桅式結構

構造：桅式結構由纖繩、杆身和基礎組成。

纖繩：纖繩層數一般隨桅杆高度增大而加多，纖繩結點間距以使杆身長細比等於80～100左右為宜,可等

距或不等距佈置。不等距佈置時，宜從下到上逐層加大間距，使杆身各層應力大致相等，結構較為經濟。一般每層按等交角佈置三根或四根纖繩，其傾角為30°～60°，以45°較好。同一立面內所有纖繩可相互平行，每根纖繩有一地錨基礎；或交於一點，共用一地錨基礎。纖繩常用高強鍍鋅鋼絲繩，用花籃螺絲預加應力，以增強桅杆的剛度和整體穩定性。

杆身：按材料可分為鋼、木和鋼筋混凝土結構。鋼結構杆身常採用單根鋼管或組合構件，單根鋼管可用無縫鋼管或卷板焊接鋼管。組合構件為三邊形或四邊形空間桁架結構（圖2）。 其弦杆和腹杆由角鋼、圓鋼、鋼管或薄壁型鋼製成,其中圓形截面風阻較小,採用較多。對於四邊形截面的桅杆要每隔一定高度佈置橫膈，以防截面變形。組合構件之間常用焊接以簡化構造。為了便於製造、運輸和安裝，杆身可劃分成若干等長度的標準節段，節段兩端用法蘭盤或拼接板相互連接。節段長度根據所用材料、施工和經濟條件確定。木結構杆身採用單根圓木或組合木構件，用拼接鋼板連接。鋼筋混凝土結構採用離心式灌築的預製管柱構件，以法蘭盤連接。 桅式結構

基礎：基礎分杆身下面的中央基礎和固定纖繩的地錨基礎。中央基礎為圓的或方的階梯形基礎，承受杆身傳來的力。地錨基礎承受纖繩拉力，有重力式、擋土牆式和板式。重力式地錨依靠結構自重抵抗纖繩拉力，耗用材料較多。擋土牆式地錨埋入地下，依靠自重、水平板上的土重，以及豎向牆板上的被動土壓抵抗纖繩拉力。板式地錨深埋土中，由與纖繩同向的拉桿和垂直於拉桿的鋼筋混凝土板組成，地錨受拉時，板上產生被動土壓抵抗纖繩拉力。這種地錨比較經濟。在岩石地基中，地錨基礎做成錨樁形式。

桅杆結構是高次超靜定的空間體系，杆身為承受軸向壓力和橫向力的彈性支座連續梁（見梁的基本理論），纖繩為斜拉於杆身的預應力柔索，纖繩與杆身連接的結點形成非線性支座，受力較為複雜。常用的桅杆靜力計算方法有兩種：彈性支座連續梁法和矩陣位移法。

彈性支座連續梁法 　一種簡化的方法。纖繩與杆身分別獨立計算，利用每層纖繩的變形協調條件和結點平衡條件，分別計算各層纖繩拉力，結點位移和結點剛度。然後按多跨彈性支座連續梁計算杆身，利用各結點支座的連續條件和平衡條件計算結點彎矩、結點反力和結點位移，再用結點反力重新計算每層纖繩，重複上述計算直至兩次計算結果接近為止。這種方法只適用於纖繩對稱佈置的結構。

矩陣位移法 　適用於纖繩任意佈置的桅杆。這種方法考慮空間荷載、纖繩結點的非線性特徵、杆身軸向變形和扭轉變形的影響，用矩陣位移法建立正則方程。可把纖繩結點間的杆身作為梁單元，或把空間桁架的杆件作為杆單元，建立單元剛度矩陣，纖繩也作為特殊的有橫向荷載的杆單元。這兩種方法都能反映纖繩和杆身的共同作用，滿足其變形的連續條件。後者較精確，但計算工作量也較大。此外，還可考慮大位移的影響，對剛度矩陣不斷作出修正，得到更為精確的結果。採用矩陣位移法時，一般需編制標準程序，用電子計算機計算。

在風荷載或地震作用下，杆身和纖繩都發生振動，兩者相互影響，使桅杆形成一個複雜的動力體系。桅杆的自振週期和相應的振型，可按多自由度體系考慮空間振動進行計算，即將每層纖繩質量歸併到該層結點上，與杆身合成一個集中質量，按力法或位移法列出桅杆自由振動方程，使方程的係數行列式為零，求得自振頻率和相應的振型曲線。

剛度和穩定 　桅杆的剛度應根據工藝要求確定，根據靜力計算得到的桅杆結點最大水平位移，一般不超過結點所在高度的百分之一。

桅杆的穩定分局部穩定和整體穩定。局部穩定包括組合構件中壓桿的穩定，單根鋼管筒壁的壓屈穩定，纖繩結點間杆身的偏心受壓穩定等；局部穩定可依靠選用合適的橫截面得到保證。整體穩定有兩種計算方法：①將杆身作為多跨彈性支座壓彎杆件，以結點位移為未知數，推導出結點平衡方程組，其係數是軸向力函數。使方程組的係數行列式為零，從而求出桅杆整體穩定的臨界力，臨界力與實際力的比值為安全係數。一般情況下，安全係數不小於1.5～2.5。由於杆身的軸向力與外荷載不成正比關係，此法有一定誤差。②以前述矩陣位移法為基礎，在解方程組時，以大於1的係數k乘外荷載作用在桅杆上，如迭代過程收斂，説明桅杆在這種荷載作用下保持整體穩定。然後，再逐步增大k值,直到迭代過程發散為止。發散前一次的k值,就是桅杆整體穩定安全係數。

桅杆的整體穩定與杆身縱向力和結點剛度有關，縱向力過大或結點剛度不足，容易失穩。一些工程實踐證明：桅杆喪失整體穩定的原因,大多是結點剛度偏小,特別是中間結點剛度不足，造成杆身彎曲而產生附加彎矩，從而導致整體失穩。若增加纖繩初應力，雖然能提高結點剛度，但同時會增加杆身縱向力。因此，每一個桅杆結構方案都要通過分析比較，才能找出最合適的加強整體穩定和改善結構受力的措施。

分為整體安裝和分散安裝。

將杆身節段在安裝點附近地面卧拼，在基礎處設一桅杆支座鉸，利用捲揚機和把杆，將桅杆繞支座鉸整體豎起來。對於較小的桅杆也可用起重機把杆起吊一次就位。這種方法由於把拼裝工作放到地面上進行，施工比較方便，質量易於保證，但需要增加起重設備，還要特別注意安全，避免在吊裝過程中桅杆失穩。

利用爬行起重機或把杆將杆身節段和纖繩逐節由下向上安裝，起重機或把杆附在杆身上，隨着安裝而升高。另一種方法為倒裝法,在地面設安裝架,先裝上段再裝下段，逐段安裝逐段頂升，並用臨時纖繩保持穩定。分散安裝法設備簡單、安全可靠，因此得到廣泛採用。