偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议
浅谈输电线路杆塔设计的相关问题介绍
浅谈输电线路杆塔设计的相关问题介绍作者：李巧慧来源：《机电一体化》2014年第01期【摘要】近年来，随着我们电网建设的不断加强，输电线路杆塔得到了前所未有的发展，在电网建设中，杆塔作为架空高压输电线路的重要组成部分，其设计质量的好坏直接影响线路的经济性和可靠性。
为全面提升输电线路安全运行水平和杆塔结构稳定性，进一步开展线路杆塔结构的创新研究势在必行。
【关键词】输电线路；杆塔结构；设计1 输电线路杆塔的概述输电线路杆塔是在架空输电线路中用来支撑输电线路的支撑物。
输电线路杆塔多由钢材或钢筋混凝土制成，是架空输电线路的主要支撑结构。
输电线路杆塔按使用材料分为角钢塔、钢管杆、钢管塔和钢筋混凝土杆。
其中高压输电线路杆塔中最常见的是角钢塔，其优点是坚固、可靠，使用周期长；缺点是钢材消耗大、造价高、施工工艺较复杂。
本文仅介绍角钢塔结构设计中的一些体会，仅供参考。
2 输电线路杆塔的设计2.1 输电线路杆塔结构设计的计算方法计算方法是提高和体现铁塔设计水平的重要条件。
从过去手算惯用的假定杆塔结构型式为静定的平面桁架分析方法，到现在多用的《多接腿铁塔满应力设计、验算程序》软件计算，就可以直接用空间迭代计算方法按照空间超静定桁架进行计算了，这个软件计算的主要特点是：（1）可快速建立建模，根据实际建立有效的力学模型；（2）可自动判断和设置受力杆件的计算参数。
如：杆件计算长度，计算长细比，稳定系数等；（3）满应力计算，可以验算得出每个工况的杆件内力，也可自动迭代优化选材。
（4）即可以计算单基塔，也可以是多接腿塔型，以及长短腿，由程序自动更换接腿，不同的接腿与本体结合到一起就构成了新塔。
（5）根据设计条件自动计算各种工况下的集中荷载。
（6）可进行纯补助才的选材计算或验算。
2.2 杆塔结构杆件的布置在铁塔开始设计之前，结构人员必须与电气人员密切配合，领会电气人员的意图和目的，在满足电气要求的前提下，杆件布置力求做到主材传力清晰，构造力求简单，杆件准线尽可能交于一点，减少偏心。
杆塔受力分析(2009.09.21)
(2-11)
(2-12)
K=1.15；冰厚b=15mm时，K=1.225；
安装时，垂直荷载还应包括工人、工具和附件质量。
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （2）导线、避雷线的风荷载W： 无冰时： W1=g4SLh· cosα/2+PJ1 覆冰时： W1=g5SLh· cosα/2+PJ2 式中 α——线路转角0； PJ1——无冰时绝缘子串风压， PJ1=n(v/25)2η，N； n——每串绝缘子个数； η——屏蔽系数，绝缘子串为单串时取1.0，双串 时取1.5； PJ2——覆冰时绝缘子串风压， PJ2=n(v/25)2，N；
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： ψ——试验系数，当主材为单肢构件时取1.1，当主材 为组合构件时，取1.2。 对高杆杆身的风荷载应分段进行计算，以离地面 15m高度为基准，按不同高度分风压高度增大系数K2， K2值取下表所列数值；而导线、避雷线的曲荷载则应 按其平均高度考虑，配电线路架空线的平均高度一般 取10m。
F η 0.1 1.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0
0.85 0.66 0.50 0.33 0.15 0.15
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： F——杆身构件侧面（或正面）的投影面积，m2，对 于电杆杆身：F=h〔（D1+D2）/2〕，对塔身： F=K1h〔（b1+b2）/2〕； D1、D2——电杆计算风压段的梢径和根径，m,锥度为 1/75锥形杆，D2=D1+h/75； b1、b2——塔身计算风压段内侧面桁架（或正面桁 架）的上宽和下宽，m； K1——铁塔构架的填充系数，窄塔身和塔头一般取 0.2-0.3宽塔身一般取0.15-0.2，但考虑到 节点板挡风面积的影响，应乘以风压增大系 数，则窄塔身取1.2，宽塔身取1.1；
