美國鐵塔分析計算程序TOWER中文操作手冊

TOWER–Version8(C)PowerLineSystems,Inc.2007PAGE201TOWERTABLEOFCONTENTS(Printingdate:August2007)TOC\o"1-4"\h\z\u免責(zé)聲明、保證和授權(quán) 6如果持有人不能夠遵守該協(xié)議的條款規(guī)定，PLS可以終止對持有人的授權(quán)許可。一旦授權(quán)被終止，TOWER軟件的所有備份及其所有組成部分都必須銷毀。 6硬件必備條件和安裝 81.概況 121.1總體特性 151.1.1模塊設(shè)計 151.1.2國際標準的認可 161.1.3線性分析和非線性分析—曲率檢查 161.1.4設(shè)計核查vs可容許的分屏模式 161.1.5自動設(shè)計特性 181.1.6在線幫助 181.1.7項目修訂跟蹤 181.1.8自定義菜單、對話框、表格和報告 191.1.9多塔分析的綜合結(jié)果 191.2TOWER模型 201.2.1接頭和分支 201.2.2桁架、橫梁和tension-onlymembers（僅有張力的部件） 211.2.3平面接頭和機械裝置 23使用仿制元件 23去除自由度 23增加虛擬彈簧 23使用橫梁元 241.2.4TOWER的標準工作過程 251.3TOWER和PLS-CADD之間的聯(lián)系 282.下載，運行和觀察現(xiàn)有模型 292.1“文件”菜單 292.1.2保存或復(fù)制模型 322.1.3移動某個模型及其所有相關(guān)數(shù)據(jù)庫，而不使用“Backup”（“復(fù)制”功能） 322.2模型介紹 332.2.1InitialGeometry窗口中的模型視圖 332.2.2模型的創(chuàng)建和編輯 372.3運行分析 382.4結(jié)果表 382.4.1自定義表格和導(dǎo)出表 402.5Deformedgeometrywindow 412.6分析結(jié)果報告 432.6.1觀測、打印并輸出報表數(shù)據(jù) 432.6.2自定義報告 443.COMPONENTSLIBRARIES 453.1角鋼和圓形組件 453.1.1介紹和建模 453.1.2特性 463.1.3設(shè)計核查 543.2拉線和線纜 853.2.1描述和建模(pdf111) 853.2.2特性 853.2.3設(shè)計核查 853.3設(shè)備 873.4絕緣子（pdf116） 903.4.1夾具 903.4.2耐拉絕緣器的性能 903.4.3懸掛式絕緣子性能 914.創(chuàng)建模型幾何圖 994.1創(chuàng)建步驟和坐標系 994.2General菜單 1004.2.1General數(shù)據(jù) 1004.2.2輸出選項(pdf135) 1034.2.3非線性收斂參數(shù) 1044.2.4Interactiondiagramparameters交互圖表參數(shù) 1044.2.5EDF（RTF-France）MiscellaneousOptions（EDF雜項） 1044.2.6EIA選項 1044.2.7附屬裝置 1054.2.8線，箭頭和文本說明 1074.2.9后置處理程序選項（pdf144） 1094.2.10優(yōu)化選項 1104.3接頭 1114.3.1原生節(jié)理（接頭） 1114.3.2次生節(jié)理 1144.3.3拉線錨處接頭和絕緣子頂端的接頭 1154.4塔區(qū)段 1164.4.1界定區(qū)段和它們的屬性 1164.4.2以區(qū)段作為較大模型的模塊 1184.5界定組件群 1194.6Connectingangleandroundmembers(pdf157) 1204.6.1Interactivegraphicalmemberconnection 1234.6.2將現(xiàn)有組件分成附加接頭和組件 1244.6.3在一對交叉組件的交點連接它們 1244.6.4Optionalmemberstrength（選擇組件強度）andfacemembershipspecification（塔面組件關(guān)系規(guī)范） 1254.7連接拉線(165) 1264.8連接線纜 1284.9附屬設(shè)備（包括天線） 1284.10集成塊靜荷載和阻力面積 1294.11添加絕緣子和夾具 1304.11.1計算懸掛式絕緣子的允許旋角及負荷角 1324.11.2一模型至其它模型的彼此變更（pdf175） 1344.11.3附著點的限制 1354.12基礎(chǔ)屬性 1354.12.1基礎(chǔ)性能 1354.12.2基礎(chǔ)硬度 1364.13通訊塔上的線附屬設(shè)施 1374.14與線設(shè)計程序PLS-CADD的聯(lián)系 1384.15在DXF格式的3-d圖中創(chuàng)建塔模 1384.16運用模塊化設(shè)計創(chuàng)建塔模 1405.荷載 1435.1傳輸塔上的模型荷載（.lca/.lic荷載選項） 1435.1.1導(dǎo)線和地線荷載（pdf186） 1435.1.2靜荷載 1445.1.3塔的風(fēng)荷載 145組件風(fēng)荷載 1455.1.4塔上冰荷載 1525.1.5強度和荷載因素 1525.2通訊塔上的荷載模擬 1535.2.1TIA/EIA222-F標準 1555.2.2ANSI/TIA222-G標準 1575.2.3CSAS37-01標準 1575.3矢量荷載數(shù)據(jù)(pdf206) 1585.4線荷載數(shù)據(jù) 1645.5Wireloadstovectorloadstransformation（p218） 1675.6EIA（和其它通訊結(jié)構(gòu)）荷載數(shù)據(jù) 1675.6.1針對TIA/EIA222-F的荷載數(shù)據(jù) 1685.6.2針對ANSI/TIA222-G的荷載數(shù)據(jù) 1695.6.3CSAS37-01的荷載數(shù)據(jù) 1706.