杆塔设计常用规范解读.doc

前言以杆塔为代表的各类高耸结构的设计是一项涉及基础知识广泛，技术含量很高的工作。对于刚接触杆塔设计工作的学员，必须从最为基础的力学知识、结构设计、及现行常用规范的解读开始打好基本功，方可成为一名优秀的设计师。本文只用于我公司内部员工在进行结构设计培训过程中学习之用，切不可外传。成文过程中撰稿人查阅了大量的文献资料，并仔细分析甄别，注入大量的心血方成，希望读到此文的学员认真学习珍惜生活中的每一个学习机会。北京信狐天诚软件科技有限公司年月日目录常用规范简介3建筑结构荷载规范GB50009-20013钢结构设计规范GB50017-20033高耸结构设计规范GB50135-20063建筑抗震设计规范GB 50011-20013构筑物抗震设计规范GB50191-19933110500kV架空送电线路杆塔结构设计技术规定DL/T 5154-20023110750kv输电线路设计技术规定（2008最新国家电网标准）4Design of Latticed Steel Transmission StructuresASCE 10-974材料4风荷载5覆冰荷载6杆塔构造基本规定65.1设计原则65.2结构的极限状态75.3极限状态的计算方式75.4基本规定9杆件强度设计106.1轴心受力构件的强度计算：106.2受弯构件计算：106.3受拉同时受弯构件的强度计算116.4偏心受力构件强度验算11杆件长细比计算137.1构件长细比的界定137.2构件长细比的控制137.3受压构件长细比修正系数19受压杆件稳定计算208.1轴心受压构件的稳定性计算208.2受压同时受弯构件的局部稳定计算218.3偏心受力压弯构件的稳定性计算21钢结构构造要求239.1一般要求239.2组合构件249.3钢管构件259.4焊缝连接259.5螺栓连接27抗震设计29连接计算2911.1螺栓连接2911.2焊缝连接29法兰连接29塔脚设计29常用规范简介建筑结构荷载规范GB50009-2001年月日年施行，对建筑结构设计中部分直接作用和间接作用（如地震）荷载作出规定（如：风荷、雪荷载、屋面活荷载等）。本荷载适用于国内一切建筑工程结构设计过程中各类典型荷载的计算。钢结构设计规范GB50017-2003年月日施行，本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。高耸结构设计规范GB50135-2006年月日施行，本规范适用于钢及钢筋混凝土高耸结构，包括广播电视塔、通信塔、导航塔、输电高塔、石油化工塔、大气监测塔、烟囱、排气塔、水塔、矿井架、风力发电塔等构筑物的设计。目前本规定除电力行业有输电杆塔专用规范应用较少外，被普遍应用于以上其它行业的高耸建筑的结构设计。建筑抗震设计规范GB 50011-2001年月日施行，按本规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。构筑物抗震设计规范GB50191-1993年月日施行，本规范的适用范围与建筑抗震设计规范类似，只是范围缩小为结构组装形成的建筑物，简称为构筑物。110500kV架空送电线路杆塔结构设计技术规定DL/T 5154-2002年月日施行，本规定适用于新建的110500kV架空送电线路杆塔结构的设计，通信塔设计可参照采用。110750kv输电线路设计技术规定（2008最新国家电网标准）年月日施行，本规定考虑到年底我国特大雪灾，在110500kV架空送电线路设计技术规程基础上结合近年特高压杆塔的设计实践修订而成，适用范围Design of Latticed Steel Transmission StructuresASCE 10-97美国土木工程师协会年发布关于格构式钢结构传输塔的设计规范。目前在国外工程中被普遍采用。材料钢材牌号一般形式为“Q235“、”Q235B“、“Q235B F”形式。