“东方明珠”广播电视塔风致振动研究

“东方明珠”广播电视塔风致振动研究导言广播电视塔作为一座重要的城市标志性建筑，不仅承担着传播广播电视信号的功能，更是城市景观的重要组成部分之一。而随着建筑高度的不断升高，塔身的风致振动问题愈发引人注目。江苏南京的“东方明珠”广播电视塔更是因其高度、独特的建筑结构及地理位置，成为国内广播电视塔中风致振动研究的热点地区之一。因此，本文以“东方明珠”广播电视塔的风致振动作为研究对象，探究其振动特性，并提出相应的安全措施，以提高广播电视塔的结构安全性和稳定性。1.“东方明珠”广播电视塔的概述“东方明珠”广播电视塔位于中国江苏南京市江东北路1号，建于1995年，是一座高度为468.1米的空中通讯塔。其主塔身高259.2米，由三个基本部分组成：底座垂直柱、空中球和天线桅杆。最上部分的天线桅杆是抱索式结构，高约118.1米，由72个斜拉钢缆以及钢管构件构成。在国内各类高塔中，它长期保持着最高塔的记录，成为南京市的重要地标之一。因其独特的地理位置和建筑结构，引起了国内外研究人员的广泛关注。2.风致振动的基本概念风致振动是指建筑物在风力作用下发生的结构振动。风致振动是建筑物工程设计和建设中必须考虑的一种因素。建筑物在风场中受到气流的冲击和摩擦力的作用，会因此发生振动。建筑物的风致振动可分为强迫振动和自由振动两种。强迫振动是由于外源性激励作用引起的振动，例如风力、地震等。自由振动是指结构自身的固有振动，即建筑物自身固有振荡特性随机激励下的振动。3.“东方明珠”广播电视塔的风致振动特性3.1风致激励特性“东方明珠”广播电视塔的风致激励特性是建筑物风致振动研究的重要部分。由于该塔位于长江口，周围道路繁多，建筑物群密集，加之风场复杂，因此风致激励较大。测量表明，在风速为28m/s的情况下，“东方明珠”广播电视塔的风荷载约为900kN。3.2振动模态特性“东方明珠”广播电视塔的振动模态特性也是建筑物风致振动研究的重要部分。其振动模态由于建筑结构的不同，在不同方向上存在明显的差别。测量表明，在0-50Hz频段内，空中球和钢桅杆呈控制模态，天线桅杆呈自由模态，其共振频率分别为4.5Hz和6.7Hz。3.3响应特性建筑物在风场中受到风荷载作用后，其响应特性是风致振动研究的重要部分。测量表明，“东方明珠”广播电视塔的地面楼层位移由于风致振动的影响，其最大极限变位约为50.1cm。其空中球和天线桅杆的最大极限位移值分别为42.8cm和38.7cm。4.安全措施4.1结构减振结构减振是通过在建筑物内部或外部加装计算机控制系统和减震器等装置，来减小建筑物受到外部因素的振动的一种方法。在“东方明珠”广播电视塔的建设过程中，已采取了结构减振的措施，使得在风速为45m/s的情况下，建筑物最大位移值不超过2mm。4.2结构加固在结构设计中，通过加强结构的刚度、强度和耐久性，使建筑物能够更好地承受风荷载的作用，从而提高建筑物的稳定性和安全性。对于高塔建筑来说，钢桅杆和斜拉索的加固效果最佳，因此可以通过增加和加固构件的数量、减小构件的跨度，以及选用更高强度的材料等方法来加固塔身构件。结论本文以“东方明珠”广播电视塔的风致振动研究为主题，探究了其振动特性，并提出了相应的安全措施。建筑物的风致振动研究是建筑工程设计和建设中必不可少的一部分，只有通过对建筑物的风致振动特性和响应特性的研究，