自動設(shè)計功能 1716.1交互組件尺寸設(shè)定 1726.2超荷載群組的尺寸自動重設(shè) 1726.3完全優(yōu)化 1727.實例 1747.1例子—小型虛擬DC傳輸塔的核查 1747.2例2—含有耐張組件的小型虛擬DC塔的核查 1747.3例3—拉線三角傳輸塔的核查 1757.4例4—跨河塔的核查 1757.5例5—交叉鋼（斜線）塔的核查 1757.6例6—雙回路塔的允許檔距 1757.7例7—帶有搖臂的多回路塔 1757.8例8—單桅拉線塔 1767.9拉線式天線塔 1767.10自立式通訊塔 1777.11較高拉線式天線桅桿的標準模生成 1787.12拉線門式塔 179附錄A參照資料（p237-238） 181附錄B.與線設(shè)計程序PLS-CADD的鏈接 181B．1附件點繪制到PLS-CADD線纜組 181B.2鏈接至pls-cadd組件和配件管理系統(tǒng) 182B.2.1主控零件列表 183B.2.2主控配件列表 183B.2.3材料及其相關(guān)結(jié)構(gòu)模型描述 184附錄C.多次運行得出的綜合結(jié)果 186附錄D.TOWER舊版用戶需注意的重要事項 187D.1新特性 187D.1.1組件庫 187D.1.2結(jié)構(gòu)建模 187D.1.3確認完善模型 187D.1.4用戶界面 188D.2TOWER老版本文件的轉(zhuǎn)換 188附錄E.查看每個非線性迭代處的變形情況 191附錄F.追溯修改、比較結(jié)果 193F1.追溯修改 193F2.比較分析結(jié)果 193附錄G.自定義菜單、對話框、工具條、表格和報告 195G.1自定義菜單 195G.2自定義對話框 196G.3自定義表格和報告 197G.3.1“C”格式計數(shù)法 198G.4自定義工具欄 199附錄H.塔風(fēng)荷載的附加說明 200H.1ASCE74-1991 200H.2NESC2002 200H.3IEC60286 200H.4CENELEC 200H.5UKNNA 200H.6REENNA 200H.7TPNZ(NewZealand) 201免責(zé)聲明、保證和授權(quán)這是你—終端用戶—和PowerLineSystems（PLS）之間的協(xié)議。使用TOWER軟件，就說明你是同意接受該協(xié)議約束的。只要您遵循該許可證條款，PLS將會賦予您使用TOWER軟件備份的特許權(quán)和非獨家權(quán)。如果該許可證協(xié)議中的任一條款被認作是無效的、非法的或不能強制執(zhí)行的，那么其余任何條款的有效性、合法性和強制性決不能以任何方式受影響或受損，在此必須以一條有效的、合法的和具有強制性的含義相似且具有同等效力的條款來代替。該協(xié)議將受威斯康星州現(xiàn)行法律的限制。TOWER軟件同時受到美國版權(quán)法和國際版權(quán)條約規(guī)定的保護。只要同時使用該軟件備份的數(shù)量不超過授權(quán)許可的數(shù)量，購買組織即可將此軟件復(fù)制到一臺或多臺電腦上。購買組織也將制作該軟件的存檔副本，但只可用于復(fù)制該軟件，并保護其投資不受損。該軟件的使用者負責(zé)確保同時應(yīng)用執(zhí)行的程序數(shù)量不超過許可數(shù)量。PLS不做任何明訂的或隱式的如下保證—TOWER軟件不會出現(xiàn)任何錯誤或使用該軟件進行的設(shè)計會被認可。TOWER軟件必須只能由資深的工程師使用，他（們）負責(zé)設(shè)計假設(shè)和結(jié)果。在任何情況下，與TOWER軟件使用或用途相關(guān)的或由此產(chǎn)生的特殊的、連帶的、偶然的或間接的損害決不能歸罪于PLS。唯一做出的保證就是，如果刻錄在該軟件上的媒介信息被確定是有缺陷的，可以免費更換。無論任何情形下，PLS的責(zé)任僅僅限于退還該軟件的購買費用。PLS保留拒絕向原購方以外的其它任何團體轉(zhuǎn)讓TOWER軟件授權(quán)的權(quán)力。您了解并贊同TOWER軟件的結(jié)構(gòu)、程序和組織是PLS寶貴的行業(yè)秘密。您同意保守該商業(yè)秘密；進而了解并贊同由此產(chǎn)生的任何形式或媒介的軟件及其所有拷貝的所有人和所有權(quán)都屬于PLS。如果持有人不能夠遵守該協(xié)議的條款規(guī)定，PLS可以終止對持有人的授權(quán)許可。一旦授權(quán)被終止，TOWER軟件的所有備份及其所有組成部分都必須銷毀。使用者被禁止對TOWER軟件進行逆反工程設(shè)計、拆卸或反編譯，除非并且只有滿足如下條件—這類行為是適用的法律所明令許可的，才可進行，即使該限制不允許。授權(quán)持有人須認識到他們正在使用一種具有競爭性的產(chǎn)品。授權(quán)持有人同意不適用二進制可執(zhí)行檔及其算法、文件格式、手冊或任何由TOWER軟件中具有競爭性產(chǎn)品衍生而來的信息。TOWER軟件的發(fā)展、維護和支持：PowerLineSystems,Inc.610NorthWhitneyWay,Suite160Tel:608-238-2171Fax:608-238-9241E-mail:info@Website:現(xiàn)在，PowerLineSystems（PLS）公司幾乎僅僅通過E-mail即可支持并維護其軟件。因此，使用PLS公司軟件的任一組織都必須提供一個聯(lián)系人的姓名、電話號碼和E-mail地址。要想得到關(guān)于軟件更新和新版本的任何信息，你必須在我們的通訊報上等級注冊。我們的網(wǎng)站上包含了注冊指導(dǎo)。硬件必備條件和安裝運行TOWER軟件，必須使用微軟WINDOWS系統(tǒng)（建議使用XP系統(tǒng)），最小內(nèi)存為128MB，磁盤驅(qū)動空間為40MB。