避雷针计算书

避雷针计算

一．设计条件：

1.计算依据

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《变电站建筑结构设计技术规定》NDGJ96-92

《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002

《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001（2006年版）

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2008

《变电构架设计手册》

2．独立避雷针荷载计算：H=35m，

第一段高度h1=7300mm,采用钢管Φ580/Φ490x10，平均直径Φ535，N=9.5 kN

第二段高度h2=7000mm,采用钢管Φ490/Φ390x8，平均直径Φ440，N=6 kN

第三段高度h3=7000mm,采用钢管Φ390/Φ290x7，平均直径Φ340，N=5 kN

第四段高度h4=7000mm,采用钢管Φ290/Φ190x6，平均直径Φ240，N=2.5 kN

第五段高度h5=2400mm,采用钢管Φ152x4，N=0.5 kN

第六段高度h6=1950mm,采用钢管Φ133x4，N=0.4 kN

第七段高度h7=1600mm,采用钢管Φ114x4，N=0.3 kN

第八段高度h5=1050mm,采用钢管Φ95x3，N=0.2 kN

按各段高度及外径求得加权平均外径为：

D=（7300×535+7000×440+7000×340+7000×240+2400×152+1950×133+1600×114+1050×95）÷(7300+7000×3+2400+1950+1600+1050)=339mm（实际取用364mm偏于安全）风荷载计算：

按《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）（2006版）查得ω0=0.60kN/m2，

风荷载标准值：ωk=βz.μs.μz.ω0

风振系数：单钢管柱(h>8m),βz=2.0

风压高度变化系数μz：h=35m

查《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）表7.2.1（B类）插值得：

μz=1.42+(1.56-1.42)×5÷(40-30)=1.49

风荷载体型系数μs：μzω0.d2=1.49×0.60×0.3642=0.118>0.015，取μs=+0.6

ωk=βz.μs.μz.ω0=2.0×0.6×1.49×0.60=1.073kN/m2

作用于各段钢管的风荷载标准值：

第一段钢管Φ580/Φ490x10，q1=ωk xD=1.073×0.535=0.574 kN/m

第二段钢管Φ490/Φ390x8，q2=ωk xD=1.073×0.44=0.472 kN/m

第三段钢管Φ390/Φ290x8，q3=ωk xD=1.073×0.34=0.365kN/m

第四段钢管Φ290/Φ190x6，q4=ωk xD=1.073×0.24=0.258 kN/m

第五段钢管Φ152x4，q5=ωk xD=1.073×0.152=0.163 kN/m

第六段钢管Φ133x4，q6=ωk xD=1.073×0.133=0.143 kN/m

第七段钢管Φ114x4，q7=ωk xD=1.073×0.114=0.122 kN/m

第八段钢管Φ95x3，q8=ωk xD=1.073×0.095=0.102 kN/m

二、内力分析

各段钢管底风荷载标准值：

1）剪力

第八段钢管Q k8=0.102×1.05=0.107 kN

第七段钢管Q k7=0.107+0.122×1.60=0.107+0.195=0.302 kN

第六段钢管Q k6=0.302+0.143×1.95=0.302+0.279=0.581 kN

第五段钢管Q k5=0.581+0.163×2.40=0.581+0.391=0.972 kN

第四段钢管Q k4=0.972+0.258×7=0.972+1.806=2.778 kN

第三段钢管Q k3=2.778+0.365×7=2.778+2.555=5.333 kN

第二段钢管Q k2=5.333+0.472×7=5.333+3.304=8.637 kN

第一段钢管Q k1=8.637+0.574×7.3=8.637+4.19=12.827 kN

2）弯矩

第八段钢管M k8=0.5×1.05×0.107=0.056 kNm

第七段钢管M k7=0.056+0.107×1.6+0.5×1.6×0.195=0.056+0.171+0.156=0.383 kNm 第六段钢管M k6=0.056+0.107×（1.6+1.95）+0.156+0.195×1.95+0.5×1.95×0.279

=0.056+0.38+0.156+0.38+0.272=1.244 kNm

第五段钢管M k5=0.056+0.107×（1.6+1.95+2.40）+0.156+0.195×（1.95+2.40）

+0.272+0.279×2.40+0.5×2.4×0.391

=0.056+0.637+0.156+0.85+0.272+0.67+0.469=3.574 kNm 第四段钢管M k4=0.056+0.107×（1.6+1.95+2.40+7）+0.156+0.195×（1.95+2.40+7）+0.272+0.279×(2.40+7)+ 0.469+0.391×7+0.5×7×1.806

=0.056+1.386+0.156+2.213+0.272+2.623+0.469+2.734+6.321

=16.23 kNm

第三段钢管M k3=0.056+0.107×（1.6+1.95+2.40+7+7）+0.156+0.195×（1.95+2.40+7+7）

+0.272+0.279×(2.40+7+7)+ 0.469+0.391×（7+7）+6.321+1.806×7+0.5

×7×2.555

=0.056+2.135+0.156+3.578+0.272+4.576+0.469+5.474+6.321+12.642+8.943

=44.622 kNm

第二段钢管M k2=0.056+0.107×（1.6+1.95+2.40+7+7+7）+0.156+0.195×（1.95+2.40+7+7+7）

+0.272+0.279×(2.40+7+7+7)+ 0.469+0.391×（7+7+7）+6.321+1.806×

(7+7)+8.943+2.555×7+0.5×7×3.304

=0.056+2.884+0.156+4.943+0.272+6.529+0.469+8.211+6.321+25.284+8.943+17.885+11.564

=95.517 kNm

第一段钢管M k1=0.056+0.107×（1.6+1.95+2.40+7+7+7+7.3）+0.156+0.195×

（1.95+2.40+7+7+7+7.3）+0.272+0.279×(2.40+7+7+7+7.3)+ 0.469+0.391×

（7+7+7+7.3）+6.321+1.806×(7+7+7.3)+8.943+2.555×（7+7.3）+11.564+3.304

×7.3+0.5×7.3×4.19

=0.056+3.665+0.156+6.367+0.272+8.565+0.469+11.065+6.321+38.468+8.943+36.537

+11.564+24.119+15.294

=171.862 kNm

3）轴力

第八段钢管N k8=0.2kN

第七段钢管N k7=0.2+0.3=0.5kN

第六段钢管N k6=0.5+0.4=0.9kN

第五段钢管N k5=0.9+0.5=1.4kN

第四段钢管N k4=1.4+2.5=3.9kN

第三段钢管N k3=3.9+5=8.9kN

第二段钢管N k2=8.9+6=14.9kN

第一段钢管N k1=14.9+9.5=24.4kN

三、钢管截面特性计算（按平均截面计算）

第一段钢管Φ580/Φ490x10, 平均直径Φ535的截面特性