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文檔簡介
1、中華人民共和國信息產業(yè)部發(fā)布200X-XX-XX實施200X-XX-XX發(fā)布YD XXXXXXYD中華人民共和國通信行業(yè)標準中華人民共和國通信行業(yè)標準 電信設備安裝抗震設計規(guī)范YD XXXX-XX移動通信鋼塔桅結構設計規(guī)范Code for Design of Mobile Communication Steel Towers and masts(征求意見稿)中華人民共和國通信行業(yè)標準移動通信鋼塔桅結構設計規(guī)范Code for Design of Mobile Communication Steel Towers and mastsYD XXXX-XX主管部門:信息產業(yè)部綜合規(guī)劃司 批準部門:中
2、華人民共和國信息產業(yè)部 施行日期:200X年XX月XX日XX出版社200X 北 京前言本規(guī)范的編制是以國家標準建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB500682001為準則,遵守建筑結構荷載和建筑結構(鋼結構、建筑抗震、建筑地基基礎等)設計規(guī)范的基本規(guī)定,結合移動通信鋼塔桅結構的特性,對移動通信鋼塔桅結構設計中的技術問題作出規(guī)定。本規(guī)范共分七章,其主要內容有:總則、術語和符號、基本設計規(guī)定、結構內力分析、構件及節(jié)點連接、構造與工藝技術要求、地基與基礎。為了提高規(guī)范質量,請各單位在執(zhí)行本規(guī)范過程中注意總結經驗和積累資料。如發(fā)現(xiàn)需要修改和補充之處,希隨時將問題和意見反饋給我們,以便今后修訂時參考。 主編單
3、位:廣東省電信規(guī)劃設計院 主要起草人:謝郁山、徐少偉、楚 勁參編單位:華信郵電咨詢設計研究院有限公司 主要起草人:陸 皞、殷曉霞 目 次1 總則2 術語和符號3 基本設計規(guī)定3.1設計原則3.2荷載與地震作用3.3材料選用4 結構分析4.1一般規(guī)定4.2自立式鋼塔架4.3單管塔4.4拉線塔5 構件及節(jié)點連接5.1一般規(guī)定5.2構件設計5.3連接設計5.4法蘭連接計算5.5塔腳板連接計算6 構造與工藝技術要求6.1一般規(guī)定6.2節(jié)點連接6.3制作與安裝6.4工藝技術要求7 地基與基礎7.1一般規(guī)定7.2地基計算7.3基礎設計7.4基礎的抗拔穩(wěn)定附錄A 法蘭盤內力計算附錄B 基礎和錨板基
4、礎抗拔穩(wěn)定計算附錄C 本規(guī)定用詞說明1 總 則1.0.1 為在移動通信鐵塔工程設計與施工中貫徹執(zhí)行國家的技術經濟政策,做到安全適用、技術先進、經濟合理、施工方便,特制定本規(guī)范。1.0.2 本規(guī)范適用于懸掛移動通信天線為主的鋼塔桅(自立式和拉線式)的設計,其它通信鋼塔桅設計可參照使用。1.0.3本規(guī)范的編制是以國家標準建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068為準則,執(zhí)行和引用以下技術規(guī)范。建筑結構荷載規(guī)范(GB50009)鋼結構設計規(guī)范(GB50017)建筑抗震設計規(guī)范(GB50011)鋼塔桅的基礎設計,尚應執(zhí)行土建設計的其它技術規(guī)范和強制性標準。1.0.4在移動通信鋼塔桅結構設計文件中,應注明
5、結構的設計使用年限、鋼材牌號、連接材料的型號(或鋼號)和對鋼材所要求的力學性能、化學成分及其他的附加保證項目。此外,還應注明所要求的焊縫形式、焊縫質量等級、端部刨平頂緊部位及對施工的要求。1.0.5在已有建筑物上加建移動通信鋼塔桅時,應經技術鑒定或設計許可,確保建筑物的安全。1.0.6未經技術鑒定或設計許可,不得改變鋼塔桅結構的用途和使用環(huán)境。1.0.7鋼塔桅結構設計采用新理論、新材料或新結構形式,當缺乏實踐經驗時,應經過試驗驗證。1.0.8在進行移動通信鋼塔桅結構設計時,凡本標準未作出規(guī)定的,尚應符合現(xiàn)行國家標準和相關行業(yè)標準的有關規(guī)定。2 術語和符號2.1術語2.1.1塔桅高度 (Heig
6、ht of tower) 塔桅塔腳基礎頂面至塔頂避雷針安裝處的垂直距離2.1.2 塔桅根開(Tower spacing) 三、四邊形塔架相鄰塔柱中心線之間的距離2.1.3長細比(Slenderness ratio)構件計算長度與構件截面回轉半徑的比值2.1.4主材(Major member) 鐵塔的塔柱,主要受力構件,相當于空間桁架的弦桿2.1.5腹桿(Web member) 連接鐵塔各主材的支撐構件,包括水平橫桿和斜桿2.1.6橫隔桿(Horizontal Cross member) 用于連接水平橫桿的桿件2.1.7輔助桿(Secondary member) 用于減小受力構件的計算長度的構件