Q钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母； A、B、C、D分别为质量等级； F沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母； b半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母； Z镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母； TZ特殊镇钢“特镇”两字汉语拼音首位字母。 在牌号组成表示方法中，“Z“与”TZ“符号予以省略。钢材的质量好坏主要取决于钢中有害杂质硫、磷的含量，这些有害杂质会导致钢材出现热脆性或冷脆性出现，随着等级不同有害杂质的含量也不同，导致各等级低温冲击韧性越来越好（主要是指冲击功韧性试验，不试验、20°试验、0°试验、-20°试验）。110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定110750kV架空输电线路设计技术规定钢结构设计规范一般采用Q235、Q345，有条件也可采用Q390一般采用Q235、Q345、Q390、Q420，有条件也可采用Q460。钢材质量等级：所有杆塔结构的钢材均应满足B级钢的质量要求。承重结构的钢材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420。部分承重结构和构件不能采用Q235沸腾钢，尤其是低温、承受动力荷载和焊接件。其余规程中未涉及钢构件材料的具体要求，目前根据实际况看，500kV以下的塔普通采用了Q235和Q345两种材质，500kV以上的杆塔主材有好多已经开始采用了Q420。对于其它行业的高耸建筑物，一般采用的是Q235和Q345两种材质。但在设计使用组合构件（如组合角钢）时，由于高强度钢（如Q420）的伸长率一般较低，而组合截面的尺度较大如果按一个整体来考虑，一旦出现弯矩，可能会导致应力不均局部失效，此时在设计时必须进行相应的补偿设计考虑。镇定钢在冶炼的后期用锰铁，硅铁和铝进行了充分的脱氧，钢水在锭模内平静的凝固，它的化学成分均匀，组织致密，质量高，但有缩孔。沸腾钢在冶炼的后期没有进行充分的脱氧，导致了钢水在锭模内仍在脱氧，引起了钢水的沸腾，所以少量气体被封闭在钢锭内，形成了气泡。它的成分不均匀，组织不致密，质量差。沸腾钢只能是低碳钢，所以限制了它的使用范围。并且要经过锻打。前者的冲击韧性比后者好，但强度和伸长率相差不大。风荷载规范科目110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定110750kV架空输电线路设计技术规定高耸结构设计规范建筑结构荷载规范风速基准高度（m）15m10m10m10m线缆风荷载计算同左无相应内容无相应内容杆塔风荷载计算更名为同左同左基准风压标准值（V有最小值）同左其余同右考虑了海拔高度(影响很小)近似与电力规范相同线缆风压不均匀系数查表查表，但与左取值不同无相应系数无相应系数风压高度变化系数与右三项比，因以15m作为基准高，且缺少类地面类型，故取值有所不同查表查表查表线缆体型系数与线缆直径及覆冰状态有关同左同右无明确规定，只规定各类型截面杆件取1.3构件体型系数分类查表，与建筑结构荷载规范接近，但具体算法不同按照建筑结构荷载规范按照建筑结构荷载规范分类查表计算风荷载调整系数分类查表，塔高不超过60m时按全高一个系数计算。