中华人民共和国国家标准高耸结构设计规范GB 50135-2006 2
3 基本规定
3.0.1 高耸结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。结构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。
3.0.2 本规范采用的设计基准期为50年。
3.0.3 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。
3.0.4 高耸结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等级。高耸结构安全等级的划分应符合表3.0.4的要求。
表3.0.4 高耸结构的安全等级
安全等级 破坏后果 高耸结构类型示例
一级 很严重 重要的高耸结构
二级 严重 一般的高耸结构
结构重要性系数γo按下列规定采用:
1 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。
注:对特殊高耸结构,其安全等级和结构重要性系数应由建设方根据具体情况另行确定,且不应低于本条的要求。
3.0.5极限状态分为下列两类:
1 承载能力极限状态。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。
2 正常使用极限状态。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。
3.0.6 对于承载能力极限状态,高耸结构及构件应按荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计。
1 基本组合应采用下列极限状态设计表达式中最不利值确定:
1)由可变荷载效应控制的组合:
2)由永久荷载效应控制的组合:
式中 γo--高耸结构重要性系数,见表3.0.4;
γG--永久荷载分项系数,按表3.0.6-l采用;
表3.0.6-1 永久荷载分项系数
2 偶然组合
高耸结构在偶然组合承载能力极限状态验算中,偶然作用的代表值不乘分项系数,与偶然作用同时出现的可变荷载,应根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。具体的表达式及参数,应按有关规范确定。
3.0.7 高耸结构抗震设计时基本组合应采用下列极限状态表
3.0.8 对于正常使用极限状态,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,使变形、裂缝等作用效应的代表值符合下式要求:
S≤C (3.0.8-1)
式中S--变形、裂缝等作用效应的代表值;
C--设计时对变形、裂缝等规定的相应限值,应符合本规范第3.0.10条的规定。
1 标准组合:
3.0.10 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)的设备的高耸结构,在不均匀日照温度或风荷载(标准值)作用下,在设备所在位置的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l/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,塔楼处振动加速度幅值Afω21不应大于200mm/s2。其中对有常驻值班人员的塔楼Af为风压频遇值作用下塔楼处水平动位移幅值,其值为结构对应点在0.4ωk作用下的位移值与0.4μzμsωo作用下的位移值之差,ω1为基频;仅有游客的塔楼可按照实际使用情况取Af为6~7级风作用下水平动位移幅值。
4 在各种荷载标准值组合作用下,钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度不应大于0.2mm。
5 高耸结构的基础沉降应按本规范第7.2.5条控制。
6高耸结构在以风为主的荷载标准组合及以地震作用为主的荷载标准组合下的水平位移,不得大于表3.0.10的规定。
表3.0.10 高耸结构水平位移限值
H--总高度
h--纤绳之间距。
2 高耸结构中的单管塔的水平位移限值可比表3.0.10所列限值适当放宽,具体限值根据各行业标准确定。但同时应按荷载的设计值对塔身进行非线性承载能力极限状态验算,并将塔脚处非线性作用传给基础进行验算。
3 对于下部为混凝土结构,但上部为钢结构的自立式塔,总体位移控制条件不变。对下部混凝土结构,还应符合结构变形及开裂的有关规定。
3.0.11 对于变形控制的高耸结构,宜采用适当的振动控制技术来减小结构变形及加速度。
4 荷载与作用
4.1 荷载与作用分类
4.1.1 高耸结构上的荷载与作用可分为下列三类:
1 永久荷载:结构自重,固定的设备重,物料重,土重,土压力,初始状态下索线或纤绳的拉力,结构内部的预应力,地基变形等。
2 可变荷载:风荷载,覆冰荷载,常遇地震作用,雪荷载,安装检修荷载,塔楼楼面或平台的活荷载,温度变化等。
3 偶然荷载:索线断线,撞击、爆炸、罕遇地震作用等.