7、2.1.8角鋼塔(Angle steel tower) 主材及腹桿主要采用角鋼制作的塔桅2.1.9鋼管塔(Steel pipe tower) 主材采用鋼管制作的鐵塔2.1.10單管塔(Single-pipe-tower)用于通信用途的單管懸臂式構筑物2.1.11拉線塔(Guyed steel mast) 由立柱和拉索構成的塔桅鋼結構2.2符號2.2.1 作用與作用效應基礎或錨板基礎所受的拔力、上部結構傳到基礎的豎向荷載; 基礎自重(包括基礎上的土重) 標準值;土體重量標準值;基礎自重標準值;力矩或彎矩、上部結構傳至基礎的彎矩;、對x軸、對y軸的彎矩;軸向力(拉力或壓力)、纖繩拉力;在
8、荷載效應標準組合下基礎底面的平均壓力;在荷載效應標準組合下基礎邊緣的最大壓力;在荷載效應標準組合下基礎邊緣的最小壓力;底板的均布反力;、單位長度、單位面積上的裹冰荷載;結構構件抗力的設計值;法蘭盤之間的頂力;永久荷載標準值的效應;地震作用下重力荷載代表值效應;可變荷載標準值的效應風荷載標準值效應;水平地震作用標準值效應;豎向地震作用標準值效應;作用在底板上的拉力;一個地腳螺栓承受的上拔力;2.2.2 計算指標鋼材的抗彎強度設計值鋼材的抗剪強度設計值修正后的地基承載力特征值;調整后的地基抗震承載力;鋼絞線強度設計值;每個螺栓的受拉承載力設計值;歐拉臨界力;地基變形的規(guī)定限值;結構或構件的變形限值
9、;2.2.3 幾何參數(shù)截面面積、毛截面面積、基礎底面積;底板寬度;主角鋼邊至底板邊的距離;地腳螺栓對應的計算寬度;塔桅結構的總高度;截面抗彎模量;、對x、y軸的抗彎模量;地腳螺栓中心至主角鋼的最大距離;第i個螺栓中心到旋轉軸的距離;底板計算區(qū)段的自由邊長度、合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離;合力作用點至一側基礎邊緣的距離;合力作用點至一側基礎邊緣的距離; 計算高度處的裹冰厚度、平行于x軸的基礎邊長、多邊形單管塔單邊寬度;塔腳底板各區(qū)段中的最小寬度; 圓截面構件、拉索的直徑;力矩;X方向的偏心距;Y方向的偏心距; 土重法計算的臨界深度;平行于y軸的基礎底面邊長;連接
10、件的厚度;螺栓的間距;兩螺栓之間的圓心角,弧度、拔力與水平地面的夾角; 土體計算的抗拔角;2.2.4 計算系數(shù)及其他可變荷載組合值系數(shù)準永久值系數(shù);風荷載組合值系數(shù);裹冰重度;結構重要性系數(shù);土體重的抗拔穩(wěn)定系數(shù); 基礎重的抗拔穩(wěn)定系數(shù);永久荷載的分項系數(shù);可變荷載的分項系數(shù);、分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù);風荷載分項系數(shù);承載力抗震調整系數(shù);覆冰厚度的高度變化系數(shù);與構件直徑有關的裹冰厚度修正系數(shù);軸心受構件穩(wěn)定系數(shù);3 基本設計規(guī)定3.1設計原則3.1.1移動通信鋼塔桅結構設計,采用以概率論為基礎的極限狀態(tài)設計方法,以可靠指標度量結構構件的可靠度,以
11、分項系數(shù)設計表達式進行計算。3.1.2移動通信鋼塔桅結構的設計基準期為50年。3.1.3移動通信鋼塔桅結構的設計使用年限一般為50年。3.1.4移動通信鋼塔桅的結構安全等級為二級。3.1.5移動通信鋼塔桅的抗震設防類別為丙類。3.1.6移動通信鋼塔桅應按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設計:1、承載能力極限狀態(tài):這種狀態(tài)對應于結構或結構構件達到最大承載能力,或達到不適于繼續(xù)承載的變形; 2、正常使用極限狀態(tài):這種極限狀態(tài)對應于結構或結構構件達到變形或耐久性能的有關規(guī)定限值。3.1.7移動通信鋼塔桅結構構件承載能力極限狀態(tài)設計應按荷載效應的基本組合進行設計,其表達式為: (3.1.7)式中
12、結構重要性系數(shù),不應小于1.0;永久荷載的分項系數(shù),當其效應對結構不利時,應取1.2;當永久荷載效應對結構構件的承載力有利時應取1.0;對結構的傾覆、滑移驗算,應取0.9。第i 個可變荷載的分項系數(shù),其中 為可變荷載 的分項系數(shù),一般情況下應取1.4;但對安裝檢修荷載可采用1.3;永久荷載標準值的效應;第i項可變荷載標準值的效應,其中為第一個可變荷載標準值的效應,其荷載效應在諸可變荷載效應中起控制作用;可變荷載 的組合值系數(shù),應根據不同的荷載組合按本章3.1.8的規(guī)定采用;參與組合的可變荷載數(shù)。結構構件抗力的設計值。 3.1.8移動通信鋼塔桅結構構件承載能力極限狀態(tài)設計應考慮如下兩種不同荷載基