同左，但增加基础及杆塔覆冰工况的规定增加护栏结构计算，并考虑了地点因素，其余同右更名为风振系数，并分类查表计算规范科目110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定110750kV架空输电线路设计技术规定高耸结构设计规范建筑结构荷载规范构件承受风压投影面积分类查表计算，但基本依照建筑结构荷载规范依照建筑结构荷载规范依照建筑结构荷载规范分类查表计算覆冰荷载规范科目110750kV架空输电线路设计技术规定高耸结构设计规范建筑结构荷载规范覆冰厚度在风压计算中在风压调整系数中有考虑，导地线有单独的覆冰考虑依照建筑结构荷载规范分类查表计算圆截面构件覆冰荷载(单位长度)单位kN/m无相关内容非圆截面构件覆冰荷载(单位面积),单位kN/m2b基本覆冰厚度查表计算与构件直径有关的覆冰厚度修正系数查表计算覆冰厚度的高度递增系数查表计算覆冰密度9kN/m3杆塔构造基本规定5.1设计原则杆塔构造的设计原则不仅覆盖了国家电网公司企业标准，而且必须满足钢结构规范、高耸结构设计规范等相关内容。设计原则钢结构规范GB50017-2003除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。高耸结构设计规范GB50135-2006高耸结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定。设计基准期为50年。110kv750kv架空输电线路设计技术规定Q/GDW179-2008杆塔结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，结构构件的可靠度采用可靠指标度量，极限状态设计表达式采用荷载代表值、材料性能标准值、几何参数标准值以及各种分项系数等表达。对于可靠度的定义，在高耸机构设计规范中有明确说明，即为高耸结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：1、 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用。2、 在正常使用时具有良好的工作性能。3、 在正常维护下具有足够的耐久性能。4、 在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。5.2结构的极限状态结构的极限状态是指结构或构件在规定的各种荷载组合作用下或在各种变形或裂缝的限值条件下，满足安全使用（线路安全运行）的临界状态。极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态正常使用极限状态钢结构设计规范GB50017-2003构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括混凝土裂缝）。高耸结构设计规范GB50135-2006这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。110kv750kv架空输电线路设计技术规定Q/GDW179-2008结构或构件达到最大承载力或不适合继续承载的变形。结构或构件的变形或裂缝等达到正常使用的规定限值。5.3极限状态的计算方式结构及构件在极限状态下的计算方式，在钢结构设计规范中指出，按承载能力极限状态计算钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚要考虑荷载效应的偶然组合；按正常使用极限状态计算钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合，对钢与混凝土组合梁，尚应考虑准永久组合。在高耸结构设计规范中又进一步指出，对承载能力极限状态，高耸结构及构件对荷载效应的基本组合与偶然组合都得进行设计；对正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，分别采用荷载的短期效应组合（标准组合或频遇组合）和长期效应组合（准永久组合）进行设计。在110kv750kv架空输电线路设计技术规定中给出了极限状态下的计算表达式。1）结构或构件的承载力极限状态，应采用下列表达式：式中：结构重要性系数，按安全等级选定。结构重要性系数采用规定钢结构设计规范GB50017-2003一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取二级，其它特殊建筑钢结构的安全等级应根据具体情况另行确定。