4.1.2 本规范仅列出风荷载、覆冰荷载及地震作用的标准值,其他荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。
4.2 风 荷 载
4.2.1 垂直作用于高耸结构表面单位面积上的风荷载标准值应按下式计算:
4.2.2 基本风压ωo系以当地比较空旷平坦地面、离地10m高、统计50年一遇的10min平均最大风速为标准,其值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用,且符合本规范第4.2.1条的规定.
4.2.3 当城市或建设地点的基本风压值在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009全国基本风压图上没有给出时,其基本风压值可根据当地年最大风速资料,按基本风压定义,通过统计分析确定,分析时应考虑样本数量的影响。当地没有风速资料时,可根据附近地区规定的基本风压或长期资料,通过气象和地形条件的对比分析确定;也可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中全国基本风压分布图近似确定。
4.2.4 山区及偏僻地区的10m高处的风压,应通过实地调查和对比观察分析确定。一般情况可按附近地区的基本风压乘以下列调整系数采用:
1 对于山间盆地、谷地等闭塞地形,调整系数为0.75~0.85。
2 对于与风向一致的谷口、山口,调整系数为1.20~1.50。
4.2.5 沿海海面和海岛的10m高的风压,当缺乏实际资料时,可按邻近陆上基本风压乘以表4.2.5规定的调整系数采用。
4.2.6 风压高度变化系数,对于平坦或稍有起伏的地形,应根据地面粗糙度类别按表4.2.6-1确定。
1 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:
A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城市郊区;
C类指有密集建筑群的中等城市市区;
D类指有密集建筑群但房屋较高的大城市市区。
2在确定城区的地面粗糙度类别时,若无实测资料时,可按下述原则近似确定:
1)以拟建高耸结构为中心,2km为半径的迎风半圆影响范围内的建筑及构筑物密集度来区分粗糙度类别,风向以该地区最大风的风向为
准,但也可取其主导风。
2)以半圆影响范围内建筑及构筑物平均高度来划分地面粗糙度类别:当≥18m,为D类,9m≤ <18m,为C类,<9m,为B类。
3)影响范围内不同高度的面域按下述原则确定,即每座建筑物向外延伸距离为其高度的面域内均为该高度,当不同高度的面域相交时,
交叠部分的高度取大者。
4)平均高度取各面域面积为权数计算。
3 对于山区的高耸结构,风压高度变化系数除可按平坦地面的粗糙度类别由表4.2.6-1确定外,宜考虑地形条件
的修正,修正系数η分别按下述规定采用:
1)对于山峰和山坡,其顶部月处构筑物在高度z处的修正系数ηZB可按表4.2.6-2确定。
2)对于山峰和山坡的其他部位,可按图4.2.6所示,取A、C处的修正系数ηA 、 ηC为1,AB间和BC间的修正系数按η 的线性插值确定。
3)z/h≥2.5时,ηZB 均为1.0。
4.2.7 高耸结构的风荷载体型系数μS ,可按下列规定采用:
1 高耸结构体型如在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中列出时,可按该规定采用。
2 高耸结构体型如未在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中列出但与表4.2.7所列结构体型相似时,可按该表规定采用。
3 高耸结构体型与表4.2.7所列体型不同,而又无参考资料可以借鉴以及特别重要或体型复杂时,宜由风洞试验确定。