13、本組合,其可變荷載組合值系數(shù)應分別按表3.1.8采用:表3.1.8 荷載基本組合及可變荷載組合值系數(shù)荷載組合可變荷載組合值系數(shù)IG+W+L1.00.7IIG+W+L+I0.6 0.71.0注:1、表中G代表永久荷載,W代表風荷載,L代表平臺活荷載,I代表裹冰荷載;2、需要考慮雪荷載時,雪荷載的組合系數(shù)均取0.7;3.1.9結構或構件承載力的抗震驗算,應采用下列極限狀態(tài)設計表達式: (3.1.9)式中 重力荷載分項系數(shù),取值同上;重力荷載代表值效應,重力荷載代表值應取結構自重和各豎向 可變荷載的組合值之和,規(guī)定如下: 1、對結構自重(結構構配件自重、固定設備重等)取1.0;2、對平臺的
14、等效均布荷載取0.5,按實際情況時取1.0;3、對平臺的雪荷載取0.5。、分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù),當僅計算水平地震作用時:宜取=1.3, =0;當僅計算豎向地震作用時:宜取=0, =1.3;當僅兩者同時計算時:宜取=1.3, =0.5;水平地震作用標準值效應;豎向地震作用標準值效應;風荷載分項系數(shù),應采用1.4;風荷載標準值效應;抗震基本組合中的風荷載組合值系數(shù),可采用0.2,承載力抗震調整系數(shù),對鋼構件取0.8,對連接焊縫取0.9,對連接螺栓取0.85。原建筑抗震設計規(guī)范和構筑物抗震設計規(guī)范為1.0,現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范有修改。3.1.10正常使用極限狀態(tài)應分別按荷載效應的標準組合
15、、準永久組合進行計算,并應滿足本規(guī)范要求的限值。1、標準組合應用于計算結構或構件的變形,其表達式為: (3.1.10-1)2、準永久組合用于地基變形的計算,其表達式為: (3.1.10-2)式中 結構或構件的變形限值;地基變形的規(guī)定限值;準永久效應組合時,任何第i個可變荷載的準永久值系數(shù),按表3.1.10取用。表3.1.10 可變荷載準永久值系數(shù)荷載類別風荷載活荷載雪荷載地區(qū)I地區(qū)II地區(qū)III準永久值系數(shù)0(0.4)0.40.50.20注:1、在風玫瑰圖呈嚴重偏心的地區(qū),計算地基不均勻變形時風荷載的準永久值系數(shù)采用0.4(頻遇值); 2、雪荷載的分區(qū)按建筑結構荷載規(guī)范GB 50009執(zhí)行。
16、3.1.11 移動通信鋼塔桅結構正常使用極限狀態(tài)的控制條件應符合下列規(guī)定:1、在風荷載(標準值)作用下,塔桅結構任意點的水平位移不得大于該點離地高的1/ 75;對桅桿結構,層間的相對水平位移,尚不得大于層間高度的1/75。2、在風荷載(標準值)作用下,當塔(桿)上掛有微波天線時,微波天線所在位置的塔身撓度角和扭轉角,應不超過微波天線的1/2半功率角。3、塔桅結構的地基變形應符合本規(guī)范條款7.2.6。3.2荷載和地震作用3.2.1移動通信鋼塔桅結構上的荷載一般可分為下列二類:1、永久荷載:結構自重、固定的設備自重、拉索的初應力、土重、土壓力等;2、可變荷載:風荷載、裹冰荷載、地震作用、雪荷載、平
17、臺的活荷載(包括安裝檢修荷載)、地基變形等;3.2.2風荷載1、塔桅結構所承受風荷載的計算應按現(xiàn)行國家標準建筑結構荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定執(zhí)行,基本風壓按50年一遇采用,但基本風壓不得小于0.35 kN/m2。2、風荷載的計算應考慮塔桅構件、平臺、天線及其他附屬物的擋風面積,移動通信天線的擋風面積應按實際方向角度計算,天線較多且無法確定方向時可按所有天線正面面積的75%計算。3.2.3雪荷載:平臺雪荷載的計算應按現(xiàn)行國家標準建筑結構荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定執(zhí)行,基本雪壓按50年一遇采用。3.2.4裹冰荷載1 設計移動通信鋼塔桅結構時,應考慮結構構件、拉索和天線等表面裹冰后所引起的重力荷
