高杆灯的灯杆款型与施工设计要求是怎么样的

综合高层建筑的有关资料及高杆灯设计制作的个例 ,灯杆的造型以圆台形为佳 ,也可做成正12棱台形。圆台形杆体的风阻系数为 0. 7左右 ,正 12棱台形的风阻系数为 0. 96,且杆体截面积相同的圆台形与正任何边形的棱台形杆体相比 ,风阻系数最小。 但正12棱台形杆体适合于做成套接式灯杆 ,省去了各节灯杆间的焊接组合 ,但也因套接增加了整体灯杆的实际总长度 ( 30m高杆灯 ,做成三节灯杆、二处套接 ,实际增长杆体 1. 5～ 2. 0m) ,这样既增大了成本 ,也增长了杆根的负荷 ,有利有弊。

在灯杆的整体设计时 ,应以科学的风荷载测算为依据。 参照拟定的高杆灯的抵抗风速、经受的风荷载作用力、各节灯杆杆根处的风荷载弯矩、杆根处的抵抗矩、应力等参数 ,复核验算各节灯杆上、下端的外径 ,壁厚和基础承载情况 ,牵涉到整基高杆灯的稳定程度、整体灯杆的斜率和杆体钢材的安全系数。 

一般要求:

( 1)整基高杆灯地上部分的重心在风荷载作用时的位移 X GO 小于灯杆杆根处底板的半径 R;

( 2)灯杆的整体斜率 tgα在 0. 0055～ 0. 007之间 ,即 0. 0055≤ tgα≤ 0. 007。灯盘的自重越大 , tgα的值越接近上限值;

( 3)各节灯杆钢材的安全系数 β。原则上 ,最下面一节灯杆的安全系数 β 1 不小于 1. 64,且依次向上各节灯杆钢材的安全系数值呈 β 4> β3> β2> β1 > 1. 64。

       笔者从手头掌握的有关高杆灯资料发现 ,国内有些高杆灯的设计似乎颇注重增大杆体的壁厚 ,却忽视了 tgα的合理性。 而有的壁厚合理了 , tgα的值又偏小 ,表现为杆根外径偏小。这些问题值得商榷 ,壁厚过大 ,杆体的自重增大 ,既不经济 ,对基座的压强也增大 ,高杆灯受风荷载作用时因杆体的扰度而带来的附加弯矩也增大 ,势必增大了基础预埋螺栓的轴向拉力。对灯杆的制作、安装、基础的修建和安全使用都有诸多不利; tgα值偏小 ,杆根外径必然小 ,对整基高杆灯的自重稳定程度 ,杆根截面的抵抗矩等一系列情况必然带来影响 ,同时也可能隐伏着患害。

      笔者设 计的30m高 杆灯 , 设计最大风速为33. 5m /s;基本风压 ω 0 = 0. 7014kN /m2 ;灯盘自重 G 0≤ 750kg;灯盘的直径 D≤ 3. 5m,三节灯杆的壁厚分别为 5、 6、 8mm。 tgα= 0. 0058,杆梢 350mm,杆体的钢材选用 Q235A型 ② ,则各节灯杆杆根处的安全系数分别为 3. 21、 1. 94、 1. 68,实践表明较理想。如果这台高杆灯要求能经受的最大风速为 36m /s以上 ,灯盘的直径、重量 ,灯杆的上、下端的外径都不变的话 ,则三节灯杆的壁厚则需分别取 6、 8、 10mm,其杆根处钢材的安全系数为 1. 64;而设计抗风速为 45m /s,灯盘的情况不变 ,高杆灯灯杆壁厚仍然取 6、 8、 10mm,钢材的型号也依旧 ,要保证杆根处钢材的安全系数大于1. 64,则要重新调整 tgα的值 ,并且增大杆根处的外径。 由此可以看到 ,在不同地区、不同抗风速要求 ,即使同样高度、同样灯盘情况的高杆灯 ,其整体灯杆的斜率、各节灯杆的壁厚和灯杆上、下端处的外径不一定相同。 在此 ,我们不妨核算一下有些高杆灯生产厂家提供的 30m 高杆灯 ,上杆梢直径 350mm;下杆梢直径 650mm;整杆斜率 tgθ= 0. 005;灯盘的重量 G直达 1 200kg以上;直径 3. 5m。如果高杆灯灯盘的造型为满足装饰型需求做蘑菇形、牵牛花形的话 ,那么对设计抗风速为 45m /s,杆体钢材也仅是选用 Q235A型 ,是否欠佳 ,值得探讨。