跨越钢管塔设计中的若干问题分析
跨越钢管塔设计中的若干问题分析摘要：本文结合某大跨越塔探讨了跨越钢管塔设计中的问题。
关键词：跨越钢管塔；承载力；偏心弯矩中图分类号： s61 文献标识码： a 文章编号：1.概况某大跨越塔跨越最大基准设计风速为高45m/s(离地面10m)。
导线型号为2×ktacsr/est-720，架空地线一侧选用铝包钢线jlb1b-100，另一侧兼作通信通道采用光纤复合架空地线opgw-290。
基于安全可靠、美观实用、节省造价的原则，结合方便施工、可靠运行等方面的考虑，经过多种方案比较，最后确定了采用自立式钢管塔方案。
下面就该大跨越钢管塔设计中的关键技术问题作详细分析。
2.杆件断面型式的确定本大跨越塔高215.5m，基准设计风速又高达45m/s，按以往工程经验，200m以上的大跨越塔塔身风荷载约占总荷载的70% 以上。
降低塔身风荷载是大跨越塔结构设计首要考虑的问题。
目前国内外200m以上的大跨越塔构件形式主要有格构式角钢和钢管两种。
比较而言，钢管具有构件体型系数小、回转半径大和抗失稳能力强等特性，比角钢更具优势。
格构式角钢和钢管两种方案计算比较结果见表1。
可见，钢管方案比角钢方案节省钢材约43.3%，基础上拔力少约19.2%，基础下压力少约31.5%，钢管方案优势明显。
3.管径与壁厚的确定经过计算比较，跨越塔的最大钢管规格用q345bф1580×30，塔身最轻。
但现行《钢结构设计规范》(gb 50017-2003)第10.1.3条规定，热加工管材和冷成型管材不应采用屈服强度超过345mpa以及屈强比fy/fu >0.88的钢材，且钢管壁厚不宜大于25mm。
按此规定，塔身变坡以下的钢管规格就要用到q345bф1790×25，这不仅加大了加工、镀锌及施工的难度，也使塔重和基础受力增大。
再查阅《钢结构设计规范》的条文说明，上述条文对板厚的限制是限于国内加工能力问题。
参考国外相关规范，欧洲规范虽然也有类似的规定，但却是为了防止层状撕裂，只要材料具有较好的z向性能，也可不受限制。
偏心支撑钢框架性能介绍与设计要点
偏心支撑钢框架性能介绍与设计要点摘要：本文对偏心支撑钢框架的抗震性能进行了简单的介绍，比较了不同的偏心支撑的形式，并说明各种形式的优缺点。
然后对偏心支撑钢框架消能梁段的设计方法进行了介绍，并为实际设计中采用这种支撑形式的结构提出了设计建议。
关键词：偏心支撑钢框架；性能；设计Abstract: This paper take a simple introduction to the seismic performance of eccentrically braced steel frame, compare different eccentric support in the form, and explain the advantages and disadvantages of various forms. Beam segments of the energy dissipation of eccentrically braced steel frame design method were introduced and the proposed design for the actual design of the structure of this support in the form of recommendations.Keywords: eccentrically braced steel frame; performance; design1.偏心支撑钢框架性能简介偏心支撑钢框架是近二十年发展起来的、并在抗震设防八度及以上的地震区的钢结构建筑中得到较多的应用。