18、載及擋風面積增大的影響。2 基本裹冰厚度應根據當?shù)仉x地10m高度處的觀測資料,取統(tǒng)計50年一遇的最大裹冰厚度為標準。當無觀測資料時,應通過實地調查確定,或按下列經驗數(shù)值分析采用: 1)重裹冰區(qū):大涼山、川東北、川滇、秦嶺、湘黔、閩贛等地區(qū),基本裹冰厚度可取10-30mm; 2)輕裹冰區(qū):東北(部分)、華北(部分)、淮河流域等地區(qū),基本裹冰厚度可取5-10mm。 注:裹冰還會受地形和局地氣候的影響,因此輕裹冰區(qū)內可能出現(xiàn)個別地點的重裹冰或無裹冰的情況;同樣,重裹冰區(qū)內也可能出現(xiàn)個別地點的輕裹冰或超裹冰的情況。3管線
19、及結構構件上的裹冰荷載的計算應符合下列規(guī)定: 1)圓截面的構件、拉索等每單位長度上的裹冰荷載可按下式計算: (3.2.4-1)式中: 單位長度上的裹冰荷載(kN/m); 基本裹冰厚度(mm),按本條款的規(guī)定采用; 圓截面構件、拉索的直徑(mm); 覆冰厚度的高度變化系數(shù),按表3.2.4-1采用;與構件直徑有關的裹冰厚度修正系數(shù),按表3.2.4-2采用; 裹冰重度,一般取9kN/m3。表3.2.4-1 裹冰厚度的高度變化系數(shù) 離地面高度(m)1050100
20、1502002503003501.01.62.02.22.42.62.72.8表3.2.4-2 裹冰厚度修正系數(shù)直徑(mm)5102030405060701.11.00.90.80.750.70.630.6 2)非圓截面構件上每單位表面面積上的裹冰荷載q(kN/m2)可按下式計算: (3.2.4-2)式中 單位面積上的裹冰荷載(kN/m2);3.2.5地震作用應按塔桅所在地的抗震設防基本烈度進行計算;設防烈度為8度及以下時可以不進行截面抗震驗算,僅需滿足抗震構造要求;設防烈度為9度時應同時考慮豎向地震與水平地震作用的不利組合。3.2.6平臺的活荷載,
21、應按實際工藝條件確定,一般情況下可按2kN/m2考慮;平臺欄桿頂部水平荷載可按1.0kN/m采用。 3.3材料選用3.3.1移動通信鋼塔桅結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證,對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。 焊接結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證。3.3.2移動通信鋼塔桅的鋼材,宜采用Q235 普通碳素結構鋼、Q345低合金結構鋼、有條件時也可采用Q390鋼或鋼材強度等級更高的結構鋼、以及優(yōu)質碳素結構鋼, 其質量標準應分別符合我國現(xiàn)行國家標準碳素結構鋼(GB700)、低合金高強度結構鋼(GB/T1591)和優(yōu)質碳素結構鋼技術條
22、件(GB699)的規(guī)定。需要焊接的構件不得采用Q235 普通碳素結構鋼A級;主要受力構件在冬季工作溫度等于或低于-20oC時,不宜采用Q235沸騰鋼。3.3.3角鋼塔塔身桿件一般采用Q235、Q345結構鋼,鋼管塔架塔身構件宜采用材質為20號優(yōu)質碳素鋼的無縫鋼管。3.3.4拉線塔的拉索宜采用鍍鋅鋼絞線。3.3.5連接材料應符合下列要求:1、塔桅結構的焊接一般采用手工電弧焊,選用的焊條,應符合現(xiàn)行國家標準碳鋼焊條(GB5117)或低合金鋼焊條(GB5118)的規(guī)定,焊條型號應與構件鋼材的強度相適應,可按下列原則選用:1)、對于Q235鋼,宜選用E43××型焊條;2)、對于Q3
23、45鋼,宜選用E50××型焊條;3)、對于Q390鋼,宜選用E55××型焊條;4)、對于不同強度鋼材的連接焊縫,可采用與低強度鋼材相適應的焊條。2、采用自動焊接或半自動焊接時,焊絲和相應的焊劑應與主體金屬強度相適應,不同強度的鋼材相焊接時,可按強度較低鋼材選用焊接材料。焊絲和焊劑應符合熔化焊用鋼絲和焊劑GB1300的規(guī)定。3、角鋼塔采用螺栓連接時可選用普通螺栓,并應分別符合現(xiàn)行國家標準六角頭螺栓A級和B級(GB5782)、六角頭螺栓C級(GB5780)的規(guī)定。4、鋼管采用法蘭連接時宜選用高強度材料的普通螺栓,高強度螺栓可采用45號鋼、40Cr、40B、或
24、20MnTiB鋼制作并應符合鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件(GB/T1228GB/T1231)的規(guī)定。5、地腳錨栓可采用現(xiàn)行國家標準碳素結構鋼(GB700)規(guī)定的Q235鋼或低合金高強度結構鋼(GB/T1591)規(guī)定的Q345鋼制作,有特殊要求可采用更高等級的螺栓。3.3.6鋼塔桅結構常用材料設計指標如下:表3.3.6-1 鋼材的強度設計值(N/mm2) 類 別抗拉、抗壓和抗彎抗剪v端面承壓(刨平頂緊)ce牌 號 厚度或直徑mmQ235鋼162151253251640205120Q345鋼163101804001635295170Q390鋼1635020541516353
