英国朴次茅斯的大三角帆塔

该大三角帆塔耗资 3500 万英镑，是英国千年集团资助的项目，旨在改造朴茨茅斯和戈斯波特的海滨。 它形成了朴茨茅斯港区200M再生的焦点，并为英国南海岸增添了一个新的国际地标。该项目由 Scott Wilson Advanced Technology 集团设计，其英国办公室利用 LUSAS Civil&Structural　分析软件为其客户 朴次茅斯市参议会 作独立的原始设计的三阶段验证。

概述

• 朴次茅斯大三角帆塔是一个混凝土、钢和组合结构，建于 Gunwharf 码头附近海域，高 170m 。它在 100 ， 105 和 110m 高度处有 3 个观光平台，可以饱览朴次茅斯港及其周围的风光。

• 该塔建在一个 3m 厚的桩基盖梁上，有 84 根桩，该建筑物下部有两个分离的六边形混凝土筒体组成，在 70m 高度处合而为一。一个筒体有一个内部电梯，另一个在靠海的一面有一个观景的外部电梯。

• 两个优美的交叉弓形，以10.8m 长和1.5m 宽的钢箱梁结构作为网格，在35m和120m 高度处与筒体交叉。弓形的尺寸从底部和圆筒顶部的10-12m 宽减小到其中间区域的大约2.5m 。翼形肋板跨在弓弦之间以给出生动的帆船航行形象。

• 一个组合形状的尖顶形成了混凝土 A 型框架的针形顶端。

建模和分析

Scott Wilson 利用 LUSAS 对该塔的模型进行了静力非线性和动力分析，船只碰撞、风动力、风致疲劳和风引起的平台移动等都需在设计复核中进行评价。为了作这些工作，用深梁和薄板单元建立了模型对三方面分别进行独特的分析。工作中， LUSAS 中植入的任意界面特性的计算工具非常有用，它可以获取变截面的混凝土塔和钢弓的截面特性，加快了建模速度。荷载工况包括自重、恒载、活载、风载以及各种温度梯度。运营荷载作为均布荷载施加，特别重的设备模拟成点荷载，同时，进行了风洞试验提供模型的风力加载值。温度梯度荷载需要进行详细的分析，包括 : 安装温度的变化、每个腿及其正反面的温度变化、桅杆和可见区域内部和外部温度的变化等。同时，考虑了长期的徐变和收缩效应。

Scott Wilson 伦敦办事处的助理结构工程师 Mokhtar EI － Houry说：“大三角帆塔是一个独特的结构，需要利用有限元工具进行精确的分析，塔的原始设计是 Scott Wilson 的贝辛斯托克分部用另一种有限元工具进行的，我们伦敦分布的工作是进行 3 阶段复核。我们独立进行了塔的设计和建模，利用LUSAS 分析软件巩固了我们作为独立评定人的角色。”

观光平台

该塔提供了三个很高的梯形观光平台，其大小从 18 × 14m 减小到*高平台处的 12m × 4.7m 。一个工字型钢梁网格铺在混凝土塔、钢弓和正面的肋梁上以支承该 150mm 厚混凝土楼板的重量。每个平台均作为组合平台设计，并考虑人群引起的竖向荷载作为设计复核的一部分。

分析结果提取

从LUSAS的各种分析结果中可以看出，尽管该塔结构独特并

采取了多种建筑材料，其结构性能类似于简单的结构——

非线性模型的分析与稍不精确的线性分析的结果仅有细微

的差别。Scott Wilson伦敦办事处的助理结构工程师Mokhtar

EI－Hour说：“可以进行非线性响应的复核非常有价值，特

别是在设计一个重没有做过的结构时，我们还发现动力响应

的分析也十分有用。”认识到独特结构准确建模的重要性，

Mokhtar EI－Houry补充说：“我们发现LUSAS在该项目中提

供的技术支持非常珍贵，当我们与他们接触时，其帮助小组

提供了快捷和热情的帮助，提出了很多合理的建议。 ”

附加信息

该大三角帆塔将是英国*高的观光塔，预计在2005年初完工

并向公众开放。其设计寿命是80年，预计在开放数年内每年

将吸引50万游客到来。该项目的预算是2500万英镑。3个主

要投资商是：千年财团（67％）、朴次茅斯市参议会（20％）

和Berkeley Festival Waterfront有限公司（13％）。

“我们发现LUSAS在这个项目上提供的技术支持是无价的，支持团队很快，急于帮助我们，并在接近的时候给我们提供完善的建议。”

Mokhtar El-Houry, Assistant Structural Engineer, Scott Wilson