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文檔簡介
1、中華人民共和國信息產業部 發布200X-XX-XX實施200X-XX-XX發布YD/T XXXXXXYD中華人民共和國通信行業標準 電信設備安裝抗震設計規范YD XXXX-XX移動通信鋼塔桅結構設計規范 Design Specifications of structure for Mobile Communication Steel Tower and mast(送審稿)中 華 人 民 共 和 國 通 信 行 業 標 準移動通信鋼塔桅結構設計規范Design Specification of structure for Mobile Communication Steel Tower and
2、mastYD/T XXXX-XX主管部門:信息產業部綜合規劃司 批準部門:中華人民共和國信息產業部 施行日期:200X年XX月XX日XX出版社200X 北 京前 言本規范是根據信息產業部 信部規函【2004】508號“關于安排通信工程建設標準修訂和制定計劃的通知”的要求,由廣東省電信規劃設計院會同華信郵電咨詢設計研究院有限公司編寫而成。本規范的編制是以國家標準建筑結構可靠度設計統一標準GB 500682001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)設計規范的基本規定,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定。在編制過程中,編制組進
3、行了廣泛的調查研究,總結了近年來工程實踐經驗,參考國外及國內其它行業的相關規定,并以多種方式廣泛征求了有關單位和專家的意見,經反復討論、修改、充實,最后經審查定稿。本規范的主要內容包括移動通信鋼塔桅結構的基本設計規定、結構分析、構件及節點連接、構造與工藝技術要求、地基與基礎等。本規范用黑體字標注的條文為強制性條文,必須嚴格執行。本規范由信息產業部綜合規劃司負責解釋、修訂、監督管理。本規范具體條文規定的解釋由廣東省電信規劃設計院主編單位負責。在規范使用過程中,各單位注意總結經驗,并將意見寄往廣東省電信規劃設計院主編單位(地址:廣州市中山大道華景路一號 南方通信大廈23樓,郵編:510630),以
4、供修訂時參考。 主編單位:廣東省電信規劃設計院 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12術語和符號22.1術語22.2符號23基本設計規定73.1設計原則73.2 荷載和地震作用103.3材料選用134 結構分析174.1 一般規定174.2 自立式鋼塔架174.3 單管塔184.4 拉線塔195 構件及節點連接205.1 一般規定205.2 構件設計205.3 連接設計255.4 法蘭連接計算255.5 塔腳板連接計算286 構造與工藝技術要求306.1 一般規定306.2 節點連接306.3 制作與
5、安裝326.4 工藝技術要求337 地基與基礎357.1 一般規定357.2 地基計算367.3 基礎設計397.4 基礎的抗拔穩定40附錄A 法蘭盤內力計算43附錄B 基礎和錨板基礎抗拔穩定計算44附錄C 常用鍍鋅鋼絞線規格46本規范用詞說明47條文說明481 總 則1.0.1 為在移動通信鐵塔工程設計與施工中貫徹執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,特制定本規范。 本規范適用于懸掛移動通信天線為主的鋼塔桅結構(自立式和拉線式)的設計,其它通信鋼塔桅結構設計可參照使用。1.0.3 本規范的編制是以國家標準建筑結構可靠度設計統一標準GB 500682001為準則,
6、執行和引用以下技術規范:建筑結構荷載規范GB 500092001;鋼結構設計規范GB 500172003;建筑抗震設計規范GB500112001。鋼塔桅結構的基礎設計,尚應執行土建設計的其它技術規范和強制性標準。 在執行本規范與國家規定有矛盾時,應以國家規定為準。1.0.5 在移動通信鋼塔桅結構設計文件中,應注明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。1.0.6 在已有建筑物上加建移動通信鋼塔桅結構時,應經技術鑒定或設計許可,確保建筑物的安全。1.