对设计使用年限为25年的结构构件，不应小于0.95；高耸结构设计规范GB50135-20061、 对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1；2、 对于安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0；110kv750kv架空输电线路设计技术规定Q/GDW179-2008一级：特别重要的杆塔结构， 不应小于 1.1；二级：各级电压线路的各类杆塔，应取 =1.0；三级：临时使用的各类杆塔，应取=0.9；重力荷载分项系数， 重力荷载分项系数 采用规定高耸结构设计规范GB50135-2006有利一般结构计算1.0倾覆、滑移验算0.9不利由可变荷载控制1.2由永久荷载控制1.35110kv750kv架空输电线路设计技术规定Q/GDW179-2008对结构受力有利时，不应大于1.0，不利时，应取 =1.2；第i项可变荷载的分项系数，应取 =1.4；对温度作用可用1.0；可变荷载效应对结构有利时，分项系数为0（高耸结构设计规范）重力荷载标准值的效应；第i项可变荷载标准值的效应；可变荷载组合系数，各级电压线路的正常运行情况，应取=1.0，220kV及以上送电线路的断线情况和不均匀覆冰情况及各级电压线路的安装情况，应取=0.9，各级电压线路的验算情况和110kV 线路的断线情况，应取=0.75；结构构件的抗力设计值。2）结构或构件的正常使用极限状态，应采用下列表达式：式中：C设计时对构或构件的裂缝宽度或变形等规定的相应限值，mm。在高耸结构设计规范中对此进一步阐述，并注明此限值应符合下述的规定。高耸结构正常使用极限状态的控制条件应符合下列规定：1、对于装有方向性较强，（如微波塔、电视塔）或工艺要求较严格（如石油化工塔）的设备高耸结构，在不均匀日照温度或风荷载（标准值）作用下，在设备所在位置塔身角位移应满足工艺要求。2、在风荷载或常遇地震作用下，塔楼处的剪切变形不宜大于1/300。3、 在风荷载的动力作用下，设有游览设施或有人员在塔楼值班的塔，塔楼处振动加速度值不宜大于200。其中对有常驻值班人员的塔楼为风压频遇作用下塔楼处水平动位移幅值，其值为结构对应点在0.4作用下的位移值与0.4作用下的位移值之差，为基频；对仅有游客的塔楼可按照世界使用情况取为67级风作用下水平位移幅值。5.4基本规定1、杆塔结构荷载分类：a) 永久荷载：导线及地线、绝缘子及其附件和杆塔结构及杆塔上各种固定设备的重力荷载；土压力及预应力等荷载。b) 可变荷载：风和冰（雪）荷载；导线、地线及拉线的张力；安装检修的各种附加荷载；结构变形引起的次荷载及各种振动荷载。2、不带拉线的直线杆，在纵向荷载情况下计算时，可以考虑顺线路方向的底线支持力作用。但最大支持力不得大于地线线夹的允许握着力，并考虑有一定的裕度。4、 一般拉线杆塔，拉线受力按简化方法计算时，须乘以1.05增大系数。5、 杆塔拉线除应力一般控制在（120140）N/mm²。拉杆预拉力可取拉杆最大使用拉力的20%30%。6、 铁塔辅助材的承载能力一般不低于所支撑主材内力的2%、斜材内力的5%。7、 在荷载的长期效应组合（无水、风速5m/s及年平均气温）作用下，杆塔的计算挠曲度（不包括基础倾斜和拉线点位移），不应超过下列数值：a） 悬垂直线无拉线单根钢筋混凝土杆及钢管杆：5h/1000； b） 悬垂直线自立式铁塔：3h/1000； c） 悬垂直线拉线杆塔的杆（塔）顶：4h/1000； d） 悬垂直线拉线杆塔，拉线点以下杆（塔）身：2H/1000； e） 耐张转角及终端自立式铁塔：7h/1000。 注：h 为地面起至计算点高度，H 为电杆拉线点至地面的高度；根据杆塔的特点，设计应提出施工预偏的要求。 8、 在考虑荷载效应的标准组合及长期效应组合影响下，普通和部分预应力混凝土构件正截面的裂缝控制等级为三级，计算裂缝的允许宽度分别为 0.2mm 及 0.1mm。