25、35190注:1、表中厚度系指計算點的鋼材厚度,對軸心受拉和軸心受壓構件系指截面中較厚板件的厚度。 2、20號優(yōu)質碳素鋼(無縫鋼管)的強度設計值同Q235鋼。 表3.3.6-2 螺栓和錨栓連接的強度設計值(N/mm2)螺栓的性能等級、錨栓和構件鋼材的牌號普 通 螺 栓錨栓承壓型連接高強度螺栓C級螺栓A級、B級螺栓抗拉tb抗剪tb承壓cb抗拉tb抗剪tb承壓cb抗拉tb抗拉tb抗剪tb承壓cb普通螺栓4.6級、4.8級1701405.6級2101906.8級3002408.8級400300400320地腳錨栓Q235140Q345180承壓型連接高強度螺栓8.8級40025010.9級50031
26、0構件Q235305405470Q345385510590Q390400530615注:1 A級螺栓用于d24mm和l10d或l150mm(按較小值)的螺栓;B級螺栓用于d24mm或l10d或l150mm(按較小值)的螺栓。d為公稱直徑,l為螺桿公稱長度。 2 A、B級螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度,C級螺栓孔的允許偏差和孔壁表面粗糙度均應符合移動通信塔桅工程驗收規(guī)范的要求。表3.3.6-3鋼材焊縫的強度設計值(N/mm2)焊接方法和焊條型號構件鋼材對接焊縫角焊縫牌號厚度或直徑(mm)抗壓cw焊縫質量為下列等級時,抗拉tw抗剪vw抗拉、抗壓和抗剪fw一級、二級三級自動焊、半自動焊和E43型焊條的
27、手工焊Q235鋼162152151851251601640205205175120自動焊、半自動焊和E50型焊條的手工焊Q345鋼163103102651802001635295295250170自動焊、半自動焊和E55型焊條的手工焊Q390鋼163503503002052201635335335285190注: 1 自動焊和半自動焊所采用的焊絲和焊劑,應保證其熔敷金屬的力學性能不低于現(xiàn)行國家標準埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑GB/T 5293和低合金鋼埋弧焊用焊劑GB/T 12470中相關的規(guī)定。焊縫質量等級應符合現(xiàn)行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB 50205的規(guī)定。其中厚度小于8mm鋼材的
28、對接焊縫,不應采用超聲波探傷確定焊縫質量等級。對接焊縫在受壓區(qū)的抗彎強度設計值取cw,在受拉區(qū)的抗彎強度設計值取tw。2 表中厚度系指計算點的鋼材厚度,對軸心受拉和軸心受壓構件系指截面中較厚板件的厚度。表3.3.6-4拉線用鍍鋅鋼絞線強度設計值(N/mm2)股數(shù)熱鍍鋅鋼絲抗拉強度標準值備 注117512701370147015701、整根鋼絞線拉力設計值等于總截面與積;2、強度設計值中已計入了換算系數(shù):7股0.92,19股0.90。3、拉線金具的強度設計值由國家標準的金具強度標準值或試驗破壞值定,R=1.8整根鋼絞線抗拉強度設計值7股69074580086092019股670720780840
29、9004 結構分析4.1一般規(guī)定4.1.1移動通信鋼塔桅結構一般采用自立式鋼塔架、單管塔、拉線塔等型式。4.1.2塔桅結構的選型應綜合考慮使用要求、周圍環(huán)境與景觀、建筑物的承受能力以及工程造價等因素。4.1.3塔桅結構平臺內力和位移的計算,應根據平臺結構類型選用相應的計算簡圖,塔體可視為平臺結構的支座。4.2自立式鋼塔架4.2.1自立式鋼塔架的橫截面通常為三角形、正方形等,一般情況下宜采用正方形的角鋼塔,為配合場地條件或裝飾效果,也可采用矩形的角鋼塔或小根開的三角形鋼管塔等。4.2.2塔架的根開尺寸,應根據塔高、荷載及場地情況等確定。一般正方形(塔柱坡度變化)的角鋼塔,根開尺寸不宜小于塔高1/
30、8,鋼管塔的根開尺寸不宜小于塔高的1/25,因場地條件限制或有其它特殊要求的,可不受此限。4.2.3鋼塔架為空間結構,計算塔架結構時,宜將結構作為整體,按整體空間剛架法,采用三維空間程序進行受力分析,主材與腹桿之間、腹桿與腹桿之間的連接,可按實際情況,視為剛接或鉸接。4.2.4當鋼塔架截面為四邊形時,在風荷載或地震作用下,應考慮如下兩種作用方向(圖4.2.4)。 圖4.2.4 塔架水平力作用方向4.2.5當鋼塔架截面為三角形時,在風荷載或地震作用下,應考慮如下三種作用方向(圖4.2.5)。圖4.2.5 塔架水平力作用方向4.2.6當計算所得四邊形鋼塔架斜桿承擔的剪力與同層塔柱承擔的剪力之比 時