7、0.7 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境。1.0.8 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。1.0.9 在進行移動通信鋼塔桅結構設計時,凡本規范未作出規定的,尚應符合現行國家標準和相關行業標準的有關規定。2 術語和符號2.1 術語 塔桅高度 Height of tower 塔桅塔腳基礎頂面至塔頂避雷針安裝處的垂直距離。 塔桅根開 Tower spacing 三、四邊形塔架相鄰塔柱中心線之間的距離。 長細比 構件計算長度與構件截面回轉半徑的比值。2.1.4 主材 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
8、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 membe 用于連接水平橫桿的桿件。2.1.7 輔助桿 用于減小受力構件的計算長度的構件。2.1.8 角鋼塔 主材及腹桿主要采用角鋼制作的塔桅。2.1.9 鋼管塔 主材采用鋼管制作的鐵塔。2.1.10 單管塔用于通信用途的單管懸臂式構筑物。拉線塔 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
9、y軸的彎矩;軸向力(拉力或壓力)、纖繩拉力;在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;可變荷載標準值的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 計算指標鋼材的屈服強度;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;地基變形的規定限值;結構或構件的變形限值;2.2.3 幾何參數截面面積
10、、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;連接件的厚度;螺栓的間距;兩螺栓之
11、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 計算系數及其他可變荷載組合值系數準永久值系數;裹冰重度;土體重的抗拔穩定系數; 基礎重的抗拔穩定系數;永久荷載的分項系數;可變荷載的分項系數;變化系數;與構件直徑有關的裹冰厚度修正系數;軸心受壓構件穩定系數;風荷載的體形系數;3 基本設計規定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設計方法,以可靠指標度量結構構件的可靠度,以分項系數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
12、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 3.1.6 移動通信鋼塔桅應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行設計:1 承載能力極限狀態:這種狀態對應于結構或結構構件達到最大承載能力,或達到不適于繼續承載的變形; 2 正常使用極限狀態:這種極限狀態對應于結構或結構構件達到變形或耐久性能的有關規定限值。3.1.7 塔桅結構構件承載能力極限狀態設計應采用荷載效應的基本組合,并按下列極限狀態設計表達式中的最不利值確定: 1 由可變荷載效應控制的的組合: (3.1.71)2 由永久荷載效應控制的的組合: (3.1.72)式中 永久荷載的分項系數,按表采用:表3.1.7
13、永久荷載分項系數荷載效應對結構不利由可變荷載效應控制的組合1.2由永久荷載效應控制的組合1.35荷載效應對結構有利一般情況下1.0對結構的傾覆、滑移驗算0.9第i 個可變荷載的分項系數,其中 為可變荷載 的分項系數,一般情況下應取1.4,可變荷載效應對結構有利時取0;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,應根據不同的荷載組合按第的規定采用;參與組合的可變荷載數。結構構件抗力的設計值。 3.1.8 塔桅結構構件承載能力極限狀態設計應考慮如下兩種不同荷載基本組合,其可變荷載組合值系數應分別按
14、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荷載組合可變荷載組合值系數IG+W+L1.00.7IIG+W+L+I0.71.0注: 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; 組合II中一般取0.25,但對裹冰后冬季風很大的區域,應根據實地情況調查選用相應的值; 需要考慮雪荷載時,雪荷載的組合系數均取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設計表達式: (3.1.9) 表3.1.9 地震作用分項系數3.1.10 正常使用極限狀態應分別按荷載效應的標準組合、準永久組合進行計算,并應滿足本規范要求的限值。1 標準組合應
15、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,按表取用。表3.1.10 可變荷載準永久值系數荷載類別風荷載活荷載雪荷載地區I地區II地區III準永久值系數0(0.4)0.40.50.20注: 在風玫瑰圖呈嚴重偏心的地區,計算地基不均勻變形時風荷載的準永久值系數采用0.4(頻遇值); 雪荷載的分區按建筑結構荷載規范GB 500092001執行。 移動通信鋼塔桅結構正常使用極限狀態的控制條件應符合下列規定:1 在以風荷
16、載為主的荷載標準組合作用下,塔桅結構任意點的水平位移不得大于表的規定。表3.1.11 移動通信鋼塔桅結構的水平位移限值結構類型水平位移限值自立式塔架u/Hi1/75桅桿u/Hi1/75u/h1/50單管塔u/Hi1/40注:表中 u任意點水平位移(與Hi高度對應) u層間相對位移(與h對應) Hi任意點高度 h層間間距2 以風荷載為主的荷載標準組合當塔(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±1o。3 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
17、可變荷載:風荷載、裹冰荷載、地震作用、雪荷載、活荷載(包括平臺安裝檢修荷載)、溫度變化、地基變形等。3.2.2 風荷載應按如下規定計算:1 塔桅結構所承受風荷載的計算應按現行國家標準建筑結構荷載規范GB 500092001的規定執行,基本風壓按50年一遇采用,但基本風壓不得小于0.35 。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,當同一高度的天線具體方向無法確定時,可假定天線為均勻對稱分布。3 移動通信天線的體型系數s可按下表取用。表3.2.2-1 移動通信天線的體型系數s天線形狀高寬比7高寬比25板狀1.42棍狀0.81.2
18、注: 高寬比為垂直風方向的天線高度和寬度(直徑)的比值; 中間取值可以采用插值法。4 單管塔的桿身體形系數s可按下表取用。表3.2.2-2 單管塔的桿身體型系數s截面形式體型系數s環形0.6十六邊形及以上0.8十二邊形1.0六邊形及八邊形1.23.2.3 雪荷載:平臺雪荷載的計算應按現行國家標準建筑結構荷載規范GB 500092001的規定執行,基本雪壓按50年一遇采用。3.2.4 裹冰荷載的計算應遵循如下原則: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載及擋風面積增大的影響。2 基本裹冰厚度應根據當地離地10m高度處的觀測資料,取統計50年