预应力混凝土构件正截面的裂缝控制等级为二级，一般要求不出现裂缝。 杆件强度设计构件截面材料或连接抵抗破坏的能力称之为强度，强度计算是防止结构构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算。对于杆件强度设计，钢结构设计规范中指出，计算结构或构件的强度、稳定性急连接的强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）；计算疲劳时，应采用荷载标准值。并且在110kv750kv架空输电线路设计技术规定中再次指出结构或构件的强度、稳定和连接强度，应按承载力极限状态的要求，采用荷载的设计值和材料强度的设计值进行计算；结构或构件的变形或裂缝，应按正常使用极限状态的要求，采用荷载的标准值和正常使用规定限值进行计算。6.1轴心受力构件的强度计算：N/Anm·f式中：N轴心拉力或轴心压力设计值，。构件强度折减系数：受拉构件：双肢连接的角钢和中心连接钢管构件 m=1.0偏心连接钢管构件 m=0.85单肢连接的角钢构件（肢宽>40mm） m=0.70单肢连接的角钢构件（肢宽40mm） m=0.55受压构件：双肢连接的角钢和中心连接钢管构件 m=1.0单肢连接的角钢和偏心连接钢管构件 m=0.85组合断面构件（无偏心） m=1.0组合断面构件（有偏心） m=0.85An构件净截面面积，mm²。对多排螺栓连接的手拉构件，要考虑锯齿形破坏情况。钢材的强度设计值，N/mm²。6.2受弯构件计算：式中：Mx、My绕x轴和y轴的弯矩设计值，N·mm； Wx、Wy对x轴和y轴的截面抵抗钜，mm³； mM受弯构件稳定强度折减系数： 角钢构件：mM = 1.0 钢管构件：根据外径与壁厚t之比计算确定： 当时 mM = 1.0 当<时 mM = 0.70+ 6.3受拉同时受弯构件的强度计算6.4偏心受力构件强度验算铁塔中构件多以轴心受力为主，偏心受力的情况只作为截面强度验算。在高耸结构设计规范中对于偏心受压和偏心受拉构件的截面强度，给出了相应的验算公式。1、拉弯和压弯构件的截面强度，当弯矩作用在主平面时，应按下式验算：式中：Mx对x轴的弯矩； Wnx对x、y轴的净截面抗弯模量。注：当弯矩作用在两个平面时，压弯构件的强度及稳定验算按现行国家标准钢结构设计规范GB50017进行。2、格构式压弯构件应按下式验算单肢的强度：式中 n单肢数目；截面弯矩在单肢中引起的轴力（N）；单肢净截面面积（）。3、格构式轴心受压构件的剪力应按下式计算：式中 钢材屈服强度（N/）。此剪力V值可认为沿构件全长不变，并由承受该剪力的缀件面分担。4、计算格构式压弯构件的缀件时，应取实际最大剪力和按上式的计算剪力两者中的较大者进行计算。1）缀条的内力应按桁架的腹杆计算。2）缀板的内力应按下列公式计算，见图6-01。剪力： 弯矩（在和肢件连接处）： 式中 分配到一个缀板面的剪力（N）； a 缀板中到中距离（m）； s 肢件轴线间距（m）。图6-01缀板的内力5、单管塔受压时，钢管径厚比不应大于100.单管塔受弯时（轴压应力占最大应力值5%以内）验算弯矩作用平面内稳定时，其设计强度f应乘以修正系数。按下式计算：对Q235： 对Q345： 杆件长细比计算杆件的长细比指构件的计算长度与构件截面回转半径的比值。在轴心受压构件的整体稳定计算中，按临界力相等的原则，将格构式构件换算为实腹构件进行计算时所对应的长细比或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失稳时采用的长细比称之为换算长细比。7.1构件长细比的界定长细比（Lo/r）是衡量一根杆件柔度，进行压杆稳定设计的重要综合参数。长细比越大杆件柔性越大，也就越容易弯曲变形。该参数同时反映压杆长度、支撑方式和截面几何性质对临界（压）应力的影响。为了保证全塔杆件都有一定的抗弯刚度（不容易发生失稳、弯曲），2002版技术规定、钢结构设计规范等规定、规范中对钢结构杆件的允许最大长细比都有详细的规定，如表7-01所示。