在鋼結構的建筑工程應用中,高層鋼結構屬于體型較為細長的建筑物,其結構及受力特點是高度較高、橫截面較小、橫向風荷載起主要作用。
高層鋼結構主要有自立式塔架和拉線式桅桿兩種結構形式,它們的特點比較接近,應用范圍基本相同,通常把兩種結構合在一起稱為塔桅結構。
自立式塔架結構固定于地面,其力學模型相當于懸臂梁。塔架立面輪廓線可采用直線形、折線形、雙曲拋物線形等。拉線式桅桿的桿身依靠纖繩的牽拉而站立,其力學模型相當于彈性支座連續梁,實腹式檸身多為等截面大型焊接鋼管,格構式桿身為三角形或四邊形空間衍架。
特點:自立式塔架結構緊湊美觀、玲或剔透,外形豐富多彩,符合現代建筑美學要求,占地較小,適合于城市建造,通常能夠滿足功能和觀賞兩個方面的需求,成為標志性景觀建筑物。塔架結構廣泛應用于各個行業。廣播、電視、通訊等行業需要修建無線電塔、電視塔、微波通訊塔,其目的是將天線安置在足夠的高度以滿足工藝要求。在電力、冶金、石油、化工、郵電、交通、旅游等行業,各種鋼塔架如水塔、鉆井塔、冷卻培、排氣塔、跳傘塔、導航塔、晾望塔、照明塔、風力發電塔、燈塔、輸電塔、火箭發射塔、天文測量塔、石油化工塔、交通指揮塔、大氣檢測塔等,都有各自的用途。
拉線式桅桿結構中,桿身是主要承載結構,纖繩則保證桿身的直立和穩定。桿身的長細比通常在100-200左右,遠大于一般的高聳結構。一方面,桅桿結構與塔架結構相似,橫向風荷載起主要作用;另一方面桅桿結構受氣候影響更為顯著,風荷載和裹冰荷載通常是桅桿結構的控制荷載。在應用方面,桅桿結構與塔架結構有很多相似之處,桅桿結構廣泛應用于廣播電視、通信、電力;冶金、郵電、航天、環保、石汕、化工、交通、旅游、市政工程等行業和部門,用作電視桅扦、通訊桅桿、無線電桅桿、煙囪等,也可作為安裝及施工的起重機結構。
特點:拉線式桅桿結構與塔架結構相比具有自重輕、材料省、工期短、構件類 型少、制作和安裝易于標準化等特點。但塔架結構剛度較大,在水平荷載作用下結構變形小,能滿足變形受限制的工藝要求。塔架結構上可建造塔樓用作旅游觀光,還可設置樓梯、機房及平臺等裝置,便于維護塔架自身結構及其他設備。建造成本方面,兩種結構在相同高度、相同使用功能情況下,桅桿結構造價僅為塔架結構的 20%-30%。