4.2.8 高耸结构应考虑由脉动风引起的风振影响,当结构的基本自振周期小于0.25s时,可不考虑风振影响。
4.2.9 自立式高耸结构在z高度处的风振系数 可按下式确定:
式中 ξ--脉动增大系数,按表4.2.9-1采用;
ε1--风压脉动和风压高度变化等的影响系数,按表4.2.9-2采用;
ε2--振型、结构外形的影响系数,按表4.2.9-3采用。
注:1 对于上部用钢材、下部用混凝土的结构,可近似地分别根据钢和混凝土由表4.2.9-1查取相应的ε值,并计算各自的风振系数。
2 对于结构外形或质量有较大突变的高耸结构,风振计算均应按随机振动理论进行。
3 计算 严时,对地面粗糙度B类地区可直接代人基本风压,而对A类、C类和D类地区应按当地的基本风压
分别乘以1.38、0.62和0.32后代入。
4 表4.2.9-3中有括弧的,括弧内的系数适用于直线变化结构,括弧外的系数适用于凹线形变化的结构;其余无括弧的系数两者均适用。
5 表4.2.9-3中变化范围中的数字为A类地貌至D类地貌,B类地貌可取该数字范围内约l/4处,C类可取约1/2处。
4.2.10 拉绳钢桅杆杆身风振系数按照下式计算:
式中
ξ--脉动增大系数,按表4.2.9-1采用;T取拉绳钢桅杆的基本自振周期;
ε1w--考虑风压脉动和高度变化的系数,按照表4.2.10-1采用;
ε2w--考虑振型的影响系数,按表4.2.10-2采用;
ф1(x),ф1(H)--结构一阶振型在高度χ 处和悬臂端处数值。
自振周期;
εq--综合考虑风压脉动、高度变化及振型影响的系数,按照表4.2.10-3采用。
注:1 变化范围的数字是A类至D类地貌,B类取该数字范围内约]/4处,C类取1/2处。
2 公式中,ω为纤绳基频(rad/s),ι为纤绳弦向长度(m),S为纤绳张力(N),m为纤绳线质量密度(kg/m)。
4.2.11高耸结构应考虑由脉动风引起的垂直于风向的横向共振的验算。
4.2.12 对于竖向斜率不大于2%的圆筒形塔及烟囱等圆截面结构和圆管、拉绳及悬索等圆截面构件,应根据雷诺数只Re的不同情况进行横风向
风振的验算:
1 可按下列公式计算结构或构件的雷诺数Re、临界风速υcr 、结构顶部风速υH:
式中 υcr,j--第j振型临界风速(m/s);
υ--计算雷诺数时所取风速(m/s),可取υ=υcr,j;
d--圆筒形结构的外径(m),有锥度时可取2/3高度处的外径;
St--斯脱罗哈数,对圆形截面结构或构件取0.2;
Tj--结构或构件的j振型的自振周期(s);
υH--结构顶部的风速(m/s);
μH--高度H处风压高度变化系数。
2 圆形截面结构或构件的横风向共振响应分析:
1)当雷诺数Re<3x105且υH>υcr,1时,可能发生第1振型微风共振(亚临界范围的共振),此时应在构造上采取防振措施或
控制结构的临界风速υcr,1不小于15m/s,以降低微风共振的发生率。
2)当雷诺数Re≥3.5X106 且1.2υH>υcr,j时,可能发生横风向共振(跨临界范围的共振),此时应验算共振响应。横向
共振引起的等效静风荷载ωLij(kN/m )应按下式计算:
注:校核横风向共振时考虑的振型序号不大于4,对一般悬臂结构可只考虑第1或第2振型。
3)当雷诺数为3X105 ≤Re<3.5XlO6时,则发生超临界范围的共振,可不做处理。
4.2.13 对于非圆截面,基本公式(4.2.12-1)~(4.2.12-5)相同,但系数不同,宜通过风洞试验取得确切系数,也可按
有关资料确定,如无合适值,可选用下列数值:
1 斯脱罗哈数St,取0.15。
2 横风向力系数 ,方形截面(可应用到矩形截面高深比为1~2)取0.60。
3 d 改变为B,B为截面迎风面最大尺度。
4.2.14 考虑横风向风振时,风荷载的总效应S(内力、变形等)可由横风向风振的效应SL和顺风向风荷载的效应SA按式
