鐵塔結(jié)構(gòu)設計計算細則(2006)(稿).doc

鐵塔結(jié)構(gòu)設計計算細則（角鋼/鋼管塔）審核：校核：編寫：金曉華廣東省電力設計研究院送變電室20069一、 設計依據(jù)1.110kV500kV架空送電線路設計技術(shù)規(guī)程(DL/T5092-1999)2架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設計技術(shù)規(guī)定(DL/T 5154-2002)3“設計條件及塔頭間隙圖”（廣東省電力設計研究院）(附件1)二、荷載1導、地線荷載見 廣東省電力設計研究院提供“鐵塔外負荷計算書(附件2)”:2設計工況應包括正常運行（包括最小垂直荷載和最大水平荷載組合；直線塔最小垂直檔距取0.5倍水平檔距；轉(zhuǎn)角塔要考慮正、負垂直檔距）、斷線、安裝的最不利組合情況，轉(zhuǎn)角塔及結(jié)構(gòu)布材不對稱的塔應計算反向風工況，所有塔應計算基礎作用力工況。為便于校對，應進行設計工況歸并，可參考 “鐵塔設計工況”（附件3），并應詳細列出每種荷載工況組合，而不是單純指出第幾種到第幾種為事故或安裝等工況。參考國網(wǎng)典型設計，新規(guī)劃的直線塔規(guī)定了計算高度，鐵塔外負荷是對應這個計算高度值的。桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)以及線條荷載對地距離均應按該計算高度（呼高）取值。對本塔高于該計算呼高的，應采用由我院電氣專業(yè)開的縮小使用條件的鐵塔外負荷來驗算，原則上不增大共用段原主材構(gòu)件規(guī)格，如個別共用段主材構(gòu)件規(guī)格差別不大的情況下，則選用較大規(guī)格主材，而不修改檔距從而修改計算荷載再重新計算，但應得到結(jié)構(gòu)室內(nèi)部確認。引用國網(wǎng)典型設計，作以下特殊規(guī)定：）500kV直線塔考慮施工錨固工況，部分使用條件大的220kV直線塔也考慮施工錨固工況；500kV和220kV直線塔都考慮2倍起吊安裝荷載，但應按4:6比例分配到前后的荷載點上。）為降低塔材指標，新規(guī)劃的直線塔分平地和山地二類，其中平地直線塔考慮12種使用條件的塔型，按平腿設計，導線斷線張力取一相Tm的15%（500kV）和20%（220kV及以下）；山地直線塔考慮34種使用條件的塔型，按長短腿設計，導線斷線張力對500kV電壓等級取15%（第1種使用條件的塔）、20%（第2種）及25%（第3、4種），對220kV及以下電壓等級取20%（第1種）及25%（除第1種外）。在塔的結(jié)構(gòu)設計計算說明書的工程概況中列出斷線張力百分數(shù)。）山區(qū)耐張塔的荷載組合應考慮兩側(cè)正檔下壓、兩側(cè)負檔上拔、一側(cè)正檔另一側(cè)負檔扭轉(zhuǎn)的所有正常、斷線、安裝工況的組合；平地耐張塔（當塔型規(guī)劃有時），不考慮上拔情況。所有轉(zhuǎn)角塔計算工況均應疊加跳線串荷載。4）直線塔的導線掛點當采用“I”型串時按照前、后、中三個掛點進行設計，對運行大風情況應分別考慮中掛點承擔垂直荷載或前后兩掛點的垂直荷載按照:分配的情況。5.荷載系數(shù)工況恒載分項系數(shù)可變荷載分項系數(shù)可變荷載組合系數(shù)正常大風1.2(不利時) 1.0(有利時)1.41.0導（地）線斷線1.2(不利時) 1.0(有利時)1.40.9導（地）線安裝1.2(不利時) 1.0(有利時)1.40.9三、 設計計算細則 主要原則：）確保鐵塔的強度、穩(wěn)定和今后的安全。）降低鋼材耗量。）構(gòu)件的布置合理、結(jié)構(gòu)形式簡潔，傳力路線直接、簡短、清晰。）合理劃分部件和節(jié)間，充分發(fā)揮構(gòu)件的承載潛能。5）滿足現(xiàn)行架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設計技術(shù)規(guī)定(DL/T 5154-2002)有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。6）長短腿應按計算高度減腿的原則設置，取消共用接腿，各腿獨立設計。7) 計算成果應包含我室專業(yè)小程序生成的全塔分析云圖,并對云圖加以整理以方便校對。