳基础可省混凝土，但需多用钢筋和人工，在地基较差或有地震的地区，最好采用桩基础。
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