(4.2.14)组合而成,此时顺风向风荷载取与横风向临界风速计算相应的风荷载值。
4.2.15 输电高塔设计可根据行业的具体情况确定,并应符合下列要求:
1 设计最大风速,应根据气象资料和已有的运行经验,按以下重现期确定:
500kv大跨越高塔 50年
110~330kV大跨越高塔 30年
2 确, 定最大设计风速时,应按当地气象台、站的10min时距平均的年最大风速作样本,并宜采用极值I型分布作为概率模型。
统计风速的高度取历年大风季节平均最低水位以上l0m。
3 位于山地上高塔的最大设计风速,如无实地调查资料,应按附近平地风速的统计值换算到山地高度风速。
4 大跨越高塔最大设计风速,如无可靠资料,宜将附近平地送电线路塔用的风速统计换算到与大跨越高塔相同电压等级陆
上线路塔重现期下历年大风季节平均最低水位以上lOm处,并增加10%,然后考虑水面再增加10%后选用。大跨越最大设
计风速不应低于相连接的陆上送电线路的最大设计风速。必要时,还宜按稀有风速条件进行验算。
5 导线及地线风荷载的标准值,应按式(4.2.15-1)和式(4.2.15-2)计算:
4.3 覆冰荷载
4.3.1 设计电视塔、无线电塔桅和送电杆塔等类似结构时,应考虑结构构件、架空线、拉绳表面覆冰后所引起的荷载及挡风面积增大的影响和不均匀脱冰时产生的不利影响。
4.3.2 基本覆冰厚度应根据当地离地10m高度处的观测资料,取统计50年一遇的最大覆冰厚度为标准。当无观测资料时,应通过实地调查确定,或按下列经验数值分析采用:
1 重覆冰区:大凉山、川东北、川滇、秦岭、湘黔、闽赣等地区,基本覆冰厚度可取10~30mm。
2 轻覆冰区:东北(部分)、华北(部分)、淮河流域等地区,基本覆冰厚度可取5~lOmm。
3 覆冰气象条件:同时风压:0.15kN/m2;同时气温:一5℃。
注:覆冰还会受地形和局部气候的影响,因此轻覆冰区内可能出现个别地点的重覆冰或无覆冰的情况;同样,重覆冰区内也可能出现个
别地点的轻覆冰或超覆冰的情况。
4.3.3 管线及结构构件上的覆冰荷载的计算应符合下列规定:
1 圆截面的构件、拉绳、缆索、架空线等每单位长度上的覆冰荷载可按下式计算:
qL=πbα1α2(d+bα1α2)γ·10-6 (4.3.3-1)
式中 qι--单位长度上的覆冰荷载(kN/m);
b--基本覆冰厚度(mm),按本规范第4.3.2条的规定采用;
d--圆截面构件、拉绳、缆索、架空线的直径(mm);
α1--与构件直径有关的覆冰厚度修正系数,按表4.3.3-1采用;
α--覆冰厚度的高度递增系数,按表4.3.3-2采用;
γ--覆冰重度,一般取9kN/3。
2 非圆截面的其他构件每单位表面面积上的覆冰荷载Qa (kN/m2)可按下式计算:
qa=0.6bα2γ·10-3 (4.3.3-2)
式中 qa--单位面积上的覆冰荷载(kN/m')。
3 重覆冰区输电导线、地线覆冰后风荷载按式(4.2.15-1)计算时,应乘覆冰增大系数βi=1.2。
4重覆冰区输电高塔覆冰后风荷载,按式(4.2.15-3)计算时,应乘覆冰增大系数βi=2.0。
4.4 地震作用和抗震验算
4.4.1 基于结构使用功能和重要性,应按国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第3.1.1条的规定将结构划分为甲、乙、丙、丁四类,并应按第3.1.3条的规定进行设计。
4.4.2 本节规定适用于地震设防烈度为6度至9度地区高耸结构的抗震设计。高耸结构应允许在其两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算;对烈度为8度和9度的高耸结构,应同时考虑竖向地震作用和水平地震作用的不利组合。对高耸结构的悬挑桁架、悬臂梁、较大跨梁等,应考虑竖向地震作用。对于刚度或质量分布不均匀的高耸结构应考虑扭转地震作用。