鐵塔構(gòu)件計算及斷面選擇采用東北電力設計院編制的“自立式鐵塔內(nèi)力分析軟件IGT2.0”或其它經(jīng)過國家相關(guān)機構(gòu)鑒定的鐵塔設計軟件（如VTLA2003）對鐵塔進行整體有限元計算，對鐵塔受力材進行選材（要求用規(guī)程(DL/T5092-1999)、規(guī)定(DL/T 5154-2002)計算）。對鐵塔輔助材考慮長細比及被支撐受力材最大內(nèi)力的影響設計選材，可參考“鐵塔輔助材選材細則（附件4）”。橫擔的輔助材也應按有限元法建模計算規(guī)格。對支撐角鋼規(guī)格大于Q345L125X10的V面輔助材也應按有限元法建模計算規(guī)格，而不能僅按長細比選材。輔助材也應進行人重彎矩的驗算。對于腿部交叉斜材中間的橫隔面如下圖所示當新設計大肢寬、小壁厚的角鋼時，應滿足鋼結(jié)構(gòu)中規(guī)定的寬厚比。軸心受壓的穩(wěn)定系數(shù)，按規(guī)定(DL/T 5154-2002)中附錄D確定。系數(shù)的查對，應以修正后的長細比值K去查。（當構(gòu)件的長細比120，且為單面連接時，應考慮構(gòu)件的偏心影響；當構(gòu)件為斜材或輔助材，且長細比120，每端有兩個以上螺栓連接，并滿足i約i被約時，應考慮節(jié)點的嵌固影響。其中，i約：約束桿件的線抗彎剛度系數(shù)總和；i被約：被約束桿件的線抗彎剛度系數(shù)總和。）對單回路直線塔的曲臂，因外主材彎折，設計計算時除應滿足強度要求外，應充分考慮剛度，并對構(gòu)造提出要求，給出示意圖。對橫擔下平面等，應采取在主材與斜材間增加小三角輔助支撐的方式或其它布材方式，盡量減小主、斜材的計算長度，以達到減小構(gòu)件規(guī)格的目的。對荷載較大的直線塔和轉(zhuǎn)角塔，如需主材設計成雙角鋼時，轉(zhuǎn)角塔則由塔頭到塔腿均設計成雙角鋼，直線塔則在變坡位以下設計成雙角鋼，變坡位以上盡量采用單角鋼。（可采用調(diào)整塔頭坡比的方法設計成單角鋼，該坡比應該與電氣再溝通）主材接頭均按雙剪設計，應列出每個接頭外包板、內(nèi)包角鋼的規(guī)格及螺栓數(shù)，螺栓數(shù)應進行主材肢厚的擠壓驗算。對于單角鋼的主材，連接螺栓至少有一個以上的螺栓余度，且螺栓個數(shù)應取偶，對雙角鋼主材連接螺栓應有兩個以上的螺栓余度，且螺栓數(shù)應為4的倍數(shù)。對于T形組合角鋼設計的塔身桿件，應按雙剪設計連接螺栓個數(shù)，并應對連接板厚進行擠壓驗算螺栓數(shù)。材質(zhì)根據(jù)塔體不同部位，構(gòu)件選用不同的鋼材：塔身（腿）主材部分選用單角鋼、雙角鋼、四角鋼或鋼管，橫擔部位選用角鋼；塔身（腿）主材、橫擔主材及作用力較大（連接螺栓多于4個）受強度控制的桿件（包含肢厚大于6mm以上的輔助材應做Q235與Q345鋼種選擇比較）選用Q345(Q420)鋼材；塔體斜材、橫隔面材、受長細比控制的桿件及其他輔助材選用Q235鋼材。系數(shù)取值a.塔體風荷載調(diào)整系數(shù)z按新規(guī)定（5.7式）取值，并應在計算文件中說明取值考慮的因素。b構(gòu)件體型系數(shù)z按新規(guī)定（5.7式）取值（對鋼管及角鋼桿件取不同值）。注：由于該程序只能單獨計算選材為角鋼或鋼管，且程序?qū)︿摴茱L荷載體型系數(shù)自動取1.0，而實際采用0.8，故設計計算應在保證鋼管桿件及角鋼桿件同時滿足新規(guī)定要求的前提下自行等效處理，并在計算總說明中對該系數(shù)的處理方法作說明。c對桿件的允許長細比按新規(guī)定（7.2.3）取值，當取不同標準時應有充分論證。d鋼材強度設計值按新規(guī)定取值。所有塔當塔腿采用5、6、7、8分格時，為保證塔腿整體穩(wěn)定，塔腿主、斜材鋼材強度設計值按取值的0.96、0.93、0.91、0.89進行折減。其它要求 a.為力求設計的合理，鐵塔布材應進行優(yōu)化，桿件布置應簡單，受力明確，整體符合新規(guī)定構(gòu)造要求。主要受力桿件接近滿應力并效率趨于一致。每種塔型的計算應先按角鋼塔的方案進行考慮，當主材必須用雙組合角鋼時，還應按鋼管塔方案進行計算。在方案比較時，先初步選定主材的規(guī)格，確定根開，然后按同一根開不同的布材方式進行優(yōu)化，使傳力簡單直接，力求使長桿件受拉、短桿件受壓，使各桿件的強度、剛度均勻。對作用力大、連接螺栓數(shù)量多以及選材規(guī)格大的桿件還應按單、雙角鋼方案進行比較，綜合比較優(yōu)化選出塔重最輕的方案。