它是在构造上使支撑至少有一端偏离梁和柱的轴线交点而与梁相交，另一端可在梁柱交点处进行连接，或偏离另一根支撑斜杆一端长度与梁相连，这样就在支撑斜杆杆端与柱子之间或者两根支撑斜杆的杆端之间构成了消能梁段。
如图1所示，为常见的几种偏心支撑的类型和消能梁段的构成。
超高层建筑大偏心梁柱节点抗震设计
1.1 塔楼大偏心梁柱节点抗震设计1.1.1 大偏心梁柱节点受剪承载力计算方法本工程由于柱截面较大，外框梁跨度较小，截面尺寸较小且齐柱边布置，导致梁柱偏心较大（大于0.25倍柱宽）。
根据参考文献相关的试验结果分析认为，梁柱节点核芯区的剪力主要由混凝土和箍筋形成的斜压杆、桁架和约束机构承担，偏心节点核芯区剪应力分布不均匀，导致远离偏心一侧的截面强度没有得到充分发挥，相当于减少了节点核芯区的有效抗剪面积，可引入与偏心距相关的有效截面宽度bj 来反映承载力的降低。
目前，中国规范对偏心节点的有效宽度的计算公式主要取决于梁和柱截面尺寸 ， 未能直接反映梁柱偏心距的影响 ，且对偏心距e>bc/4（bc 为柱截面高度）的情况未能给出相应的计算方法。
国内外学者对此进行了相关研究，其成果可供大偏心梁柱节点设计参考。
1.1.1.1 胡庆昌教授建议[文献1]参考胡庆昌教授著作《建筑结构抗震减震与连续倒塌控制》（2007），建议大偏心梁柱节点受剪承载力计算仍可采用现行规范公式进行计算。
其中，梁柱大偏心节点的有效受剪截面宽度bj 可按以下取值：c j b c c j b c0.25=0.250.25=0.5x h b b x h x h b b h <++≥+时，时，同时，节点核芯区有效面积内配箍应满足受剪承载力要求，同时在有效面积以外的柱截面配箍不宜小于《建筑抗震设计规范》（GB5011-2010）中第6.3.10条的要求：框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按本章6.3.7条采用；一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10和0.08，且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％和0.4％。
柱剪跨比不大于2的框架节点核芯区，体积配箍率不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍率。
1.1.1.2 柳炳康教授建议[文献2]合肥工业大学柳炳康教授在其论文《钢筋混凝土框架梁柱偏心节点抗震性能的试验研究》中，通过4榀钢筋混凝土框架偏心节点在低周反复荷载作用下的试验，探讨了梁柱偏心对框架节点的抗剪强度的影响，以了解不同偏心距下节点的延性及耗能能力，提出了节点有效抗剪面积的计算方法，并将试验值与计算值进行了比较，结果表明两者吻合较好。
浅析输电钢管铁塔应用
浅析输电钢管铁塔应用郑维权（云南省电力设计院，昆明，650011）摘要：本文通过对输电钢管铁塔的优越性研究，利用现行铁塔通用设计软件对其进行优化设计，并分别从重量、造价等来分析钢管塔的优越性，对钢管塔的应用、推广及降低工程造价具有实际意义。
关键词：钢管塔应用造价中图分类号：TM726.1文献标识码：A 文章编号：1672—7355（2012）10—0165—011构件受力分析自立式铁塔属于空间桁架，为超静定空间体系，目前通常采用杆系有限元法的计算程序计算铁塔的内力。
计算时认为所有杆件都是二力杆，不是受轴向拉力，就是受轴向压力，没有弯矩，节点都是理想铰。
对于再分式腹杆。
都假定为零杆，只起减少塔柱或主腹杆计算长度的作用。
根据规范，对于轴心受力构件强度计算如下：NAmfn/ 对于偏心连接钢管构件的强度折减系数m取0.85，而对于单肢连接的角钢构件（肢宽＞40mm）的m取0.7，也就是说对于强度控制的偏心受力构件，在截面面积和材质相同的情况下，钢管要比角钢构件承载能力高21.4%。
轴心受压构件的稳定计算如下：AmfN N/( ) ，轴心受压构件稳定系数是由构件的长细比K 查表所得，结构用无缝钢管属于a 类截面构件，角钢构件属于b类截面构件，在相同长细比的情况下，a类截面的稳定系数高于b类截面的稳定系数，并且，长细比与稳定系数成反比。