4.4.3 下列高耸结构可不进行截面抗震验算,而仅需满足抗震构造要求:
1 6度,在任何类场地的高耸结构及其地基基础。
2 小于或等于8度,Ⅰ、Ⅱ类场地的不带塔楼的钢塔架及其地基基础。
3 7度,Ⅰ、Ⅱ类场地,基本风压ωo≥0.4kN/m2;7度,Ⅲ、Ⅳ类场地和8度,Ⅰ、Ⅱ类场地,且基本风压
ωo≥0.7kN/m2的不带塔楼的混凝工高耸筒体结构及其地基基础。
4 对于小于9度的钢桅杆,可不进行抗震验算。
4.4.4 高耸结构的地震作用计算宜采用振型分解反应谱法。对于特别重要的高耸结构可采用时程分析法做比较计算,时程分析法的选波原则按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。对于圆筒形结构、烟囱、水塔等可采用底部剪力法和近似简化法。
4.4.5 一般混凝土高耸结构阻尼比取0.05,其地震影响系数应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011列出的烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期按图4.4.5采用,其最大值按本规范第4.4.6条规定采用,其形状参数应符合下列规定:
1 直线上升段,周期小于0.1s的区段。
2 水平段,自0.1s至特征周期区段,应取最大值αmax。
3 曲线下降段,自特征周期至5倍特征周期区段,衰减指数应取0.9。
4 直线下降段,自5倍特征周期至6s区段,下降斜率调整系数应取0.02。
5特征周期,根据场地类别和设计地震分组按表4.4.5采用;计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。
4.4.6 计算地震作用标准值时,水平地震影响系数最大值应按表4.4.6采用。
4.4.7 当高耸结构阻尼比的取值不等于0.05时,地震影响系数曲线的阻尼调整系数η2及形状参数应按下列规定调整:
1 曲线下降段的衰减指数按下式确定:
式中 γ--曲线下降段的衰减指数;
ξ--结构抗震阶段阻尼比。对混凝土结构取0.05,对预应力混凝土结构取0.03,对钢结构取0.02
2 直线下降段的下降斜率调整系数按下式确定:
式中η1--直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0。
3 阻尼调整系数应按下式确定:
剪力、轴力和变形等);振型数m可取5~7,当基本周期T1大于1.5s时可适当增加。
4.4.9 高耸结构竖向地震计算应符合下列规定(见图4.4.9):
4.4.10 计算高耸结构的地震作用时,其重力代表值应取结构自重标准值和各竖向可变荷载的组合值之和。结构自重和各竖向可变荷载的组合值系数应按下列规定采用:
1 对结构自重(结构和构配件自重、固定设备重等)取1.0。
2 对设备内的物料重取1.0,特殊情况时可按有关专业的规范或规程采用。
3 对升降机、电梯的自重取1.0,对吊重取0.3。
4 对塔楼楼面和平台的等效均布荷载取o.5,按实际情况考虑时取1.0。
5 对塔楼顶的雪荷载取O.5。
4.4.11 高耸结构的扭转地震效应的计算应采用空间模型。
4.5 温度作用及作用效应
4.5.1 对带塔楼的多功能电视塔或其他旅游塔,应计算塔楼内结构和邻近处塔楼外结构的温差作用效应。电梯井道封闭的多功能钢结构电视塔应计算温度作用引起井道相对于塔身的纵向变形值,并采取适当的措施释放其应力,且不影响使用。计算温差标准值△t为当地的历年冬季(或夏季)最冷(或最热)的日平均气温与室内设计温度之差值,正负温差均应验算。
4.5.2 高耸结构由日照引起向阳面和背阳面的温差,应按实测数据采用,当无实测数据时可按20℃采用。