對于大型通訊塔，我們建議使用256MB內(nèi)存的系統(tǒng)。TOWER軟件將會充分利用多處理器電腦的所有處理器。更多詳細硬件要求參見以下文件，見于該因特網(wǎng)：/presales.pdf.TOWER軟件最初安裝在一張CD上，但其升級只能以電子方式進行。其程序和文件可在任一平臺上安裝。該軟件可以安裝在一個文件服務(wù)器上，但是其硬件密鑰啟動須安裝在一個獨立的工作區(qū)。升級安裝（通過E-mail）需要一個升級軟件軟件的更新只能通過電子方式進行。它們可以進行手動下載，也可直接從軟件中獲取。無論采用哪種方式，你都必須使用Help/DownloadUpgrade指令。點擊后彈出如圖Fig.0-1的對話框，首先你需要點擊“SendEmailToRequestCode”獲取升級代碼。升級代碼將會在一個工作日內(nèi)發(fā)送至你的郵箱。然后，你就可以使用代碼進入“Ihaveanupgradecode”文件，該程序?qū)詣酉螺d升級程序。請注意，所有升級代碼只在一至兩周內(nèi)有效，所以您在收到代碼后應(yīng)立即下載升級程序。如果從軟件內(nèi)下載升級程序?qū)δ鷣碚f有困難，您可以按照以下升級郵件中的指導(dǎo)說明進行手動下載。如果這樣，您就需要使用到第三個選項“Ihaveanupgradecodeandupgradefile”安裝升級程序。這需要花費幾分鐘的時間，然后您請求的升級程序才會進行下載。一旦開始下載，你將會看到一個與本節(jié)稍后描述的使用CD安裝相同的安裝對話框。系統(tǒng)管理者和高級用戶所要注意的：您的升級軟件存儲在名為“SETUP”的PLS臨時目錄的子目錄內(nèi)。PLS臨時目錄被命名為File/Preferences，并默認存儲到“C:\PLS\TEMP”。因此，如果你下載了一個TOWER的升級軟件，它應(yīng)當(dāng)會被存儲在“C:\PLS\TEMP\SETUP”。如果你需要將該升級軟件安裝在多臺電腦上，您可以跳過以上步驟，只需將該目錄復(fù)制到目標電腦，然后運行“SETUP.EXE”程序。InternetUpgrade特性可使用FTP或HTTP，也可使用IE瀏覽器內(nèi)的代理服務(wù)器設(shè)置。您可以核實一下，使用Help/CheckforUpdatedManual指令，您可以進入我們的服務(wù)器。如果該指令完成，而沒有出現(xiàn)任何錯誤，您就會發(fā)現(xiàn)，甚至在您請求升級代碼之前，您就可以進入我們的服務(wù)器。如果因為某些原因，您無法進入我們的服務(wù)器，您可以手動下載升級軟件或試著利用Help/DownloadUpgrade對話框中的“EditInternetSettings”按鈕修改您的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。CD安裝進行CD安裝時，您將有機會安裝的軟件不僅僅是TOWER，還有我們所有程序的試用版或所有程序的商用版，對此，您只需擁有有效的授權(quán)即可。插入CD驅(qū)動后，CD安裝對話框（參見Fig.0-2）將會打開。如果沒有出現(xiàn)該對話框，點擊Start按鈕，然后是Run。當(dāng)出現(xiàn)文件名提示時，選擇CD驅(qū)動，鍵入“setup.exe”。從CD安裝時，就會出現(xiàn)以下選項：完全安裝或升級：如果您還沒有安裝該程序，或者您想升級該程序及其示例文件，選擇FullInstallation（完全安裝）。如果您是在現(xiàn)有版本上重裝該程序，選擇升級（Upgrade）。您將會被提示“FileAlreadyExistsOKtooverwrite？”每個現(xiàn)存文件。點擊“Always”回復(fù)。安裝硬件密鑰驅(qū)動器：該選項將根據(jù)需要自動進行自身核查。除非您知道您自己需要或不需要該驅(qū)動器，不然您就無需理會它。安裝在線文檔（PDF格式）：如果CD上有手冊，該選項會自行核查。我們強烈建議您允許該程序安裝電子手冊。這些手冊都是以便攜文檔格式（PDF）存儲，使用AdobeAcrobat（R）閱讀格式就可瀏覽該格式的文件。如果安裝了手冊而沒有安裝閱讀器，啟動裝置會在安裝手冊后提醒您安裝Acrobat閱讀器軟件。我們?yōu)槟峁┮粋€32bit英文版本的閱讀器。如果您想要一個不同語種版本或其它不同的版本，您可以登陸下載。忽略應(yīng)用程序路徑：該選項是供高級用戶自定義其安裝了各個應(yīng)用程序的特定目錄的。對于那些希望在同一臺電腦上可同時維護我們的多個應(yīng)用程序版本的用戶來說，這是非常有用的。在安裝時，該程序會讓您為每個安裝的程序鍵入一個目錄名稱，而非默認的名稱。除非您認為您機器需要該項服務(wù)，否則您就跳過該項核查。一旦您選擇了以上選項并確認了您想要安裝的這些應(yīng)用程序和試用版，您就可點擊Install，該程序就會安裝上所有軟件。NT用戶特別注意事項：如果您正在使用的是基于NT的操作系統(tǒng)（如NT4.0，2000或XP），您需要安裝NT驅(qū)動器。要安裝該驅(qū)動器，在安裝TOWER時，您需要復(fù)選安裝對話框中的“Installhardwarekeydriver”復(fù)選框。Windows會要求您利用管理者特權(quán)安裝驅(qū)動器，如果您當(dāng)前登陸的賬戶不擁有用戶特權(quán)，您必須退出賬戶，重新登陸一個擁有管理者特權(quán)的賬戶。按照屏幕上的指示，完成安裝。發(fā)現(xiàn)故障并修理HARDWAREKEY如果程序顯示“Can'tFindHardwareKey”錯誤信息，您必須咨詢查閱以下技術(shù)事項，參見我們的網(wǎng)站：/products/ntdriver.html電子手冊和在線幫助如果，通過Fig.0-3中的核查安裝在線文件，您已經(jīng)安裝了手冊（PDF格式）的電子版，您就可以在任何對話框中查詢在線幫助。