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1、第25卷第10期电力建设Vol.25No.10#28#2004年10月ElectricPowerConstructionOct,2004浅谈单杆式钢管避雷针的设计陶春,吴必华(中南电力设计院,武汉市,430071)[摘要]单杆式锥形钢管避雷针主要受风荷载作用,为节约钢材,宜取径厚比大的管材。但径厚比越大,越容易失稳。在强度计算时应取最大风速工况,按纯弯构件进行计算。[关键词]独立避雷针锥形钢管设计及计算方法中图分类号:TM763文献标识码:B文章编号:1000-7229(2004)10-0028
2、-02PrimaryDiscussionaboutDesignofSingle-steel-poleLightningRodTaoChun,WuBihua(CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstitute,WuhanCity,430071)[Keywords]independentlightningrod;tapersteelpole;designandcalculationmethod变电所和电厂独立避雷针高度一般在20~501荷载计算m,以往受
3、材料和加工能力的限制,避雷针一般设计钢管独立避雷针承受的荷载比较简单,主要有成格构式钢结构,横截面为矩形或三角形,主材一般避雷针本身自重、杆身水平风荷载和地震荷载。由为角钢或钢管,辅材为角钢或钢筋,也有主材和辅材于钢管避雷针上小下大,且结构上没有任何附加重全部采用钢筋的。格构式避雷针取材容易,不受加力荷载,地震荷载一般不起控制作用,下面主要介绍工条件限制,但由于杆件多,螺栓连接或焊接工程量避雷针风荷载的计算。较大,导致加工复杂,现场安装也比较麻烦。另外,避雷针风荷载一般分段计算,每段荷载按均布由
4、于格构式避雷针是空间杆系结构,计算和绘图工考虑,为保证计算精度,杆件分段长度宜取5m左作量都很大,设计一根新的避雷针往往要花很长时右,杆身风荷载计算公式为:间。随着新材料和加工能力的提高,冷弯成型焊接Ws=111W0LzLsBzd直缝锥形钢管在城市照明和输电杆塔工程中得到广式中W0)))当地基本风压;泛应用,由锥形管制作的单杆式钢管独立避雷针也1.1)))高耸结构基本风压的增大系数;应运而生。与传统格构式避雷针相比,单杆式钢管Lz)))风压高度变化系数,按荷载规范有关独立避雷针由几根锥形钢管套接
5、而成,设计、加工和规定采用;安装都比较简单,大大减少了设计和施工工作量,已Ls)))风荷载体形系数,与钢管截面形状有越来越多地应用在工程中。2关,当LzW0d .015时,环形截面单杆式钢管独立避雷针根据高度不同一般由5~8段组成,受折板机、镀锌槽及运输条件等限制,取0.6、十六边形取0.9、十二边形取21.0、八边形取1.2;当LzW0d[0.每段钢管杆件的长度一般不超过12m。避雷针下部002时取1.2,中间值按插值法选取;由几根锥形管套接而成,顶部由于小直径锥形管制作困难,常采用等直径钢
6、管制作,通过法兰与下部锥Bz)))风振系数,按5变电所建筑结构设计技形管连接。术规定6取2.0;d)))杆身直径的平均值。收稿日期:2004-05-14第10期浅谈单杆式钢管避雷针的设计#29#D761302强度及变形计算t[f。四、六、八边形截面:当fa=f时,其计算公式为2.1强度计算W660W因为避雷针以承受风荷载为主,地震荷载一般[;当fa=1.42f(1-0.000448f)时,其计tft不起控制作用,所以在强度计算时取大风工况。为W简化可忽略避雷针自重,按纯弯构件进行计算。其算公式为
7、660[f[925。t最大弯矩、应力计算为(2)式和(3)式:W十二边形截面:当fa=f时,其计算公式为[jtMj=E1.4Pihi(2)i=1610W;当fa=1.42f(1-0.000507f)时,其计算公Rj=Mj/CWi[f(3)ft式中Mj)))第j段杆件底部最大弯矩设计值;W式为610[f[925。tPi)))第i段杆件的风荷载集中力;Whi)))第i段杆件中部至j段杆件底部的高十六边形截面:当fa=f时,其计算公式为t[度。545W;当fa=1.42f(1-0.000539f)时,
8、其计算公ftRj)))第j段杆件底部的最大应力;WC)))截面塑性发展系数,取1.15;式为545[f[925。tWi)))净截面模量;式中D)))圆管外径;f)))钢材强度设计值。对于避雷针,在荷W)))多边形边长;载标准值作用下,其应力不宜大于80t)))钢管厚度;2N/mm。fa)))构件局部稳定强度设计值。2.2局部稳定2.3变形计算为保证钢管构件的局部稳定,5钢结构设计规避雷针属高柔结构,除需进行承载力计算外,尚范6要求圆管截面外径与壁厚之比不应超过100应进行正常使用下的变形验算。根