4.5.3 桅杆设计应计算温度作用及作用效应,计算温度为当地历年冬季(或夏季)最冷(或最热)的月平均气温,初始温度为安装调试完成时的月平均气温,正、负误差均应验算。
5 钢塔架和桅杆结构
5.1 一般规定
5.1.1 钢塔架和桅杆结构(以下简称钢塔桅结构)设计应进行承载力、稳定和变形验算。
5.1.2 钢塔桅结构选用的钢材材质应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的要求。
5.1.3 钢塔桅结构的钢材及连接强度设计值应按本规范附录A的表A.1~A.4采用,并按表A.5折减。
注:钢绞线的强度设计值可按本规范附录A表A.6采用。
5.1.4 钢塔桅结构应做长效防腐蚀处理。一般情况以热浸锌为宜,构件体型特殊且很大时可用热喷锌(铝)复合涂层。
5.1.5钢塔桅结构应有可靠的防雷接地,接地标准应按国家现行有关标准执行。当采用镀锌钢塔塔体作为引下线时,必须保证塔体由避雷针到接地线全线连通,无绝缘涂层。
5.2 钢塔桅结构的内力分析
5.2.1 钢塔静力分析一般按整体空间桁架法。对于需进行抗震验算的钢塔及安全等级属一级高耸结构的钢塔应进行动力分析。
5.2.2 桅杆的静力分析可用梁索单元或杆索单元非线性有限元法,也可按纤绳节点处为弹性支承的连续压弯杆件计算,并考虑纤绳节点处的偏心弯矩。
当桅杆杆身为格构式并按压弯杆件计算时,其刚度应乘以折减系数ξ,折减系数可按下式确定:
式中ιo--弹性支承点之间杆身计算长度(m);
i--杆身截面回转半径(m);
λo--弹性支承点之间杆身换算长细比,按本规范表5.5.5计算。
对于需进行抗震计算及安全等级属于一级的高耸结构桅杆应进行非线性动力分析。
5.2.3 当计算所得四边形钢塔斜杆承担的剪力与同层塔柱承担的剪力之比时,斜杆内力取塔柱内力乘系数α(见图5.2.3),α可按下式确定:
5.3 钢塔桅结构的变形和整体稳定
5.3.1 钢塔桅结构应进行变形验算,并满足本规范第3.0.10条和第3.0.11条的控制条件。
5.3.2 桅杆按杆身分枝屈曲临界压力计算的整体稳定安全系数不应低于2.0(荷载与作用为标准值)。对于纤绳上有绝缘子的桅杆,应验算绝缘子破坏后的受力状况,此时可假定纤绳初应力值降低20%,相应的稳定安全系数不应低于1.6。
5.4 纤 绳
5.4.1 桅杆纤绳可按一端连接于杆身的抛物线计算。纤绳上有集中荷载时,可将集中荷载换算成等效均布荷载。
5.4.2 纤绳的初应力应综合考虑桅杆变形、杆身的内力和稳定以及纤绳承载力等因素确定,宜在100~250N/mm2范围内选用。
5.4.3 纤绳的截面强度应按下式验算:
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5.5 轴心受拉和轴心受压构件
5.5.1 轴心受拉和轴心受压构件的截面强度应按下式验算:
5.5.2 轴心受压构件的稳定性应按下式验算:
5.5.3 钢塔桅结构的构件长细比λ取值方法如下:
1 单角钢:
1)弦杆长细比λ按表5.5.3-1采用。
2)斜杆长细比λ按表5.5.3-2采用。
3)横杆和横膈长细比λ按表5.5.3-3采用。
2 双角钢、T形及十字形截面按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017考虑扭转及弯扭屈曲时采用等效长细比计算。
5.5.4 构件的长细比λ不应超过下列规定:
受压杆: 弦杆 150
斜杆、横杆 180
辅助杆 200
受拉杆: 350
预应力拉杆长细比不限。
桅杆两相邻纤绳结点间杆身长细比宜符合下列规定: 格构式桅杆(换算长细比) 100
实腹式桅杆 150
5.5.5 格构式轴心受压构件的稳定性应按公式(5.5.2)验算。此时对绕虚轴长细比应采用换算长细比λo,λo应按表5.5.5计算。