您所需做的就是點擊對話框右上角的“？”按鈕，您就會被帶到手冊電子版的相關(guān)章節(jié)，在那兒，您可以找到適當(dāng)?shù)男畔?。通過我們的網(wǎng)站，該手冊可以定期進行升級。您可以使用Help/CheckforUpdatedManual指令檢查它們是否存在，并下載。它們還公布在我們的通訊簡報上，在簡報上您可以看到并認購我們的網(wǎng)站。1.概況TOWER是由PowerLineSystems為傳輸結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計而開發(fā)的幾種MS-WINDOWS程序中的一種。所有這些程序都有一些共性。因此，如果你熟練掌握了其中一種程序，你很快就能掌握其它種類的程序。TOWER起初是一種FORTRAN程序，出現(xiàn)于20世紀70年代中期，從那時到現(xiàn)在，它一直在不斷地改進發(fā)展。目前，有80多個國家的幾百個組織正在使用該軟件，它基本上成為了全球塔設(shè)計程序使用最廣泛的軟件。TOWER主要講述網(wǎng)格式鐵塔的分析和設(shè)計。關(guān)于各種桿子和框架的分析和設(shè)計，包括混凝土、鋼鐵和木制等材料，您可以參閱我們的PLS-POLE程序。Fig.1-1展示了典型的輸電線塔或通信塔構(gòu)造，它們都可以使用TOWER進行模擬，第7章節(jié)例子中包含此類介紹。這些塔可能是拉線塔，也可能是自立式塔。Fig.1-2說明了TOWER還可以用于大型網(wǎng)格變電站結(jié)構(gòu)的設(shè)計。由通常標準單位端對端（參見Fig.1-1右下格）組成的拉線通信桿模型可通過組合復(fù)制多個基本模塊迅速生成。7.11小節(jié)對此有例證說明。有模塊設(shè)計的傳輸塔也可從模塊生成中受益，參見4.16節(jié)。Fig.1-3展示了與某個特定塔型相關(guān)的一張圖片是如何與模型的電腦生成幾何圖同時顯示的。CAD畫圖也可以顯示，或單獨或與圖片同時顯示（參見例子7.12）。1.1總體特性1.1.1模塊設(shè)計作為25年來電力傳輸線路及其支撐框架和地基設(shè)計軟件的主要開發(fā)者，PowerLineSysetemsInc.（PLS）知道傳輸設(shè)計工程師對電腦設(shè)計程序有什么要求。無論該結(jié)構(gòu)是混凝土的、鋼鐵的、木制的桿子或構(gòu)架，又或是鐵制格子塔或鐵制變電站結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)通常都會利用標準部件，而它們的特性往往都存儲在電腦數(shù)據(jù)庫中。因此，讓工程師在設(shè)計結(jié)構(gòu)模型時只需從數(shù)據(jù)庫中提取組件并將它們互相連接在一起是非常有利的。創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的有限元模型及分析目標所需步驟這一非常耗時的工作就留給了電腦來完成。所以，編制一個模型并不要求必備高級的結(jié)構(gòu)分析知識。這一理念被應(yīng)用于所有的PLS程序，由Fig.1.1-1即可看出。像角鋼、絕緣子、附屬裝置、電纜和拉線之類的標準部件和組件的存儲庫在TOWER和其它桿和框架設(shè)計程序之間是可以共用的。如果某些部件擁有特有的物料編號，那么該類模型就會包含對該類部件一整套的描述說明。如果我們的PLS-CADD線設(shè)計程序使用該類結(jié)構(gòu)模型，那么整個線項目的一整套部件清單都會配給到位，因而，可進行成本評估自動化，并鏈接至老的系統(tǒng)。部件、組件和次組件都會自動出現(xiàn)在PLS-CADD的平面圖和剖面圖中。除了共享組件數(shù)據(jù)庫外，TOWER和其它程序還共享普通負載描述、文件控制、圖形界面和輸出報告。該程序的模型狀況有助于我們進行維護，也有助于您—使用者—的使用，因為，只有掌握了其中一個程序的特性，您就能立即了解另一個了。1.1.2國際標準的認可在剛開始時，TOWER是只能按照美標ASCE10-97（ASCE，2000）進行設(shè)計核查的一種軟件，而現(xiàn)在它已經(jīng)達到其它多種標準要求對某些負載計算和/或強度核查的闡釋：美國NESC標準ANSIC2（NESC，2002），構(gòu)造剛歐標（ECCS，1985），歐洲CENELEC標準EN-50341-1（CENELEC，2001）和一些本國的修訂本（波蘭、葡萄牙、西班牙、英國等過的NNA’s），英標BS-8100（BS8100，1999），法國電力（RTE-EDF）標準的各個版本，澳大利亞/新西蘭幾個負載和強度標準，IEC標準60826（IEC60826，2003），印度標準IS-802（IS802，1995），應(yīng)用于通訊塔的加拿大標準S37（CSAS37-01，2001），和應(yīng)用于通訊塔的EIA標準222（EIA/TIARevF-1996和ANSI/TIARevG-2005）。將來還會再加入其它標準。應(yīng)用于TOWER的一些標準的更多信息和我們公司的其它程序參見：/products/designcodes.html。1.1.3線性分析和非線性分析—曲率檢查TOWER和其它傳輸結(jié)構(gòu)程序共享有限元分析方法。普通的有限元分析程序SAPS（SAPS，1997）也使用該方法。您可以參閱SAPS手冊了解關(guān)于構(gòu)架、橫梁或線元素建模和我們的求解方法方面的原理細節(jié)。有限要素模型分析可以是線性的也可以是非線性的。如是線性分析，結(jié)構(gòu)移位的副效應(yīng)，即所謂的P-Delta效應(yīng)（重力二階效應(yīng)）被忽略。如果是非線性分析，所有的力和力矩在結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)中都處于平衡，即P-Delta效應(yīng)是有原因的。