對受力較大的橫、斜材，應有單角鋼及雙角鋼的結(jié)果標在單線圖中，供制圖選擇較優(yōu)方案。b各局部驗（計）算書及大樣圖橫擔單、雙角鋼桿件驗算書及雙角鋼肢向大樣圖；塔腿輔助材及其螺栓計算書；上人荷載桿件的驗算書；跳線串荷載桿件驗算書；組合構(gòu)件填板計算書及大樣圖；組合角鋼螺栓計算；塔座板（型式見）設計計算書及樣圖；插板連接計算書及大樣圖；法蘭盤計算書及大樣圖；主材角鋼與塔腳板間焊縫、主材鋼管與塔腳板間焊縫強度計算書及示意圖等。c.對直線塔的起吊荷載，當設計為用單孔起吊時，須按該一點提升2倍起吊荷重計算；當不在中點起吊時，須將2倍起吊荷重按5:5的比例分配給前后側(cè)兩孔計算。800kV等有特殊要求時除外。d.對導地線掛點、施工用孔等局部集中荷載附近的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及孔徑等須按“設計條件及塔頭間隙圖”中說明的掛線方式、掛孔要求、選用金具進行強度校核，并提供計算書。導、地線掛線板（孔）的安全系數(shù)2.0；e.當塔全高超過70m時，設置爬梯、平臺、走道等，設計時應考慮，并出示意圖、給出主要材料規(guī)格。f.對長短腿，應考慮輪換及最不利組合。長短腿的配置，應根據(jù)呼高和腿部斜材內(nèi)力分幾個檔次。g.對連接多桿件受力復雜或尺寸大的節(jié)點板應在成果單線圖中說明材質(zhì)及厚度、卷邊或加勁方法，以便制圖。h.對控制工況計算基礎反力，對呼高跨度大的塔，計算基礎反力應分幾個呼高檔進行，風壓調(diào)整系數(shù)應按各呼高相應的 “規(guī)定”中的對基礎取值。對直線塔選出最大拔力、最大壓力組合；對轉(zhuǎn)角塔選出上拔腿最大拔力與安裝時壓力組合、下壓腿最大壓力與安裝時拔力組合。i.構(gòu)造要求及構(gòu)件規(guī)格構(gòu)造要求及構(gòu)件的最小規(guī)格應符合新規(guī)定。為統(tǒng)一，構(gòu)件規(guī)格可參見附件6“推薦構(gòu)件規(guī)格一覽表”。為使塔重較優(yōu),不應隨意取消構(gòu)件規(guī)格,尤其是對主材。 螺栓用6.8級，規(guī)格為M16、M20、M24。 k.當遇規(guī)程、規(guī)定及本文均未提及的新問題時應及時與委托方技術(shù)負責人溝通、協(xié)商。首個塔完成計算后應及時評審，以便盡早發(fā)現(xiàn)問題。四、 設計計算成果要求提交如下成果（應為成品，并經(jīng)設計、校核、審核逐級閱后簽署）各2份：a.設計原始資料。b.設計總說明（含各系數(shù)取值及依據(jù)，特殊考慮處理，計算塔重、基礎反力、計算書清單等）c.輸入數(shù)據(jù)文件d.設計考慮的荷載工況表e.計算結(jié)果文件(含控制工況下兩種荷載情況對應的基礎作用力) f.成果單線圖（含節(jié)點編號、材料規(guī)格、螺栓規(guī)格及數(shù)量、各控制尺寸、各關(guān)鍵部位樣圖、節(jié)點板或插板的材質(zhì)及厚度以及卷邊或加勁方法、組合角鋼時提供綴板型式及螺栓數(shù)量、制圖注意事項等）g.本文第三、4條中要求的各局部計（驗）算書及樣圖h.光盤（含以上所有內(nèi)容）附件6:推薦構(gòu)件規(guī)格一覽表1參考國網(wǎng)等邊角鋼型號的最小厚度為：L40XL45XL50X4L56XL63XL70X5L75X5L80X6L90XL100XL125X8L140X10L160X10L10X1L200X14L63X及以上角鋼規(guī)格可以采用Q345。當構(gòu)件兩端的螺栓數(shù)量因孔壁擠壓控制需要增加，從而影響接頭的連接形式時，也可角鋼單件長度一般不宜超過10m,以方便運輸和熱浸鍍鋅。2常用環(huán)行截面鋼管規(guī)格如下（優(yōu)先選用）：直徑：70、73、76、83、89、95、102、108、114、121、127、133、140、146、152、159、168、180、194、203、245、273、299、310、330、350、370、400、450、480、500、520、540、550、570、600、630厚度：-4、-5、-6、-7、-8、-9、-10、-11、-12、-14、-16、-18、-20、-22 主材管壁最小厚度：應對管徑及厚度的配合，以塔重最輕為目標優(yōu)化。3常用連板及塔腳板厚度：（材質(zhì)Q235或Q345）-5-6-8-10-12-14-16