表7-01钢结构构件允许最大的长细比L0/r110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定110750kV架空输电线路设计技术规定钢结构设计规范高耸结构设计规范受压构件受压主材L0/r150L0/r150L0/r150L0/r150受压（斜、横）材K·L0/r220K·L0/r200K·L0/r200K·L0/r180辅助材K·L0/r250K·L0/r250K·L0/r200K·L0/r200受拉构件(预拉力的拉杆可不受长细比限制)L0/r400L0/r400查表L0/r350式中：K构件长细比修正系数；L0构件计算长度；回转半径构件回转半径完全由构件的规格来决定，一般不会对用户造成歧义，也容易理解和掌握。7.2构件长细比的控制1、构件计算长度的确定，根据2002版技术规定可分为主材和斜（非主）材两种情况分别进行计算。主材计算长度表见上表7-02，斜（非主）材计算长度表见下表7-03。表7-02 主材计算长度表结构型式计算长度Lo计算回转半径r主材最小轴L主材平行轴1.2Lx主材按最小轴布置简图主材按平行轴布置简图表7-03 斜材计算长度表图例两根斜材为一拉一压时两根斜材同时受压时交于主材同一点的相邻斜材为压杆备注LorLorLor对应TSA中的计算长度类型： 0.主材最小轴或无补材交叉斜材1.1对应TSA中的计算长度类型： 1.主材平行轴或单面补材连接的交叉斜材对应TSA中的计算长度类型： 3.斜材平行轴布置1.1对应TSA中的计算长度类型： 1.主材平行轴或单面补材连接的交叉斜材1.1对应TSA中的计算长度类型： 1.主材平行轴或单面补材连接的交叉斜材0.65对应TSA中的计算长度类型： 4.同端节点斜材（跨脚材连接，考虑同时受压）对应TSA中的计算长度类型： 5.同端节点斜材（V面连接，不考虑同时受压）(0.25)对应TSA中的计算长度类型： 6带横连接杆的同端节点斜材（3节间）(0.4) 0.65(1.0)对应TSA中的计算长度类型： 7带横连接杆的同端节点斜材（4节间）注：1) 图例1、2、4、5交叉斜材在交叉处均不断开，图例3交叉斜材可以断开；2) 当两根斜材同时受压或交于主材同一点的相邻斜材均为压杆时，斜材选材容许长细比可取同辅助材；3) 对塔腿斜材，其计算长度应乘以1.2增大系数;4) 图例8和9所示平连杆应视作受力构件与塔体同时计算,其中为平连杆与斜材的刚度比:式中：L3、L4斜材、平连杆全长，mm； I3、I4斜材、平连杆的平行轴惯性矩，mm4。2、杆件的长细比控制，在高耸结构设计规范中也给出了详细的规定，钢塔桅结构的构件长细比取值方法如下：1）单角钢A、弦杆（主材）长细比按表7-04采用。B、斜杆（斜材）长细比按表7-05采用。C、横杆和横隔长细比按表7-06采用。表7-04 塔架与桅杆的弦杆长细比表7-05塔架与桅杆的斜杆长细比 续表7-05表7-06 桅杆的横材及横隔长细比7.3受压构件长细比修正系数受压构件长细比修正系数K，对于格构式以及回转类构件（如钢管）取1，对于普通角钢构件长细比修正系数K，取值如下：1） 两端双肢连接的主材长细比修正系数K=1；2） 其他受压构件长细比修正系数如下表7-07。表7-07 受压构件长细比修正系数K序号杆件端部受力状况长细比长细比修正系数适用构件举例1两端中心受压0<Lo/r<1201双肢连接的构件2一端中心另端偏心受压0<Lo/r<1200.75+30/(Lo/r)1 一端双肢连接另端单肢连接的构件；2 交叉斜材3两端偏心受压0<Lo/r<1200.50+60/(Lo/r)两端单肢连接的构件4两端无约束120Lo/r2201单个螺栓连接的交叉斜材和单斜材5一端有约束120Lo/r2310.90+11.89/(Lo/r)两个以上螺栓连接的交叉斜材6两端有约束120Lo/r2420.82+21.64/(Lo/r)两端均有两个以上螺栓连接的构件3） 辅助材长细比修正系数如下表7-08。