當(dāng)非線性分析照顧到所有幾何非線性時，線性材料特性仍在所有程序中使用。這和所有現(xiàn)行以編碼為基礎(chǔ)的傳輸結(jié)構(gòu)的設(shè)計程序是一致的。線性解決時間通常情況下都不足一秒。然而，因為非線性解決要求每個荷載狀況要有幾次重復(fù)，非線性解決可能只需要幾分鐘就能完成。塔的彈性擠曲是P-Delta效應(yīng)的一中極端情況。在非線性模式下運行時，TOWER標明了近乎曲折或近乎易變狀況，如果形成平衡狀態(tài)需要大量反復(fù)。它表明了，如果解決方法不能匯聚于一點，或匯聚于一種附有許多后挫曲移位的平衡結(jié)構(gòu)，就會出現(xiàn)扭曲。當(dāng)在線性模式下運行時，TOWER不能探測到扭曲。運用線性分析，拉線和線纜被壓塑得就像straighttension-onlymembers。運用非線性分析，它們就被壓塑成exactcableelements。因此，我們建議拉線塔應(yīng)當(dāng)始終使用非線性分析，利用一個更好的線纜圖像，并確保扭曲率被恰當(dāng)核查。1.1.4設(shè)計核查vs可容許的分屏模式對于傳輸程序的應(yīng)用，TOWER和其它程序可以在兩種模式下運行：設(shè)計核查模式或允許檔距模式。對于通訊塔，可使用的唯一模式就是設(shè)計核查模式。在設(shè)計核查模式（Fig.1.1-2）下，你指定設(shè)計荷載樹形圖。該樹形圖由地線和導(dǎo)體垂直荷載、橫向荷載和豎向荷載，T、V和L（荷載矢量），以及結(jié)構(gòu)所承載的風(fēng)壓（也許是冰）。荷載樹形圖存儲在LoadCAse文件中，它們的擴展名為“.LCA”。我們稱荷載樹形圖文件為“LCA”文件或荷載矢量文件。對于荷載工況文件，如果TOWER在獨立模式下操作，荷載工況文件可手動編輯；或者，在PLS-CADD或PLS-CADD/LITE范圍內(nèi)核查結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上自動發(fā)展。如果TOWER在設(shè)計核查模式下運行，對該結(jié)構(gòu)指定荷載樹形圖進行分析。分析結(jié)果總結(jié)在兩個文本報告（一個簡潔，一個詳細）、許多表格和一個幾何變形窗口中。幾何變形窗口說明了結(jié)構(gòu)的偏離形狀，并隨意地表明在指定荷載工況下每個元件或部件的使用百分比。使用百分比由使用者選定的顏色標明，或部件附近顯示的一個數(shù)字標明。在允許檔距模式（Fig.1.1-3）下，您可指定接地線和導(dǎo)體每段長度的垂直荷載和水平荷載，UH和UV，它們的機械張力和結(jié)構(gòu)上承載的風(fēng)壓。您也可指定線角范圍，對此，您就可確定可允許水平檔距和垂直檔距。這些指定的輸入數(shù)據(jù)存儲在線荷載文件夾（又被命名為荷載影響系數(shù)文件夾）內(nèi)，其擴展名為“.LIC”。我們經(jīng)常將線荷載文件成為“LIC”文件。線荷載文件夾可以手動編輯，也可以通過PLS-CADD或其簡化版本PLS-CADD/LITE自從準備。如果TOWER是在允許檔距模式下運行，該結(jié)構(gòu)最大允許水平檔距和垂直檔距將會自動確定指定線荷載。如果你確定最大可允許垂直檔距應(yīng)當(dāng)與最大可允許水平檔距的指定倍數(shù)相等，那么單套的可允許水平檔距和垂直檔距就能夠確定了。平坦地帶的指定倍數(shù)數(shù)值可能是1，而丘陵地帶的比較合適的指定數(shù)值為1.3.舉個例子，F(xiàn)ig.1.1-4中點3的水平位置和垂直位置表明了一套可允許水平檔距和垂直檔距，其比值約為1.3.設(shè)計結(jié)構(gòu)有一個指定的允許垂直檔距和水平檔距的比例數(shù)值，這是一種習(xí)慣做法。不是單套的允許水平檔距和垂直檔距，在允許水平檔距和垂直檔距之間的整個交互圖也可以確定指定荷載工況的數(shù)值和一個給出的最大線角。Fig.1.1-4即是一類交互圖。如果在其正確位置的正確水平檔距和垂直檔距是該許可交互圖中一個點坐標，一個塔強度就夠了。由交互圖而非單對允許水平檔距和垂直檔距形成的塔強度圖形可使我們PLS-CADD的自動結(jié)構(gòu)測定電位運算法則計算出更就經(jīng)濟的設(shè)計。從Fig.1.1-4可明顯地看出，如果只考慮點3顯示的一對可允許水平檔距和垂直檔距，A-3線以上的可行區(qū)域和B-3右邊的區(qū)域不應(yīng)考慮。1.1.5自動設(shè)計特性TOWER含有幾個水平等級的最優(yōu)化設(shè)計。其范圍從超載部件尺寸的重設(shè)到整座塔角鋼加工范圍的最佳選擇。各種各樣的最優(yōu)化選擇參見第6章節(jié)。1.1.6在線幫助任何一個對話框都有在線幫助功能。您所需做的就是點擊對話框右上角的“？”按鈕，您就會被帶到手冊電子版的相關(guān)章節(jié)，在那兒，您可以找到適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?.1.7項目修訂跟蹤TOWER包含可使變化管理符合某一特定塔的特性。例如，它可以自動跟蹤對原始模型做出的任何變更。該內(nèi)容詳述參見附錄F。1.1.8自定義菜單、對話框、表格和報告TOWER可以讓您自定義菜單、對話框、提示、工具欄按鈕、表格和報告，因而，您具有完全的自主性將他們的文本轉(zhuǎn)換成您所需要的的語言或格式。附錄G對此有詳細描述。自定義菜單和對話框現(xiàn)存于TOWER中的語言版本有英語、法語和西班牙語。1.1.9多塔分析的綜合結(jié)果當(dāng)您需要設(shè)計一系列塔，而各個塔又有其不同的塔身和塔腿延伸組成時，確定每一組部件或塔基的最大力和強度就變得非常重要，同時還須考慮到這些部件和塔基在整個系列塔中所可能出現(xiàn)的使用情形。