5.5.6 所有对地夹角不大于30°的杆件,应能承受跨中1kN检修荷载。此时,不与其他荷载组合。
5.6 偏心受拉和偏心受压构件
5.6.1 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:
注:当弯矩作用在两个主平面时,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》GB 50017进行。
5.6.2 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。
1 弯矩作用平面内:
5.6.3 格构式压弯构件应按下式验算单肢的强度:
5.6.4 格构式压弯构件应按下式计算单肢的稳定性:
式中Au--单肢毛截面面积(mm2)。
5.6.5 格构式轴心受压构件的剪力应按下式计算:
式中fy--钢材屈服强度(N/mm2)。
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。
5.6.6 计算格构式压弯构件的缀件时,应取实际最大剪力和按式(5.6.5)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5.6.6:
5.6.7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),考虑到管壁局部稳定影响,当按式(5.6.2-1)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μd。μd按下式计算:
5.7 焊缝连接计算
5.7.1 一般高耸结构不承受疲劳动力荷载,按等强设计工厂焊缝宜采用熔透的二级对接焊缝。
二级及以上对接焊缝按国家现行标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求做无损探伤,三级对接焊缝和角焊缝做外观检查。
对于安全等级为一级的高耸结构或承受疲劳动力荷载的高耸结构,其焊缝等级应提高一级。
5.7.2 承受轴心拉力或压力的对接焊缝强度应按下式计算:
式中 N--作用在连接处的轴心拉力或压力;
ιw--焊缝计算长度(mm),未用引弧板施焊时,每条焊缝取实际长度减去2t(mm);
5.7.3 承受剪力的对接焊缝剪应力应按下式验算:
5.7.4 承受弯矩和剪力的对接焊缝,应分别计算其正应力σ和剪应力τ,并在同时受有较大正应力和剪应力处,按下式计算折算应力:
5.7.5 角焊缝在轴心力(拉力、压力或剪力)作用下的强度应按下式计算:
5.7.6 角焊缝在非轴心力或各种力共同作用下的强度应按下式计算:
式中σf--按焊缝有效截面计算、垂直于焊缝长度方向的应力(N/mm2);
--按焊缝有效截面计算、沿焊缝长度方向的应力(N/mm2)。
5.7.7 圆钢与钢板(或型钢)、圆钢与圆钢的连接焊缝抗剪强度应按下式计算:
5.8 螺栓连接计算
5.9 法兰盘连接计算
5.10 钢塔桅结构的构造要求
I 一般规定
5.10.1 钢塔桅结构的构造设计应充分考虑施工的可行性。
5.10.2钢塔桅结构应采取防锈措施,在可能积水的部分必须设置排水孔。对管形和其他封闭形截面的构件,当采用热喷铝或油漆防锈时端部应密封,当采用热镀锌防锈时端部不得密封。在锌液易滞留的部位应设溢流孔。
5.10.3 钢塔桅结构选型应使传力明确,并尽量减小次应力影响,节点处各杆件的内力宜交汇于一点;其节点构造应简单紧凑。
5.10.4 角钢塔的腹杆应伸人弦杆(钢管塔腹杆用相贯线焊缝焊于弦杆上),钢塔腹杆应直接与弦杆相连,或用不小于腹杆厚度的节点板连接;当采用螺栓连接时腹杆与弦杆间的净距离不宜小于lOmm。
5.10.5 钢塔桅结构主要受力构件及其连接件宜符合下列要
1 钢板厚度不小于5mm。
4 钢管壁厚不小于4mm。
注:主要受力构件包括塔柱、横杆,斜杆及横膈。