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1、1架空送电线路杆塔设计技术规定 新版本讲解提要 魏顺炎1 架空送电线路杆塔设计技术规定修订的背景在应用 02 标准设计过程中积累一些经验有些条文需要修改角钢压杆计算荷载部分国内外相关的设计规范标准修订增加了一些新规定 可以借鉴斜材的埃菲尔效应受拉角钢的块剪验算组合角钢扭弯计算交叉斜材同时受压的界定和计算长度有劲塔脚板计算国内近年来的试验成果及工程实践组合角钢的填板计算高强度锚栓2 中心受压角钢稳定计算公式修改的意义计算方法的演变SDGJ94-90DL/T5154-2002DL/T5154-20122新版本修订的依据新版本与老版本的比较新版本与美国标准的比较关于轴心受压构件稳定计算的修改说明1
2、概述现行版架空送电线路杆塔结构设计技术规定DL/T5414-2002（以下简称中国标准） ，对角钢压杆的选材采用类似美国标准的方法，将杆件分为六种支承条件（即六条压力曲线）进行选材。但是，当时考虑到中国的设计经验和设计标准的延续性。同时， 美国标准新版本，在编制现行中国标准送审稿阶段才搜集到，尚未仔细分析比较。因此， 美国标准新版本中增加有关交叉斜材设计等方面的内容没有研究吸收，杆件的有效长度系数的取值与美国标准不尽相同。其结果从 Q345 材料两种标准的杆杆压力曲线比较中可以看出（图 1） ，六种支承条件的杆件容许设计应力， 中国标准均低於美国标准 。其中，=120 时中国标准约低 19%；
3、在主材常用的细长比 =5080 范围内约低 1020%；在斜材常用的细长比 =150200 范围内约低 2124%。Q235材料也类似。以上还不包括两种标准中计算长度取值不同的影响。因此，本导则编制大纲建议，在现行中国标准基础上，适当提高杆件的设计承载力，提高的幅度在 10%左右，与美国标准相比留有不小于 10%的裕度。设计方法是，杆件的有效长度按美国标准 ，杆杆压屈系数仍同中国标准 ，采用我国钢结构设计规范的数值。2. 典型杆件的比较从工程中一些典型杆件的分析比较中（表 1） ，也得到相同的结果。同样特性的杆件，按中国标准计算的杆件容许承载力要低於美国标准：双面连接的主材，细长比 60 时（
4、表 3 中序号 1）约低 13%；单面连接的斜材，细长比 120 时（序号 25，9） ，约低 2029%，细长比 120 时（序号68） ，约低 2933%，这里包括 中国标准对带辅助材的交叉材，计算长度乘以 1.1 系数的影响。其中，对双面连接的主材，按中国标准计算的杆件承载力低於美国标准的原因是中国标准的压屈系数值低於美国标准 。以序号 1 为例： 按美国标准K=59.6Cc107（Q345）310.5(k/Cc) 2 =1-0.5(59.6/107)2 =0.845按中国标准由 k=59.6 查表得 =0.738两者比值 0.738/0.845=0.87从表 1 中， 中国标准计算值与
5、美国标准计算值的比较（中/美） ，以及本导则计算值与美国标准计算值的比较（导/美） ，可以看出，在小细长比范围 120）的杆件（序号3，5，6，7，8） ， 本导则建议值比现行中国标准提高了 5%11%，但与美国标准相比，均有 10%以上的裕度（13%26%） 。其中提高较大（11% ）是大细长比两端无约束的杆件，与美国标准相比还有 20%裕度。其次，裕度较大是在 =100120 之间。主要原因是在这细长比范围内，我国的压屈系数与美国比较相差较大（图 2） ，偏於保守。3. 结论轴心受压构杆采用本导则推荐的设计方法，即构件（包括交叉材）的有效长度按美国标准公式，压屈系数仍按现行中国标准 ，采用
6、我国钢结构设计规范的数值。与现行中国标准相比，对带辅助材的交叉材以及 120 构件，承载力提高了 10%左右。与美国标准相比有 1326的裕度。而且，使不同支承条件的构件，留的应力裕度相对比较接近，计算承载力值更为合理。45表 1 典型杆件设计比较序号杆号及内力 杆件特性 美国标准 中国标准 中/美 导则建议 导/美（500KV 江黄线 ZT5）顶架主材CICN=15620=153.1KN1 1，k=1k=59.6Cc=3.1434589.620=106.9k（w/t）lim=34562.80=11.3w/t=（ 64-4.8-8.5）/4.8=10.5 11.3Fa=1-0.5（59.6/1
7、06.9）1，K=1K=59.6B 类 =0.738（b/t）lim=202/310=11.47b/t=（64-4.8-8.5）/4.8=10.5 11.47【N】=0.738*582*345=148183N=148.2KN比值 153.1/148.2=1.03超 3148.2/169.6=0.87（同中国标准） 148.2/169.6=0.8762345=291.38N/mm2【N】=291.38*582=169.6KN比值 153.1/169.6=0.902 （500KV 锡车线 SJT1）无辅材的交叉材200-231N=46.67KNL=175.5cmL755Fy=235N/mm2A=7
8、41mm2rz=1.5cmL/rz=117一端中心一端偏心2k=0.7530/117=1.006k=1.006*117=117.7118Cc=3.1423589.60=129.6k（w/t）lim=802.62/ 235=13.32K=0.7530/117=1.006K=117.7 118=0.447（b/t）lim=202/215=13.78b/t=（75-5-9）/5=12.2 13.78【N】=0.447*741*235=77838N=77.84KN77.84/102.0=0.76（同中国标准） 77.84/102.0=0.767= =12.2tW59711.47mN=1.677- 47