19、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,或按下列經驗數值分析采用: 1)重裹冰區:大涼山、川東北、川滇、秦嶺、湘黔、閩贛等地區,基本裹冰厚度可取10-30mm; 2)輕裹冰區:東北(部分)、華北(部分)、淮河流域等地區,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,因此輕裹冰區內可能出現個別地點的重裹冰或無裹冰的情況;同樣,重裹冰區內也可能出現個別地點的輕裹冰或超裹冰的情況。3 管線及結構構件上的裹冰荷載的計算應符合下列規定: 1)圓截面的構件、拉索等每單
20、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),按本條款的規定采用; 圓截面構件、拉索的直徑(mm); 與構件直徑有關的裹冰厚度修正系數,按表3.2.4-1采用;覆冰厚度的高度變化系數,按表3.2.4-2采用; 裹冰重度,一般取9kN/m3。表3.2.4-1 與構件直徑有關的裹冰厚度修正系數直徑(mm)5102030405060701.11.00.90.80.750.70.630.6表3.2.4-2 裹冰厚度的高度變化系數 離地面高度(m)10
21、501001502002503003501.01.62.02.22.42.62.72.82)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,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
22、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、以及優質碳素結構鋼, 其質量標準應分別符合我國現行國家標準碳素結構鋼(GB700)、低合金高強度結構鋼(GB/T1591)和優質碳素結構鋼技術條件(GB699)的規定。需要焊接的構件不得采用Q235 普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
23、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,應符合現行國家標準碳鋼焊條GB5117或低合金鋼焊條GB5118的規定,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Q345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
24、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)的規定。5 地腳錨栓可采用現行國家標準碳素結構鋼(GB700
25、)規定的Q235鋼或低合金高強度結構鋼(GB/T1591)規定的Q345鋼制作,有特殊要求時可采用優質碳素結構鋼技術條件(GB699)規定的35號、45號優質碳素鋼制作,但不得焊接。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162151253251740205120Q345鋼163101804001735295170Q390鋼163502054151735335190注: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。 20號優
26、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2101902101906.8級3002403002408.8級400320地腳錨栓Q235140Q34518035號鋼20045號鋼225承壓型連接高強度螺栓8.8級40025010.9級500310構件Q235305405470Q345385510590Q390400
27、530615注: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。 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型焊條的手工焊Q235鋼1621521518512516017402052051751
28、20自動焊、半自動焊和E50型焊條的手工焊Q345鋼163103102651802001735295295250170自動焊、半自動焊和E55型焊條的手工焊Q390鋼163503503002052201735335335285190注: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中相關的規定。焊縫質量等級應符合現行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規范GB 50205的規定。其中厚度小于8mm鋼材的對接焊縫,不應采用超聲波探傷確定焊縫質量等級。對接焊縫在受壓區的抗彎強度設計值取cw
29、,在受拉區的抗彎強度設計值取tw。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)股數熱鍍鋅鋼絲抗拉強度標準值備 注12701370147015701、整根鋼絞線拉力設計值等于總截面與的積;2、強度設計值中已計入了換算系數: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=1.87股74580086092019股720780840900計算下列情況的結構構件或連接時,第條規定的強度設計值應乘以相應的折減系數:1 單面連接的單角鋼: )按軸心受力計算強度和連
30、接 0.85; )按軸心受壓計算穩定性性 等邊角鋼 0.6+0.0015l,但不大于1.0;短邊相連的不等邊角鋼 0.5+0.0025l,但不大于1.0;長邊相連的不等邊角鋼 0.7注:l為長細比,對中間無聯系的單角鋼壓桿,應按最小回轉半徑計算,但當l<20時,取l20。2 施工條件較差的高空安裝焊縫 0.90;注:當兩種情況同時存在時,其折減系數應連乘。4 結構分析4.1 一般規定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 塔桅結構應按本規范3.1
31、節的規定進行承載能力極限狀態計算,并依次以風荷載及裹冰荷載作為第一個可變荷載進行組合計算,必要時還應進行抗震驗算。 4.1.4 塔桅結構應按本規范第3.1節的規定進行正常使用極限狀態驗算,并應滿足相應的變形規定。4.1.5 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
32、尺寸不宜小于塔高1/8,4.2.3 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。 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(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,斜桿內力取塔柱內力乘系數, () 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
33、計算截面以上塔體高度;當為剛性斜桿時µ1,柔性斜桿時µ2。 塔架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,并應考慮豎向荷載因桿身變形產生的二次效應影響。 4.3.3 錐形單管塔的水平風荷載可分段計算,以分段中央高度的風荷載作為此段的平均風荷載,分段長度不應超出10米。4.3.4 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。4.3.5 單管塔高度超過50米時宜采用適當的振動控制技術以減小結構變形
