输电铁塔中轴心受压杆件的计算长度取值优化.pdf

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1、2015年5月建材与装饰电力建设输电铁塔中轴心受压杆件的计算长度取值优化宋启明（福建永福铁塔技术开发有限公司福建福州350001）摘要：本文分析了输电铁塔轴心受压杆件的计算长度以及长细比对稳定强度的影响，通过计算对比不同材质轴心压杆的承载力与强度的关系，得出不同材质各种规格角钢的经济合理计算长度及长细比取值。关键词：轴心压杆；强度；稳定；承载力；长细比中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）18-0183-021引言由于输电铁塔结构的特殊性，目前绝大多数都是采用

2、空间桁架体系进行分析计算的，通过大量的工程计算分析可知，对于轴心受压杆件，基本上是由其稳定强度控制的。杆件的失稳是由于杆件屈曲突然失去稳定平衡而垮掉的，其材料的应力值一般达不到材料的抗压设计强度，由于失稳破坏是一种没有预兆的，完全是由于杆件的变形突然失去稳定平衡而失效的，所以失稳破坏常常造成比较严重的后果。本文旨在分析对于不同材质不同规格的角钢在轴心受压状态下，通过分段长度的合理取值，充分发挥钢材的抗压强度性能，使其稳定强度与抗压强度基本相当，达到设计的合理与经济性。2杆件强度计算方法图1不同材质

3、角钢随长度增加承载力下降图<一>对于轴心受压构件，DL/T5154-2012[1]规定强度计算方法如下：N/An臆m·f式中：N-为轴心压力设计值；An-为构件的净截面面积；m-为构件的强度折减系数，与构件连接两端的约束及偏心有关；f-为材料的设计强度。同时，DL/T5154-2012[1]规定轴心受压构件的稳定计算公式为：N/（准A）臆mN·f式中：准-为轴心受压构件稳定系数；mN-为压杆稳定强度折减系数，根据翼缘板自由外伸宽度b与厚度t之比计算确定，当b臆（b）=202时，m=1.0；当202

4、约b臆263时，mN=图2不同材质角钢随长度增加承载力下降<二>ttlimNt姨f姨f姨f杆的承载力都是逐步下降的。强度越高，下降的速度越快，当长b/t1.677-0.677·。度大于4.0m后各种材质的角钢承载力基本相同。这主要是由于，（b/t）lim在杆件计算长度较小的时候，Q420高强钢的稳定强度比其他较3计算分析比较低材质的压杆稳定强度有明显的提高，随着杆件强度的增加，这输电铁塔结构是按空间桁架体系进行分析计算的，其中的轴种稳定强度的提高随即减小，直至消失。Q420屈服强度比Q345心受压

5、杆件一般不考虑弯矩的影响，可按细长的弹性压杆来分屈服强度高20%左右，但承载力的提高则从18%左右开始逐渐析计算，即按照上面的公式进行强度和稳定的计算。一般而言，下降。即强度越高，稳定系数降低得越快，稳定强度也相应的下受压杆件的稳定是保证结构整体安全的控制条件，在设计中，总降更快。是通过布置各种支撑杆件以减少主材的计算长度，尽量使其稳通过以上分析可知，不同材质的钢材在相应的计算长度范围定强度能与其受压强度相当，充分发挥材料的特性，达到经济合内，其稳定强度与抗压强度是基本相当的，可充分发挥材料的性理

6、的设计。能。钢材的屈服强度越高，随着杆件计算长度的增加，其稳定强图1和图2的曲线分别表示了不同材质L140伊10与L200伊度衰减得更快。因此，实际应用中不能一味的追求材料的强度，20角钢随长度增加承载力下降变化关系。如何通过合理的优化布置，尽量减小轴心压杆的计算长度，提高从图1~2中可以看出，随着长度的增加，各种材质的轴心压其稳定承载力是十分重要的。这与文献[2]的结论是一致的。·183·电力建设建材与装饰2015年5月同样的问题也可通过长细比来控制角钢的使用情况，图3和的。因此，实际设计中一般

7、主材与斜材采用不同强度等级的钢图4分别为不同材质L140伊10与L200伊20角钢随长细比增加承材，塔身主材的长细比姿宜控制在40~80之间；而斜材的长细比载力变化关系图。姿则应在100~200之间。综上所述，对于不同材质、不同规格的角钢都有一个比较合理的理论计算长度，能使材料强度比较充分的发挥。本文对实际设计中常用做主材（轴心压杆）的Q420与Q345角钢进行计算归纳，按照稳定强度与抗压强度基本相当的原则来取计算长度，作为实际规划设计时参考，结果如表1所示。表1不同材质常用角钢的理论最优计算长度

8、角钢规格80伊680伊790伊690伊790伊8100伊7100伊8110伊8长度（Q345，m）1.001.001.001.101.101.101.151.15长度（Q420，m）-------0.90角钢规格110伊10125伊8125伊10125伊12140伊10140伊12160伊10160伊12长度（Q345，m）1.150.901.251.251.251.300.601.38图3不同材质角钢随长细比增加承载力下降图<一>长度（Q420，m）1.100.501.101.1