表7-08 辅助材长细比修正系数K序号杆件端部受力状况长细比长细比修正系数适用构件举例1两端中心受压0<Lo/r<1201两端单肢连接的构件2一端中心另端偏心受压120<Lo/r<2501单个螺栓连接的交叉斜材和单斜材3两端偏心受压120<Lo/r<2900.762+28.6/(Lo/r)两个以上螺栓连接的交叉斜材4两端无约束120Lo/r3300.615+46.2/(Lo/r)两端均有两个以上螺栓连接的构件4）节点对所连接杆件具有部分扭转约束的条件：a) 被约束的杆件必须有至少两个螺栓连接到提供约束的构件上；b) 提供约束的杆件在应力平面内的刚度系数I/L（I为惯性矩,L为长度）必须等于或大于连接的被约束杆件在应力平面内的刚度系数总和；c) 节点偏心尽可能小。单肢连接的角钢上的螺孔应在角钢背与连接肢中心线之间。受压杆件稳定计算当作用在细长杆上的轴向压力达到或超过一定限度时，压杆直线形式的平衡是不稳定的（如上图8-01、8-02），简称失稳。因此对于轴向受压的杆件，除应考虑其强度与刚度问题外，还应考虑其稳定问题。根据我国北京良乡铁塔试验基地的试验统计，铁塔受力破坏90%以上是部分杆件失稳导致。而且，杆件失稳设计也是铁塔设计选材过程中最为复杂的部分，用户应该多加注意。如上节所述的长细比控制，仅仅是保证每根塔构件有相应的抗弯刚度，但不能保证在实际工况荷载下每根杆件不发生失稳。为了保证每根杆件在实际工况荷载下保持稳定，杆件还必须符合一定的稳定条件。图8-01 压杆失稳图8-02现场采集失稳构件图8.1轴心受压构件的稳定性计算根据2002版技术规定，轴心受压构件的稳定计算条件如下：N/(·A) mN·f式中：铁塔轴心受压构件稳定系数（与修正后杆件长细比有关），按110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定附录确定。如为格构式组合构件，则需根据附录D 表D5中共识算出换算长细比，再按表D6D11确定。 A构件毛截面面积，mm²。 mN压杆稳定强度折减系数：角钢构件：根据翼缘板自由外伸宽度（图8-01）与厚度t之比计算确定：当()lim =时 mN = 1.0 当<时 mN = 1.6770.677·钢管构件：根据外径与壁厚之比计算确定：当时 mN = 1.0当<mN =0.75+式中： b角钢翼缘板自由外伸宽度，mm； t角钢肢厚、钢管壁厚，mm；钢管外径，mm。8.2受压同时受弯构件的局部稳定计算式中：M弯矩设计值，N·mm； W截面抵抗钜，mm³。8.3偏心受力压弯构件的稳定性计算1、压弯构件的稳定性，其弯矩作用在主平面时，应分别按弯矩作用平面内和弯矩作用平面外进行验算。（高耸结构设计规范GB50135-2006）1）弯矩作用平面内：实腹式构件： 格构式构件： 式中：N所计算构件段范围内的轴心压力（N）； 弯矩，取所计算构件段范围内的最大值（N·m）；欧拉临界力（N），；弯矩作用平面内轴心受压构件稳定系数，按高耸结构设计规范附录B采用，格构式构件按换算长细比采用；弯矩作用平面内的构件等效弯矩系数，可按表6-01的规定采用。毛截面抗弯模量（）。对于实腹式构件，取弯矩作用平面内的受压最大纤维毛截面抵抗矩；对于格构式构件，取，为对虚轴y的毛截面惯性矩，为由虚轴y到压力较大分肢轴线的距离或者到压力较大分肢腹变的距离，二者中取较大值。2)弯矩作用平面外：式中弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，按高耸结构设计规范附录B采用；受弯构件的整体稳定系数，按现行国家标准钢结构设计规范GB50017的规定采用；截面影响系数，闭口截面=0.7，其他截面=1.0；弯矩作用平面外的构件等效弯矩系数，可按表6-01的规定采用。对于格构式压弯构件，弯矩作用平面外的整体稳定性可以不计算，但应计算单肢的稳定性。表6-01 等效弯矩系数和2、格构式压弯构件应按下式计算单肢的稳定性：式中 单肢毛截面面积（）。