34、。4.4 拉線塔4.4.1 拉線塔塔身的內力分析可按拉線節點處為彈性支承的連續壓彎桿件計算,并考慮拉線節點處的偏心彎矩;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。折減系數可按下式確定: (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,按本規范第條計算。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: () 式中 拉線拉力設計值(N); 拉線的鋼絞線截面面積(mm
35、2);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定驗算,按桿身屈曲臨界壓力計算的整體穩定安全系數不應低于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40 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 構件及節點連接5.1 一般規定5.1.1 鋼塔桅結構的構件和連接設計應滿足施工和建成使用階段的
36、受力要求。5.1.2 結構構件的強度、穩定和連接強度,應按承載能力極限狀態的要求,采用荷載基本組合和強度的設計值進行計算。5.1.3 攀登設施(爬梯、爬釘)應能承受至少1.0kN的集中活荷載。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定和局部穩定驗算,具體計算應按現行國家標準鋼結構設計規范GB 500172003的有關規定進行,但塑性發展系數應取為1,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。 5.2.2 塔架的主材、腹桿等構件的長細比應不超過下列規定值:塔柱、受壓弦桿 150橫桿、斜桿 150,當內力小于桿件承載力的50%時,200輔助桿
37、、橫隔桿 200受拉桿 350桅桿兩相鄰拉線節點間桿身長細比宜符合下列規定: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定計算:1 主材長細比按表采用。2 斜桿長細比按表采用。3 橫桿和橫膈長細比按表采用。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 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
38、:當斜桿斷開,用節點板連接時: 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 格構式軸心受壓構件對虛軸長細比應采用換算長細比,應按表計算。 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
39、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: 綴板式組合構件的單肢長細比不應大于40; 綴條式軸心受壓組合構件的單肢長細比,不應大于構件兩方向長細比較大值的0.7倍;綴板式軸心受壓組合構件的單肢長細比,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 1 環形單管塔考慮到管壁局部穩定的影響,應按下列公式進行驗算: 1)1)對Q235鋼: 2)2)對Q345鋼: 3)式中 所計算構件所受的軸心壓力(N);單管塔所受彎矩,取計算
40、構件所受的最大值(N·mm);毛截面抗彎模量();環形單管塔外徑(); 環形單管塔壁厚()。2 多邊單管塔考慮到管壁局部穩定影響,應按式(5.2.51)進行驗算,其中 按下列式計算:1)六、八邊形: ( 4)2)十二邊形: 5)3)十六邊形: 6)式中 多邊形單管塔單邊寬度(); 多邊形單管塔壁厚();鋼材的屈服強度(MPa)。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,并采取現場拼裝。局部部位如:塔腳板、法蘭盤、鋼管之間及鋼管與節點板之間等的連接,可采用焊接,但禁止在現場施焊。5.3.2 構件連接當采用螺栓連
41、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。連接的計算,應按現行國家標準鋼結構設計規范GB500172003的有關規定進行。5.3.3 5.3.4 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,可采用節點板或法蘭盤連接。 有加勁肋法蘭螺栓的拉力,應按下列公式計算: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
42、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。2)當按式(5.4.2-2)計算任一螺栓拉力出現負值時,螺栓群并非全部受拉,此時繞旋轉軸轉動,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
43、附錄A的規定。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); 加肋板的厚度(mm)。 圖5.4.4 加肋板計算示意 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,法蘭盤上螺栓數目;桿件的軸向拉力(N)。 圖5.4.5 無加勁肋法蘭盤螺栓受力示意2 受拉(壓)、彎共同作用時:一個螺栓所對應的管
44、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。受力最大的一個螺栓的拉力可按式計算。5.4.6 無加勁肋的法蘭板,應按下列公式計算 (圖5.4.6) 頂力: (5.4.6-1)法蘭板剪應力: (5.4.6-2)法蘭板正應力: (5.4.6-3) (5.4.6-4)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。圖5.4.6 無加勁肋法蘭板受力示意5.5 塔腳板連接計算角鋼塔塔腳宜通過帶加勁肋的塔腳板連接,塔腳底板的設計可按下列公式計算(圖):圖5.5.1 塔腳底板示意1 受壓時底板厚度: (5.5.1-1) (5.5.1-2
45、) (5.5.1-3)式中 塔腳底所受的壓力();塔腳底板面積();底板所受的彎矩();底板所受的均布反力();底板計算區段的自由邊長度()。2 受拉時底板厚度: (5.5.1-4)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();底板各區段中的最小寬度()。6 構造與工藝技術要求6.1 一般規定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;節點構造應簡單緊湊,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格要求:1 主要受力的角鋼截面不宜小于L45×4;2 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
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