TOWER讓您將多個塔分析運行聯(lián)合起來，并將所有結(jié)果提交至易查看的表格和報告。該內(nèi)容詳述參見附錄C。1.2TOWER模型1.2.1接頭和分支TOWER運用有限元分析（矩陣法）的靜電理念確定各種荷載工況條件下每個塔部件的軸向力和壓力。然后，這些力將根據(jù)特定設(shè)計標準與允許值相比較。由TOWER創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型是一個由懸架扭桿或曲形部件（元件）連接起來的接頭（結(jié)點）的集合體。TOWER使用懸架扭桿（桁架桿元）塑模角鋼（或圓形）部件和兩部分絕緣子，它們能夠承受拉力和張力。它應(yīng)用熔絲（只有張力部件）塑模只能承受張力的角鋼（或圓形）部件。熔絲還可用于塑模線性分析中的拉線（電纜）。TOWER運用線元素塑模非線性分析中的拉線（電纜），和不能承受壓力的兩部分絕緣子。它選擇性地運用梁單元塑模某些角鋼（或圓形）部件作為一種處理易變形平面接頭的方式或加強接頭處堅固度的裝置。而梁單元也可用于穩(wěn)固穩(wěn)定的平面接頭和裝置（參見１.２.３.４小節(jié)），在TOWER中，沒有針對這些小部件所從屬部件的設(shè)計核查模式。在設(shè)計周密的格子塔部件中不能夠有重大的彎曲力矩，除了那些正?？蚣芷穆实膹澢亍Ｒ虼?，這些部件通常情況下是不被計算的。它們被一些法規(guī)和標準間接地考慮在內(nèi)，而這些法規(guī)和標準指定了與正?？蚣芷穆氏噙B部件的擠壓承受力的正常降低值。力矩非常重要的塔應(yīng)當(dāng)應(yīng)用有限元程序通用功能分析，如我們的基礎(chǔ)塔的幾何尺寸由其連接處位置來界定。每個接頭處都有一個唯一的識別標簽，并位于一定的坐標內(nèi)，該坐標則與一個全球三維坐標系統(tǒng)相連。塔幾何則通過部件和接頭處的連接練成。為保證塔的精確性和穩(wěn)定性，最小連接件和部件的選擇則須與結(jié)構(gòu)工程相匹配。在模型中加入多余的（支撐）構(gòu)件通常情況下既不實際，也沒必要。一些基本規(guī)則是：*必須有足夠的連接件和部件才能形成一個穩(wěn)定的三維三角網(wǎng)，而該三角網(wǎng)能承載其應(yīng)用連接件向下至基礎(chǔ)連接件所有的荷載。*連接件必須放在附加絕緣子或集中荷載應(yīng)用的地方。*在每個地基地點，都必須有一個連接件。*由其它部件形成的一個三角架內(nèi)的部件通常都是多余的（支撐）部件，而且無需包含在模型之中。例如，圖1.2-1標明了一個簡化塔（章節(jié)7中例1的鏡像）的模型。連接件用標簽標明，標簽應(yīng)標在圓圈內(nèi)。章節(jié)4.3.1討論了用于命名和展示圈內(nèi)連接件的慣例，圖1.2-1展示了現(xiàn)實中塔構(gòu)成所需要的所有部件。然而，所有用粗線（除了標有“stabilizingmember”的部件）畫的部件都是無須包含在模型中的多余支撐部件。如果你在模型中加入這些，如果所有的塔部件在模型設(shè)計時都被設(shè)計成桁架元素，你將發(fā)現(xiàn)在線性分析中它們是無效的。因此，加入這些元素將使你的模型復(fù)雜化，因為它需要更多的沒有任何附加說明的連接件和部件。在絕大多數(shù)分析中，多余的支撐構(gòu)件不承載任何荷載，因此，它們的設(shè)計宗旨不是為了承載設(shè)計荷載。相反，它們的設(shè)計（當(dāng)前，TOWER還不包含該項）是為了界定其尺寸：1）有一個最小值的正常長細比（L/r最小值），2）能夠承受一個攀爬者及其所攜帶設(shè)備的橫向負載，或者3）能夠承受它們所支撐的部件內(nèi)的一定比列（1-3%）的壓縮負載。在限定它們所支撐的部件的不加撐長寬比（4.6中的RLX，RLY和RLZ數(shù)據(jù)）時，多余的部件須考慮在內(nèi)。例如，圖1.2-1中支撐塔腿的的多余部件在立柱的第三點處就提供了支撐點。因此，正如例1中所看到的，不加撐的長寬比比值0.333在描述這些立柱時是被限定的。1.2.2桁架、橫梁和tension-onlymembers（僅有張力的部件）使用TOWER軟件，你通?？梢阅M處角鋼和圓形部件，且?guī)в需旒芑驒M梁部件，而這些部件可承受住張力和壓縮力。然而，某些舊塔上的一些對角線或掛臂撐設(shè)計的設(shè)計基礎(chǔ)是這樣一種假設(shè)—這些對角線或掛臂撐不能承擔(dān)壓縮力，即，它們的某些性能更像是電纜線。當(dāng)對角線和掛臂撐以這種假設(shè)條件進行設(shè)計時，它們被成為“tension-only”members（僅有張力的部件）。在以往的設(shè)計中，Tension-onlymembers常常被簡單地認作是長細比較大部件，如L/r比通常情形下最大所允許值250還要大很多。在TOWER中，如果你指定一個部件為“Tensiononly”（4.5小節(jié)中，使用T-Only或T-Only橫梁作為部件類型），如果其壓縮力超過其適當(dāng)?shù)膲嚎s強度范圍（如果選用EDF規(guī)范，其壓縮強度范圍對應(yīng)Hyp.1荷載），那么該部件則被認定是彎曲的（即，完全失去其壓縮強度）。然而，當(dāng)以張力測量時，它卻又像正常部件那樣。這種假定情形在圖1.2-2中給出。重要事項：圖1.2-2所示的某個tension-onlymember的測定壓縮強度，該強度用于確定該部件是否應(yīng)當(dāng)被移除，但該強度范圍不包括為當(dāng)前荷載工況指定的鋼鐵部件的強度系數(shù)。因此，如果強度系數(shù)小于1，一個tension-only部件的壓縮力可能會大于其壓縮強度與其強度系數(shù)的乘積，那么，其百分比也超過100%，因為它沒有從模型中移除。Tension-only部件使格子塔的線性分析復(fù)雜化了。沒有它們，單獨一個剛度矩陣就能確定一座塔，所有荷載工況可一次同時分析。