31、,斜桿內力取塔柱內力乘系數(shù), (4.2.6) 圖4.2.6 斜桿最小內力限值計算如圖4.2.6,V、M為層頂剪力、彎矩;b為層頂寬度; 為塔柱與垂直線之夾角;h為所計算截面以上塔體高度;當為剛性斜桿時µ1,柔性斜桿時µ2。4.2.7 鐵塔輔助桿件的承載能力應不低于所支撐主材內力的2、斜材內力的5。4.3單管塔4.3.1單管塔一般采用異型鋼管制作,外觀向上呈圓錐形,為懸臂式的單桿結構。4.3.2單管塔可按懸臂壓彎桿件計算,并應考慮桿身變形的二次效應影響。 4.3.3鋼管外壁的坡度小于2%的單管塔,應計算由脈動風引起的垂直于風向的橫向振動效應。4.3.4單管塔高度超過50米時宜
32、采用適當?shù)恼駝涌刂萍夹g以減小結構變形。4.4拉線塔4.4.1拉線塔塔身的內力分析可按拉線節(jié)點處為彈性支承的連續(xù)壓彎桿件計算,并考慮拉線節(jié)點處的偏心彎矩;有條件時也可用梁索單元或桿索單元有限元法計算。 當塔身為格構式時,其剛度應考慮桿身剪切變形后的抗彎剛度變化,其剛度應乘以折減系數(shù)。折減系數(shù)可按下式確定: (4.4.1)式中 彈性支承點之間桿身計算長度(m); 桿身截面回轉半徑(m); 彈性支承點之間桿身換算長細比,按本規(guī)范5.2.4條計算。4.4.2拉線塔的拉線可按一端連接于塔身的拋物線計算,拉線上有集中荷載時,可將集中荷載換算成均布荷載。拉線的截面強度應按下式驗算: (4.4.2) 拉線拉力
33、設計值(N) 拉線的鋼絞線截面面積(mm2)鋼絞線的抗拉強度設計值(N/mm2)4.4.3拉線的初始應力應綜合考慮桿體變形、內力和穩(wěn)定以及拉線承載力等因素確定,宜在100250N/mm2。4.4.4拉線塔應進行整體穩(wěn)定驗算,其安全系數(shù)不應低于2.0;4.4.5拉線塔高度小于20米時桿身可采用鋼管,大于20米時宜采用格構式桿身;拉線布置:平面上宜為互交120o的三個對稱方向,或互交90o的四個對稱方向,拉線與地面夾角宜為30 o 60 o,最大不能超過65 o。4.4.6拉線塔高度不宜超過40米。5構件及節(jié)點連接5.1 一般規(guī)定5.1.1鋼塔桅的構件和連接設計應滿足施工和建成使用階段的受力要求。
34、5.1.2結構構件的強度、穩(wěn)定和連接強度,應按承載能力極限狀態(tài)的要求,采用荷載基本組合和強度的設計值進行計算。5.1.3構件連接當采用螺栓連接時應驗算螺栓的受剪、受拉及承壓承載力;采用焊接時應驗算焊縫的抗剪、抗拉和抗壓承載力。5.2構件設計5.2.1結構構件的設計,必須進行受彎、軸向受力強度計算以及整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定驗算,有關計算可結合鋼塔桅總體結構分析,通過計算機軟件計算,必要時,應通過手算復核,具體計算應按現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范(GB50017)的有關規(guī)定進行,但塑性發(fā)展系數(shù)應取為1。5.2.2塔架的主材、腹桿等構件的長細比應不超過下列規(guī)定值:受壓弦桿材 150橫桿、斜桿 150,當內
35、力小于桿件承載力的50%時,200輔助桿、橫隔桿 200受拉桿 350桅桿兩相鄰拉線節(jié)點間桿身長細比宜符合下列規(guī)定:格構式桅桿(換算長細比) 100實腹式桅桿 1505.2.3塔桅構件的長細比應按如下規(guī)定計算:1、主材長細比按表5.2.3-1采用。2、斜桿長細比按表5.2.3-2采用。3、橫桿和橫膈長細比按表5.2.3-3采用。表5.2.3-1 塔架和桅桿的主材長細比 弦桿形式二塔面斜桿交點錯開二塔面斜桿交點不錯開簡圖長細比符號說明 -單角鋼截面對平行肢軸的回轉半徑-單角鋼截面的最小回轉半徑-節(jié)間長度表5.2.3-2 塔架和桅桿的斜桿長細比 斜桿形式單 斜 桿雙 斜 桿 雙 斜 桿
36、加 輔 助 桿簡圖長細比 當斜桿不斷開又互相連結時: 當斜桿不斷開又互相不連結時:當斜桿斷開,用節(jié)點板連接時:斜桿不斷開又互相連結當兩根斜桿為一拉一壓時: 當兩斜桿同時受壓時:當A、B點與相鄰塔面的對應點之間有連桿時:相鄰兩根斜桿為一拉一壓時:相鄰斜材均為壓桿時:當A、B點與相鄰塔面的對應點之間無連桿時:表5.2.3-3 塔架和桅桿的橫桿及橫膈長細比 簡 圖截 面 形 式橫 桿橫 膈當有連桿a時:當無連桿a時:當有連桿a時:當無連桿a時: 當交叉桿不斷開又互相連接,當一根交叉桿斷開,用節(jié)點板連接時:當有連桿a時:當無連桿a時:當有連桿a時:當無連桿a時:5.2.4格構式軸心受構件對虛軸長細比應