由公式KKL/r0 ，其中r为回转半径，可以得出，在相同计算长度的情况下，r越大，则长细比K 越小，铁塔轴心受压构件稳定系数越大，其承载能力也就越高。
对于自力式铁塔稳定控制的受力构件，在截面面积、计算长度和材质相同的情况下，钢管要比角钢构件承载能力高10%到60%左右。
2实例铁塔验证在钢管塔的设计中，去除了塔身斜材的再分式腹杆。
增加了塔身主材与斜材的计算长度，减少了塔身风荷载的受风面积，并加大了腿部主材、斜材的计算长度，减少了一定量的辅材。
在此基础上，优化了塔头与隔面的布置。
技术讨论钢构件偏心连接对整体结构的影响分析
技术讨论钢构件偏心连接对整体结构的影响分析在多高层钢结构体系中，框架+支撑（钢板墙）结构体系应用较多。
为了外墙或内墙墙面齐平的需要，钢梁和支撑的一个表面常与柱边平齐，而不是与柱的轴线对中。
目前混凝土梁相对于柱构件的偏心影响，已经为广大设计人员所熟知，并且《高层建筑混凝土结构技术规程》给出了梁轴线偏离柱轴线时的构造要求。
对于钢框架+支撑体系，钢梁及支撑（钢板墙）构件对柱轴线产生的偏心对整体结构有何影响，目前相关文献较少，比如说，构件偏心产生的不利效应是否会逐层累积？本文从力学分析、有限元验证两个方面，探讨偏轴梁和支撑对整体结构内力和侧移的影响。
1 构件偏心连接对柱受力影响的力学分析1.1 构件偏心对柱产生的附加内力图1给出了梁、支撑对柱偏心的计算模型。
图1(a)为梁、支撑与柱的平面图，图1(b)为力学分析图，给出了参考坐标系。
图1 偏轴梁、支撑与柱的计算模型梁和支撑的轴线位于yz平面内，梁与支撑轴线的交点沿x向与柱轴线的偏轴距离为e。
在yz平面内梁和支撑有如下内力：偏轴梁的轴力与剪力可以表示为N BY、V BZ，偏轴支撑的轴力及其在y、z方向的分量可以表示为N R、N RY、N RZ。
梁轴力N BY和支撑轴力水平分量N RY之和对柱的作用表现为xy平面内的扭矩T Z，梁剪力V BZ和支撑轴力的竖向分量N RZ之和对柱的作用表现为xz平面内的弯矩M Y。
T Z和M Y可以表达为：1.2 偏心弯矩的耗散梁与支撑对柱产生的扭矩T Z作用在楼层平面内，由楼板、梁和柱按刚度比例一起承担。
由于楼板面内刚性较大，该扭矩在梁柱构件内分配较小，对梁柱构件影响不大。
梁与支撑对柱产生的弯矩M Y由xz 平面内与节点相连的各杆件按线刚度分配，如图2所示。
设上下柱的线刚度为i c1、i c2，左右梁的线刚度为i b1、i b2，则在节点处柱和梁分配到的偏轴弯矩可以表示为：易知，柱传递到另一端的偏心弯矩为1/2M ci，该弯矩再继续分配下传，数值已经很小了。
负偏心对钢管-插板K型节点承载力的影响
ｉ ｅ ａ ｔｏｎ ｒ ｌ ｔｏｎ ｈｉ ｅ ｅ ｐ ｏｐ ｓ ｄ Ｉ ｓ ｓ ｗ ｎ ｔ ｔ ｔ ｏ ｓ ｌｆ ｍ ｕｌ ｓ ｔ ｏ ｅ ｉａ ｎｄ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｎｔ ｒ ｃ ｉ — ｅ ａ ｉ ｓ ｐｓ ｗ ｒ ｒ ｏ ｅ ． ｔｉ ｈｏ ｈａ ｈｅ ｐｒ ｐｏ ａ ｏｒ ａ ｈａ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌａ ｒ ｃ ｉａ ｓｇ ｆｃ ｎｃ ｏｒｄｅ ｉ ｎ ｂｅ ａ ｓ ｆｃ ｍ ｐａ ａ ｉ ｉｈ ｅ ｅ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｎｉｉ ａ ｅ ｆ ｓ ｇ ｃ ｕ ｅ ｏ ｏ ｒ ｔｏｎ ｗ ｔ ｘｐ ｒｍ ｎｔ ｔｏ ．
Ｅｆ ｅ ｔ ｆ Ｅｃ ｅ ｔ ｉ ｉｙ ｏ ｈ ｔｍ ａ ｅ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｆ ｃ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｃ ｔ ｎ ｔ ｅ Ｕｌｉ ｔ ｔ ｅ ｇ ｈ