然而，當(dāng)tension-only部件變彎時，塔的整個剛度矩陣都會變化。由于在不同的荷載工況下不同的tension-only部件會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，所以，只要有tension-only部件，每種荷載工況都要求單獨分析。在TOWER，只要出現(xiàn)一個tension-only部件，就要利用以下運算法則進行線性分析。每個荷載工況都須單獨分析，每個荷載工況須用最多次數(shù)即5次迭代解，以在每個迭代法之內(nèi)發(fā)現(xiàn)并盡可能地移除變形的tension-only部件。因此，對于每種荷載工況，可能會得出并解決多次剛性矩陣。而對于NLC（非線性計算）荷載工況，一個tension-only分析所必需的電腦時間多達（5xNLC）無tension-only部件分析時間的幾倍。很明顯，除非tension-only是設(shè)計的一個基本運算，這種類型的分析必須是要避免的。對于非線性分析，tension-only部件則由SAPS分析引擎當(dāng)作桁架或橫梁軸熔線元件進行內(nèi)部處理。因為其它幾種原因超出該手冊范圍，我們強烈建議你在你的模型包含“tension-only”部件時運用非線性分析。另外，我們還建議你在所有包含“tension-only”部件（詳細內(nèi)容參見）的面板邊緣使用橫梁元作為垂直或近乎垂直元。因使用非線性分析和橫梁元會導(dǎo)致解決問題的時間大量延長，但是，如果你想避免一個潛在的不穩(wěn)定模型帶來的收斂問題，這是值得的。在任何情形下，“tension-only”分析的結(jié)果常常會進行工況荷載核查，此工作由一名經(jīng)驗豐富的工程師完成，以確保結(jié)果正確。還有一些其它情況，一對橫拉條元均受壓并由“tension-only”運算法則剔除，而這有可能做出一座不穩(wěn)定的塔。1.2.3平面接頭和機械裝置僅僅在模型塔桁架桿元（即精確的三維桁架單元模型）重復(fù)出現(xiàn)的一個問題是平面接頭和機械裝置問題。在三維桁架單元中，所有的接頭都被當(dāng)作理想的銷連接萬向接頭。這類模型中的平面接頭位于同一平面部件的交叉處。在圖1.2-1中，這類平面接頭就是編號A1的右臂較低桁材的平面接頭和編號P1的接電線頂端中間部位的平面接頭。如果其頂端垂直方向的多余部件不包含在此模型中，A1接頭是平面接頭。三維桁架模型中平面接頭的問題是在與平面垂直的方向沒有精確的剛度數(shù)字（至少在第一階線性分析中沒有）。如果模型中的任何接頭的剛度為零，在解決時間得到的依然是零分配（即計算機誤差）。平面接頭最好的解決方法是盡可能地回避它們。例如，沒有必要在橫拉條交叉部分擱置接頭，這也是不好的做法，即使通常情況下，現(xiàn)實中將部件用螺栓固定在該位置。然而，在許多情況下，平面接頭是不可回避的，如在塔上和柱桿處，在這些地方，主要拐角部件由錯開的支柱支撐。以下描述了四種可避免模型中出現(xiàn)零剛度接頭的方法。使用仿制元件第一種方法就是在平面接頭和臨近的固定接頭之間加入虛擬（仿制的）元件。這是一種比較傳統(tǒng)的方法，它在進行線性分析時狀態(tài)良好，但是，如果這個虛擬元件硬度不夠，在進行非線性分析時，可能仍會導(dǎo)致產(chǎn)生一個不穩(wěn)定模型，虛擬元件本身必須具備一定小數(shù)值的強度（即有很小的截面積），這樣，它才不會影響模型中力的分配。例如，圖1.2-1中A1接頭和P1接頭就可以通過嵌入虛擬元件進行穩(wěn)固。第7節(jié)例1“Ex1PreV7.tow”另一個模型就采用了這種做法。一組虛擬元件應(yīng)當(dāng)有個名字，可以以ZZ兩個字母為開頭，或者如圖4.5-1中AngleGroups表格中的GroupType一欄寫上“Fictitious”字樣。這可以讓用戶選擇是否要在圖形表中標明虛擬元件。許多老塔模型已經(jīng)使用虛擬元件穩(wěn)固接頭了。然而，正如所描述的，我們不建議使用虛擬元件。如果PLS-CADD中的TOWER模型使用了虛擬元件，虛擬元件可能會干擾電氣間隙計算。去除自由度第二種方法只有在3X方向、Y或Z方向平面外方向一致且采用線性分析時才可使用。在這種情況下，不穩(wěn)定問題僅僅通過去除該方向的接頭自由度就可解決了。比如，圖1.2-1中的A1接頭就可通過去除其在Z方向的的自由度保持穩(wěn)固。通過穩(wěn)固接頭得到的桿力將會在線性分析中核對，此時，去除自由度的接頭位置不會再在任何外在的偏離模型進行核對。增加虛擬彈簧第三種方法就是系統(tǒng)地增加虛擬彈簧，且所有接頭的X，Y和Z方向都有小量的軸向剛度。TOWER中總是運用這類方法，即使同時也使用其它穩(wěn)固接頭的方法。將剛度僅為1N/m的虛擬彈簧插入每個接頭處的X，Y和Z三個方向。這樣可以避免平面接頭處的零分配，通常也能保證獲取平衡解。在最終的幾何窗口中查看平衡解，就能看到放大的不穩(wěn)定接頭或機械裝置。然后，不穩(wěn)定的接頭和機械裝置就能被穩(wěn)固了。然而，如果使用非線性分析，這種方法也可能導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定模型。使用橫梁元第四種方法就是用橫梁元代替某些與平面接頭相接的桁架元。橫梁元在X，Y和Z三個方向都會提供一定的剛度。在這兒要強調(diào)的是TOWER中使用橫梁元的主要目的是穩(wěn)固平面接頭和接卸裝置。當(dāng)橫梁元末端的剪切力和力矩在內(nèi)部進行計算，且分擔(dān)塔的平衡（你可以利用Model/Results/Momentsforanglemembersmodeledasbeams看到力矩大小）時，它們就不會在其它設(shè)計核查中被運用。至于設(shè)計目標，橫梁元仍被認定為軸向負載。當(dāng)橫梁元（或tension-only橫梁元）被用于角鋼部件時，它們的截面特性就確定了，中有此描述。