钢结构构造要求9.1一般要求1、钢结构的构造力求简单，便于制作、运输、安装、维护并使结构受力简单明确，各受力杆件的形心线（或螺栓准线），尽可能汇交于一点，力求减小偏心，减小应力集中，避免材料三向受拉。以受风载为主的空腹结构，应尽量小心受风面积。2、角钢构件的螺栓准线应尽量靠近重心线，减小传力的偏心。3、杆塔构件的最小规格和型号：1）钢构件的最小厚度（或最小直径），应按照表9-01的规定确定。（110500kV架空送电线路杆塔设计技术规定DL/T5154-2002）表9-01 杆塔结构钢构件最小厚度（最小直径） 防腐方式构 件热 镀 锌涂 料备 注主材45型钢斜材及辅助材34型钢钢板45钢管3腐蚀严重地区取4mm圆钢（柔性腹件）12大跨越杆塔取16mm2）等边角钢型号不宜小于40×3；（高耸结构设计规范和钢结构设计规范中角钢型号为不宜小于45×4）3）拉线截面不应小于35；4）拉线棒的直径不应小于16mm，且应根据土壤对其腐蚀情况，比计算直径增大2mm4mm。4、节点构造：1）主、斜材尽可能使用多排（二排或三排）螺栓，斜材尽量直接与主材相连；2）多用较高强度（6.8级、8.8级）螺栓，减少节点连接螺栓数；3）为减少斜材长细比而增加的辅助材，两端的支撑位置应尽量减小偏心；4）塔腿采用平连杆时，平连杆不应在节点处断开；5）允许辅助材和次要受力材准线错开（较小距离），便于与主材直接相连；6）节点板较大时，宜将节点板卷边（或增设加劲板）增加强度，不宜将节点板加至太厚；7）传力主材在节点处尽可能做到双面传力，做不到时应采取加强措施；8）在同一受力区间内，主材和斜材接头不应设在同一水平面；5、连接承受压力的单角钢的节点板，如斜材的长细比小于120，且斜材与主材在节点板不同侧，则钢板厚度宜比斜材角钢肢厚度大一级。6、 用外包角钢单剪连接角钢时，包角钢的宽度宜较被连接角钢肢宽大一级。7、在铁塔塔身坡度变更的断面处、直接受扭力的断面处和塔顶及塔腿顶部断面处应设置横隔面。塔身坡度不变段内，横隔面设置的间距，一般不大于平均宽度（宽面）的5倍，也不宜大于4个主材分段。受力横隔面必须是一个几何不变形的体系，可由刚性或柔性杆件组成。横隔面太大时，应采取措施，防止隔面自重引起下垂。8、斜材与主材之间的夹角不得小于15°。9.2组合构件1、常用组合构件型式，可查看技术规定2002版。2、组合构件构造要求：用填表连接而成的双角钢或双槽钢杆件，应按实腹式杆件进行计算，但填板间的距离L1不应超过40(压杆)或80（拉杆）。受压杆件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于两个。四肢组合构件，宜用斜缀条与构件轴线间的夹角，应在40°70°范围。3、组合构件塔架中，各组合杆件的形心线（即重心线）尽可能汇交于一点。4、节点构造要求：1）节点板与组合杆件的填板厚度应一致；2）组合杆件的节点板，尽可能与两根主材的肢相连；3）组合柱的腹杆两端宜构成切坡型式，与主材的连接尽可能接近铰接；4）组合杆件的主材，在变断面连接处，应减少偏心。9.3钢管构件1、钢管、圆钢以轴线、角钢以准线交汇形成节点，节点构造应尽量避免偏心。2、点线节点构造：1）管结构相贯节点：主管和支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30°；主管管径及壁厚大于支管管径及壁厚；支管不得穿入主管；各钢管的连接焊缝应平滑过渡；管壁厚在6mm及以上者均应切坡口后进行焊接。2）刚性混合节点：节点板自由端宜设加劲板；斜材端部的焊缝实际长度宜比计算值加大30%；节点板较大时，设加劲板加强。3）柔性混合节点：节点板自由端宜设加劲板。3、钢管对接采用法兰盘或轴线肋板式连接。当受力大，法兰盘板太厚，或螺栓数过多时，宜用轴线肋板式连接。4、 钢管构件在承受较大横向荷载部位，需采取加强措施；钢管构件的主要受力部位，尽量避免开孔，必要时，应采取加强措施。5、 铁塔斜材与主材之间的夹角，视斜材构造确定，但不小于18°.6、