塔架压杆的稳定承载力

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1、万方数据第42卷第3期2010年6月西安建筑科技大学报(自然科学版)J．Xi’allUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)V01．42No．3Jun．2010塔架压杆的稳定承载力陈绍蕃(西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室。陕西西安710055)摘要：首先探讨塔架主杆的屈曲承载力，着重阐述单角钢主杆绕平行轴届曲和以空间形式屈曲时扭转的效应，在分析现有资料的基础上提出计算长度系数的取值．然后聚焦于单角钢人字形斜杆，尤其是连接有辅助杆的斜杆．由于主斜杆和辅助

2、杆之间的相关是相互性的，后者需要前者提供端部位移约束．为此，推导出附加有效长度的计算公式．最后对国内外现行有关技术标准的缺点进行了评论．关键词：塔架；压杆；稳定承载力；等效长细比；约束相关性中图分类号：TU347文献标识码：A文章编号：1006-7930(2010)03-0305—10钢塔架广泛用于送电线路和通讯传播等工程．塔架结构属于空间桁架，由格构式的截锥体和棱柱体组成．位置在棱线上的杆件是主要承重构件，称为主杆．主杆之间的斜杆可以是单斜杆、十字交叉形、人字形及倒人字形体系．高度较大的塔架常在主杆和斜杆

3、之间及斜杆和斜杆之间设置再分式的辅助杆．此外，在塔架的横剖面上还设置横隔构件以保证结构几何不变性．由于塔架杆件大多采用单角钢，且各杆之间相互交接形式多样化，使压杆稳定计算较为复杂。时常需要结合具体构造方案用弹性稳定理论进行分析．文献[1]从相关屈曲的角度对交叉斜杆进行了分析，并提出设计计算方法的建议．本文则对主杆和人字斜杆的稳定承载力进行分析，包括有辅助杆的工况，并提出实用的计算长度系数的建议．桅杆结构属于拉线塔．本文的分析也适用于桅杆格构式杆身的压杆．1主杆的计算长度受压主杆的计算长度和所联系的两个侧面中

4、的腹杆体系有密切关系．可以区分三种工况：两个侧面具有共同的节点(图la)，两个侧面具有部分共同的节点(图1b)，和两个侧面没有共同节点(图lc)．第一种工况的主、杆长度，当各节间的长度和压力均相同时，显然是两个侧面的共同节间长度．第二种工况主杆在两个侧面内的节间长度不同，需要分别加以考虑．采用这种腹杆体系的原因，是使主杆角钢由绕最小轴(弱轴)屈曲转变为绕平行轴屈曲．这样处理会使它在弯曲屈曲的同时伴随有扭转．第三种工况更为复杂，屈曲时单角钢主杆同时绕两主轴弯曲并伴随有扭转，需要作为空间问题来处理．1．1共节点

5、的主杆(a)AB(b)(c)图1三种类型的塔架主杆Fig．1Threecategoriesoftowerlegmembers共节点的主杆只有一个计算长度，就是节间长度Z，如图1a所示．不过，在主杆各节间长度及压力差别较大的情况下，计算最不利节间的稳定性能时，可以考虑相邻节间对它的约束．文献[2]的图6．4b所给出的计算长度系数肛可供设计时采用．和计算长度户z相配合的是主杆截面的最小回转半径．当主杆为单角钢时，最小回转半径的轴线Y。垂直于对称轴(图2)，失稳时呈弯曲屈曲，不涉及扭转问题．收稿日期：2009—1

6、1-24修改稿日期：2010—04—12作者简介：陈绍蕃(1919一)．男。浙江海盐人．教授．主要从事钢结构基本性能研究．万方数据306西安建筑科技大学学报(自然科学版)第42卷塔架的腹杆体系为十字形或人字形，以及带有辅助杆时，只要两个侧面的节点完全相同，仍然只有一个计算长度．1．2部分共节点的主杆图1b中的主杆B，在AB侧面中的计算长度是节间长度Z。，和截面最小回转半径i妒配合使用．此杆在BC侧面中的计算长度则是该面内的节间长度z．由于AB面内斜杆的约束作用，与之配合的回转半径可以取与角钢肢平行的轴z(图

7、2)．以上是欧洲钢结构协会1976年手册提出的实用计算方法嘲，虽曾被广泛采用，还有必要进行进一步分析．问题之一是，计算AB面内的稳定时，截面的最小轴并非垂直于此平面，比照钢结构设计规范GB50017-2003(下文简称03规范)第5．3．1条对在斜方向弯曲屈曲的腹杆计算长度的规定。应该引进计算长度系数口=0．9．但是，图2角钢截面及轴线Fig．2Cross-sectionandaxesofanangle考虑到Zz为Z的一半。稳定承载力由BC面屈曲控制，不乘0．9系数并不影响计算结果．问题之二是，单角钢压杆绕

8、平行轴屈曲时会伴随有扭转，其影响需要考虑．同时，AB面内的斜杆为保证不致出平面失稳，需要主杆B对它提供支持，从而加重了主杆的任务．绕平行轴屈曲时考虑扭转因素，应按03规范第5．1．2条规定的换算长细比来计算，具体公式是(轴线改按图2符号)：当b／t≤0．691。，／b时护A，(1+秽)(1a)当b／t>O．691。，／b时A。=5．4b／t(1b)式中：b和t分别是角钢宽度和厚度(图2)；T是通过截面形心的平行轴