重要事項：借助于現(xiàn)代計算機的速度和記憶力，我們現(xiàn)在建議在一定數(shù)量的塔模型中采用橫梁元。使用橫梁元有優(yōu)點，即可以消除平面接頭和機械裝置問題，它還能改進現(xiàn)實塔中部件力的計算，而在現(xiàn)實塔中，部件不是作為構(gòu)架模型假設(shè)栓接的。對于含有tension-only部件的塔來說，這一點非常重要，因為機械裝置的不穩(wěn)定狀態(tài)可能在這些塔的任一分析階段出現(xiàn)。我們建議除斜線和單個橫梁外，其它所有塔部件在做模型時都做成橫梁元。如果斜線或支桿在末端之間有中間接頭，那么它也應(yīng)該做成橫梁元模型。例如，圖1.2-3中的粗線在模型中就是橫梁元，細線就是桁架元。采用這種建模方法，除塔基接頭以外的所有接頭都不能有轉(zhuǎn)動約束力，即在和小節(jié)中的原生節(jié)理和次生節(jié)理表格中，轉(zhuǎn)動XYZ約束力的標記必須設(shè)定為“Free”。斜線和單個橫梁須仍以桁架元建模（一些拉線通訊桿上的單個水平橫梁除外，拉線通訊桿必須以橫梁建模，尤其是在它們靠近一些天線架的情形下）。建模為橫梁可能會導(dǎo)致產(chǎn)生過度剛硬的塔，因為牟星中所有接頭都像是堅硬的焊接節(jié)點，而不是比較靈活的螺栓連接。當(dāng)橫梁元能用于穩(wěn)固模型時，這種模型仍須是三角式的，保證其現(xiàn)實可行。例如，圖1.2-3中右邊模型就會給出答案，在水平橫梁橋頂端和底部的水平橫梁之間沒有斜線，此時，該答案將是完全錯誤的。7.1小節(jié)的“ex1.tow”例子表明了橫梁元是如何應(yīng)用于塔模型中的。該分析結(jié)果可能會和僅有桁架元的模型的分析結(jié)果有些許不同，但是，我們相信用橫梁元建模將會給予部件一個更好的軸向力，因為它更接近現(xiàn)實情況。如果你運行非線性分析，我們也強力推薦運用橫梁元穩(wěn)固平面接頭。虛擬元件可能沒有足夠的剛度阻止線性分析中平面接頭的平面外變形。Tension-only橫梁元：如果有實體的tension-only部件（例如塔左右側(cè)之間的整條斜線）末端之間有中間接頭，如果這些中間接頭是不穩(wěn)固的平面接頭，你也許需要拆散該部件，換成一些列橫梁元。在這種情形下，只有一個橫梁元（但是超過一個，因為這里不討論數(shù)值原因）須是T-only類型的橫梁（元類型在4.5節(jié)描述）。在這種情況下，須確保T-only橫梁元的不加撐的長細比將會給予整個tension-only部件正確的壓縮力容量。通常情況下，有必要使用大于1的不加撐長細比，以達到此效果。如何穩(wěn)固機械裝置含有機械裝置的三維桁架也會出現(xiàn)不穩(wěn)定性。機械裝置存在于非完全三角式的模型中（如菱形橫隔板），或者當(dāng)同一平面中的兩條斜線同時受到擠壓，機械裝置存在于含有tension-only部件的塔中。例如，沒有了“穩(wěn)固件”，如果用桁架件建模，圖1.2-1C-C小節(jié)的整個橫隔板都是不穩(wěn)定的。如果你想在X軸向上用力推接頭L1，你不會遇到任何阻抗力，就像接頭L2在Y軸向上移動。穩(wěn)固機械裝置的方法有兩種，利用增加的虛擬部件做成三角式，或者利用橫梁元。穩(wěn)固件可以是帶有小橫截面的仿制部件，正如圖1.2-1中所示，7.1章節(jié)例1另一種模型“Ex1PreV7.tow”所示。然而，為了避免出現(xiàn)不穩(wěn)固機械裝置，我們強烈建議你使用中描述的橫梁元，就像例1“Exl.tow”模型中所展示的那樣。1.2.4TOWER的標準工作過程TOWER標準的建模和分析過程包含以下步驟：在General菜單中選擇分心類型和其它選項，在File/Preferences菜單中指定組件數(shù)據(jù)庫（圖書館），必要時在Components表格中運用你公司的特定結(jié)構(gòu)部件編輯或添加適當(dāng)?shù)慕M件數(shù)據(jù)庫，3章節(jié)中有此介紹。按照章節(jié)4描述，從Geometry菜單中的部件創(chuàng)建接頭、配置塔。在InitialGeometryWindow中運用指令Model/Check核對結(jié)構(gòu)模型。圖1.2-4標明了其中兩種不同的方法，通過這兩種方法，可在InitialGeometryWindow中看到結(jié)構(gòu)狀況。章節(jié)5介紹了在菜單中你可以指定設(shè)計矢量荷載（".lca"file）、設(shè)計線載（".lic"file）或其它荷載文件。如果你運行設(shè)計線載，須確保你的結(jié)構(gòu)模型是穩(wěn)固的，確認方式是首先運用一些與小量水平檔距相對應(yīng)的設(shè)計矢量荷載分析它。運用Model/Run指令開始該分析。這將會核查你的模型的完整性和通常的建模誤差。如果沒有發(fā)現(xiàn)任何錯誤，即可執(zhí)行分析。在以下方面核查該分析：1），DeformedGeometryWindow2）通過Model/Results你可以看到多個ResultsTables，3）SummaryReportWindow的短小文本報告，或者4）AnalysisResultsWindow的完整文本報告。圖1.2-5標明了其中兩種方式，可通過這兩種方式在DeformedGeometryWindow中查看結(jié)構(gòu)狀況。對于一種極端的風(fēng)吹情形，左邊平面表明了整個變形幾何圖像，而右邊平面則表明的一些角鋼部件使用百分比。如果你選擇該項生成可允許范圍內(nèi)水平檔距和垂直檔距之間的交互圖，那么它們會出現(xiàn)在AnalysisResultsWindow中。7.6章節(jié)中的圖7-2即是這類圖。執(zhí)行章節(jié)6中所介紹的某些設(shè)計功能，你能夠手動操作進行設(shè)計選擇，也可以讓TOWER自動完成整個程序，得出一個最優(yōu)化設(shè)計。各個制圖命