37、采用換算長細比,應按表5.2.4計算。 表5.2.4 格構式構件換算長細比 構件截面形式綴材計 算 公 式符 號 說 明四邊形截面綴板、-整個構件對 軸或軸的長細比-單肢對最小剛度軸1-1的長細比綴材、-構件截面中垂直于軸或軸各斜綴條毛截面面積之和等邊三角形截面綴板-單肢長細比綴村-構件截面中各斜綴條毛截面面積之和注: 綴條式軸心受壓格構式構件的單肢長細比,不應大于構件兩方向長細比較大值的0.7倍;當綴件為綴板時,其單肢長細比不應大于40,并不應大于的0.5倍(當時取)。 斜綴條與構件軸線間的傾角應保持在400700范圍內。5.2.5單管塔受彎壓時應考慮管壁局部穩(wěn)定影響:1、環(huán)形單管塔考慮到管
38、壁局部穩(wěn)定的影響,應按下式5.2.5進行驗算: (5.2.5)式中: 所計算構件所受的軸心壓力,N;環(huán)形單管塔所受彎矩,取計算構件所受的最大值,N·mm;歐拉臨界力(),;彎矩作用平面內軸心受構件穩(wěn)定系數(shù),按鋼結構設計規(guī)范采用;毛截面抗彎模量()。設計強度修正系數(shù),按下式計算: 對Q235: 對Q345: 式中: 環(huán)形單管塔外徑,; 環(huán)形單管塔壁厚,;2、多邊單管塔考慮到管壁局部穩(wěn)定影響,應按公式(5.2.5)進行驗算,其中 按以下式計算:四邊形、六、八邊形: 十二邊形: 十六邊形: 式中: 多邊形單管塔單邊寬度,;
39、多邊形單管塔壁厚,;5.3連接設計5.3.1為了保證施工質量及施工進度,塔桅各構件之間的連接,宜采用螺栓連接,并采取現(xiàn)場拼裝。局部部位如:塔腳板、法蘭盤、鋼管之間及鋼管與節(jié)點板之間等的連接,可采用焊接,但禁止在現(xiàn)場施焊。5.3.2連接的計算,應按現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范(GB50017)的有關規(guī)定進行。5.3.3鋼塔桅構件的抗剪連接采用普通螺栓C級時,宜對螺栓承載力進行折減。5.3.4對接焊縫的質量等級應不低于二級,其他角焊縫的質量等級應不低于三級。5.4法蘭連接計算5.4.1鋼管對接一般采用法蘭盤螺栓連接,主材與腹桿之間,可采用節(jié)點板或法蘭盤連接。5.4.2有加勁肋法蘭螺栓的拉力,應按下列
40、公式計算:1、當法蘭盤僅承受彎矩M時,普通螺栓拉力應按下式計算: (5.4.2-1)式中 距旋轉軸 處的螺栓拉力(N);第i個螺栓中心到旋轉軸的距離(mm);每個螺栓的受拉承載力設計值。2、當法蘭盤承受拉力N和彎矩M時,普通螺栓拉力分兩種情況計算:1)、螺栓全部受拉時,繞通過螺栓群形心的旋轉軸轉動,按下式計算: (5.4.2-2)式中 該法蘭盤上螺栓總數(shù)。2)、當按(5.4.2-2)式計算任一螺栓拉力出現(xiàn)負值,螺栓群并非全部受拉時,而繞旋轉軸轉動,按下式計算: (5.4.2-3)式中 旋轉軸與旋轉軸之間的距離(mm)。對圓形法蘭
41、盤,取螺栓的形心為旋轉軸,鋼管外壁接觸點切線為旋轉軸(圖5.4.2)圖5.4.2法蘭盤5.4.3有加勁肋的法蘭板厚應按下列公式計算: (5.4.3)式中 法蘭盤的厚度(mm);法蘭盤鋼材的抗彎強度設計值(N/mm2);法蘭盤根據懸臂或二、三邊支承面積所算出的最大彎矩,Mmax的計算可參考附錄A。5.4.4法蘭肋板,應進行如下計算:剪應力驗算: (5.4.4-1)正應力驗算: (5.4.4-2) 式中 鋼材的抗剪強度設計值(N/mm2)鋼材的抗彎強度設計值(N/mm2) 圖5.4.4加肋板計算示意圖加肋板的厚度(mm)。 5.4.5無加勁肋的法蘭盤的螺栓,應按下列公式計算(圖5.4.5)1、軸心
42、受拉作用時:一個螺栓所對應的管壁段中的拉力: (5.4.5-1) 受力最大的一個螺栓的拉力: (5.4.5-2)式中:法蘭盤螺栓受力修正系數(shù),。5.4.5無加勁肋法蘭盤螺檢受力簡圖2、受拉(壓)、彎共同作用時:一個螺栓所對應的管壁段中的拉力: (5.4.5-3)式中:法蘭盤所受彎矩,;法蘭盤所受軸心力, ,壓力時取負值。5.4.6無加勁肋的法蘭盤的法蘭板,應按下列公式計算:(圖5.4.6)頂力: (5.4.6-1)剪應力: (5.4.6-2)剪應力: (5.4.6-3)式中:螺栓的間距,;法蘭盤之間的頂力, ;兩螺栓之間的圓心角,弧度;法蘭盤受力的力矩。圖5.4.6 無加勁肋法蘭板受力5.5塔