9、.12360=0.898mNFy=0.898345=309.81N/mm2【N】=0.233*309.81*786=56738N=56.74kN比值 72.37/56.7456.74/80.27=0.716k=0.615+46.2/151=0.92k=0.92*151=138.96=0.253（b/t）lim=11.47b/t=（80-5-9）/5=13.211.47mn=1.677-0.677*13.2/11.47=0.898mn*Fy=0.898*345=309.81N/mm2【N】=0.253*309.81*768=61608N=61.6KN比值=72.37/61.6=1.17超 17%
10、61.6/80.65=0.7612=1.28超 28%7 （500kv 锡车线 SJT1）带辅材的交叉材2040-2101N=196.02kNL=690.5cmL16010Fy=235N/mm2A=3150mm2rx=4.98cmL/rx=138.7两端无约束4k=1k=138.7Cc=129.6kFa= 27.138960.9=102.51N/mm2【N】=102.513150=322907N=322.91KN比值 196.02/322.91=0.61L=690.51.1=759.6cmL/rx=152.54k=1k=152.5=0.30（b/t）lim=202/ =13.78215b/t=
11、（160-10-16）/10=13.4 13.78【N】=0.303150235=222075N=222.1KN比值 196.02/222.1=0.88222.1/322.91=0.694k=1k=138.7=0.35（b/t）lim=13.78b/t=13.4P2K=0.75+0.25（P2/P1）（2）当 P1 和 P2 分别为压力和拉力K=0.75-0.25（P2/P1）然后，对杆件一端偏心或两端偏心的 K 值进行修正：KL/r=K（KL）/r2.2.4 交叉斜材的有效长度交叉斜材按不带辅助材、交叉点以下带辅助材和交叉点上、下均带辅助材三种布置型式，以及受拉材内力与受压材内力的比例不同，
12、其有效长度按表 2.2.4 确定。该表适用于等边角钢或不等边角钢（短边连接）两种情况。如果只考虑等边角钢，表中带者可省略，计算项目基本上同中国标准 。从不等边角钢与等边角钢的特性表中可以看出，虽然长边与等边角钢相同的不等边角钢，截面积小于等边角钢，但对平行轴的迥转半径大于等边角钢。因此，有时交叉斜材选用不等边角钢比较经济合理。但是，不等边角钢的最小轴迥转半径比等边角钢小，选用不等边角钢时，还要验算杆件绕最小轴稳定项目。如果选用不等边角钢（长边连接） ，拉杆内力20%压杆内力时：计算长度应取L=L1+1/2L2；拉杆内力120图例Lo r K Lo r K备注L1 rz N0.2 L1 rz 单
13、个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合具有约束条件 N0.5 否则 N0.4L * rz N0.2 L * rz N0.4 当选用等边角钢时，表中带*号计算项目可略L2 rz N0.2 L2 rzL1 rx N0.2 L1 rx单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合具有约束条件 N0.5 否则 N0.4L * rz N0.2 L * rz N0.4 当选用等边角钢时，表中带*号计算项目可略L1 rx N0.2 L1 rx 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合具有约束条件 N0.5 否则 N0.423续表 2.2.4：交叉斜材的计算长度 Lo 和长细比修正系数 K拉杆内力120图例Lo r K Lo r K
14、备注L1*rz N0.2 L1*rz 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合纽转约束条件采用 N0.5 否则 N0.4当选用等边角钢时，表中带*号计算项目可略L3 rx N0.3 L3 rx 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合纽转约束条件采用 N0.6 否则 N0.4L*rz N0.2 L*rz N0.4L2* rz N0.2 L2*rz 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合约束条件采用 N0.5 否则 N0.4当选用等边角钢时，表中带*号计算项目可略L3 rx N0.3 L3 rx 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合约束条件采用 N0.6 否则 N0.4L*rz N0.2 L*rz N0.4L1*
15、rx N0.2当选用等边角钢时，表中带*号计算项目可略L3 rx N0.3 L3 rx 单个螺栓 N0.4 多个螺栓且符合约束条件采用 N0.6 否则 N0.4242.2.5 杆件有效长度系数的应用（1） 本标准关於杆件有效长度系数，是假设角钢上的螺栓孔位置尽量靠近角钢的棱边，且不大於肢宽的一半。如果不符合这要求，要考虑杆件受力偏心的影响。（2）关於杆件端部具有扭转约束的建议（本文 2.2.2） ，可以理解为除了杆件节点平面内应符合刚度要求外，被连接角钢不论是直接连接到提供约束的角钢上，还是被连接角钢通过钢板连接到提供约束的角钢上，被连接角钢与提供约束角钢之间都至少要有两个螺栓连接。但是，后者通过钢板连接的节点型式很多，节点刚性差别很大，以往曾经有设计将被连接杆件端部多个螺栓中的一个螺栓连接到提供约束的角钢上即视为杆端有扭转约束作用，通过了铁塔原型试验的实例。因此，对这条建议如何正确应用还有待於今后在工程实践中积累经验。（3）从交叉斜材有效长度系数的选用建议中可以看出，它只适用於一付交叉斜材规格完全相同的情况。这是因为这些建议是建立在交叉材规格相同的试验条件的基础上 3 。除非有其他试验依据或者构造上与本标准有所差别而准备按 IEC-652铁塔荷载试验标准进行试验鉴定外，