43、腳板連接計算加勁板方型塔腳板底板強度應按下列公式計算(圖5.5.1):圖5.5.1 塔腳底板示意1、受壓時: 1)底板上作用的彎矩: (5.5.1-1) (5.5.1-2)式中:塔腳底所受的壓力,;塔腳底板面積,;底板的均布反力,;底板計算區(qū)段的自由邊長度,。2)底板厚度: (5.5.2-3)2、受拉時底板厚度: (5.5.2-4)式中:底板上作用的拉力,; 地腳螺栓中心至主角鋼的最大距離,;底板各區(qū)段中的最小寬度,。6 構造與工藝技術要求6.1一般規(guī)定6.1.1塔桅結構的構造應力求簡單,結構傳力明確,盡量減少次應力影響;節(jié)點處各受力桿件的形心線(或螺栓準線)應盡可能交匯于一點,力求減少偏心;
44、節(jié)點構造應簡單緊湊,力求減少結構的受風面積。6.1.2角鋼構件的螺栓準線應盡量靠近形心線,減少傳力的偏心。6.1.3鋼塔桅結構應采取防銹措施,在可能積水的部位必須設置排水孔;對管形和其他封閉形截面的構件,當采取噴涂防銹時端部應密封,當采用熱鍍鋅防銹時端部不得密封。6.1.4塔桅結構截面的邊數(shù)不小于4時,塔身每隔23個塔段,應設置加勁橫隔;在塔柱變坡處、微波天線懸掛處、格構式桅桿運輸單元的兩端及拉索節(jié)點處宜設置橫隔。受力橫隔面必須是一個幾何不變形的體系,橫隔面太大時,應采取措施,防止橫隔面自重引起下垂。6.1.5鋼塔桅結構構件的最小規(guī)格要求:1、主要受力的角鋼截面不宜小于L45×4;2
45、、自立式角鋼塔的主材截面不宜小于L63×5,腹桿截面不宜小于L50×5;3、節(jié)點板厚度不宜小于6mm,塔腳板厚度不應小于16mm,錨栓墊板厚度不應 小于12mm;4、鋼管的厚度不宜小于4mm;5、平臺鋼板厚度不宜小于4mm,圓鋼直徑不宜小于12;6、拉線截面不應小于35mm2,拉線棒的直徑不應小于16mm;6.2節(jié)點連接6.2.1鋼塔桅結構構件采用螺栓連接時,用于連接受力桿件的螺栓,其直徑不宜小于12mm,主材接頭螺栓每端不少于6個,腹桿每端不少于2個,輔助桿可用一個螺栓,接頭應靠近節(jié)點。受剪螺栓的螺紋不應進入剪切面。6.2.2鋼塔桅結構的主材、斜桿、橫桿等主要受力構件之間
46、的連接螺栓,必須加彈簧墊圈或采用扣緊螺母、雙螺母,以防止螺帽松動,地腳錨栓應采用雙螺母防松動。6.2.3螺栓連接節(jié)點構造:1、角鋼塔的主材連接節(jié)點,應采用內、外包鋼(或節(jié)點板),通過螺栓對接連接,主材的厚度差大于2mm時,應加厚度等于主材厚度差的墊板;2、主材與腹桿之間,通過節(jié)點板,用螺栓搭接連接時,節(jié)點板厚度不小于腹桿厚度,主材與腹桿之間的凈距離不宜大于10mm,也不宜小于5mm。3、節(jié)點板考慮剛度要求其形狀不宜狹長,節(jié)點板邊緣與桿件軸線所夾角a不小于15°,如圖示。4、節(jié)點板較大時,宜將節(jié)點板卷邊(或增設加勁板)增大剛度,而不宜將節(jié)點板加至太厚;5、主材連接盡可能使用二排螺栓。6
47、.2.4 建于野外的無人值守基站的塔桅連接螺栓宜采取防卸措施。6.2.5 螺栓的排列和距離,應符合下表6.2.5的要求。表6.2.5 螺栓的排列和允許距離名稱位置和方向 最大允許距離 (取兩者的較小值)最小允許距離中心距離外排(垂直內力方向或順內力方向)8d0或12t3d0中間排垂直內力方向16d0或24t順內力方向構件受壓力12d0或18t構件受拉力16d0或24t中心至構件邊緣距離順內力方向4d0或8t2d0垂直內力 方向切割邊1.5d0軋制邊高強螺栓1.2d0其他螺栓注:1 d0為螺栓的孔徑,t為外層較薄板件的厚度;2鋼板邊緣與剛性構件(如角鋼、槽鋼等)相連時,螺栓最大間距可按中間排的數(shù)
48、值采用。3高強螺栓指8.8級及以上等級螺栓。6.2.6焊縫連接時構件端部的焊縫宜采用圍焊,所有圍焊的轉角處必須連續(xù)施焊。6.2.7法蘭盤連接構造:1、有加勁肋法蘭盤:底板厚不小于16mm;管徑小于120mm時螺栓不少于4個;管徑大于120mmm時,螺栓不宜少于6個;加勁板的厚度不應小于板長的1/15,并不小于5mm。2、無加勁肋法蘭盤:底板厚不小于20mm,強度及變形應滿足計算要求。3、鋼管與法蘭板的連接:鋼管應進入法蘭板,切坡口焊接。4、法蘭盤與基礎頂面之間宜設置調節(jié)螺母的間隙,其間距一般可取錨栓直徑的2倍。 6.2.8拉線的構造要求:1、拉線連接宜采用下列二種方式:1)、對外徑在16mm及以下的鋼絞線可采用楔型線夾方式連接;2)、對外徑21mm及以上的鋼絞線可采用壓接管連接。2、拉線的調節(jié)裝置宜采用下列二種形式:1)、對外徑在16mm及以下的鋼絞線可采用UT型線夾進行調節(jié);2)、對外徑21mm及以上的鋼絞線可采用花籃螺栓進行調節(jié)。3、屋面桅桿的拉線固定點應與結構構件可靠連接。4、拉線拉耳應直接連接于弦桿上,并應采取可靠措施抵抗拉線平面外風荷載。5、拉線桅桿底座宜采用鉸接形式。6、NUT型線夾帶螺母后及花籃螺栓的螺桿
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