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ｐ ａｅ ｕ ｊｃｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒｃ ｏ ｃ ｉ ｉｖ ｓｉ ａｅ ． Ｎｏ — ｉ ｅ ｓｏ ａｉｅ ｕ ｔ ａｅ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｌｔ ｓ ｂ ｅ ｔｄ ｏ ｃ ｅ ｔｉ ｆ ｒｅ ｓ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｎ ｄｍ ｎ ｉｎ ｌ ｄ ｌｉ ｔ ｓｒ ｎ ｔ ｉｔ ｒ ｃｉｎ ｚ ｍ
加 强板 钢 管插板 连接 的 Ｋ 型节 点的 主管 轴 力、 管管壁 弯矩 和剪 力三 者之 间的相 互 关 系， 主 并利 用有
偏心塔楼结构设计分析
偏心塔楼结构设计分析摘要：本文以某偏心塔楼为例，介绍了该工程的特点、超限情况、基于性能的抗震设计目标,并对结构的关键部位进行了细部分析,使结构满足抗震性能目标要求。
综合分析表明,通过合理的结构布置及加强措施,保证结构具有足够的安全能力。
关键词：偏心塔楼；建筑；结构设计；1工程概况某塔楼项目整个地块呈方形,总用地面积65206m2,总建筑面积290050.85m2。
西南侧为浦口大道,城市快速路,西北侧隔着东方红河,与迎江河相望。
该项目整体设置2层地下室,地下2层为人防地下室。
上部由一栋16层的商业主楼、一栋3层商业裙房、一栋4层停车楼、一栋高层酒店、一栋高层办公楼及一栋多层办公楼组成。
地面以上酒店、办公楼、停车楼与商业楼之间设置抗震缝,分为各自独立的抗震单元。
图1为建筑整体效果图。
“L”形商业主楼中间设置一道抗震缝,分为左右两个单体,图中红线圈出范围为右单体。
右单体与北侧多层商业裙房连成整体进行设计。
塔楼与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长的20%,为塔楼偏置建筑。
该楼底部长约135m,宽约62.98m,2层地下室,地上裙房3层,裙房屋面高度为18.0m；塔楼13层,塔楼屋面高度为72.4m。
图1建筑整体效果2结构布置本工程采用框架-剪力墙结构,高度为72.4m,满足A级最大适用高度120m的限值。
本工程单塔与大底盘的质心偏心距分别为X向33.4%,Y向13.7%；部分楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2,最大为1.38；部分构件由于建筑功能要求,局部个别竖向构件存在转换,为含1项特别不规则和2项一般不规则超限高层建筑结构。
3基础形式本工程设2层地下室,室外地面标高为-0.15,地下室底板顶面标高为-10.15,底板厚500mm,设计基础埋置深度为10.50m,满足规范基础埋置深度要求。
采用桩基+防水板基础,桩基设计等级为甲级。
根据上部结构荷载及地质条件,其中商业主楼选用700mm直径钻孔灌注桩,以5-2层中风化泥质粉砂岩为桩端持力层（frk=4210kPa）,桩端进入持力层1.0m,有效桩长42m～44m,桩身混凝土强度等级为C40,单桩抗压承载力特征值Ra＝3700kN；商业裙房选用700mm直径钻孔灌注桩,抗压兼抗拔,桩长约32m,以3-2层粉质黏土夹粉土层为桩端持力层,桩身混凝土强度等级为C30,单桩抗压承载力特征值Ra＝1500kN,抗拔承载力特征值Ra＝1000kN。
偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策
偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策随着城市化进程的不息加速，高层建筑的兴起让偏心支撑钢框架结构在工程实践中得到了广泛应用。
然而，循环荷载作用下偏心支撑钢框架容易发生破坏，引发了人们对其破坏机理和抗震设计对策的高度关注。
本文将探讨偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理，并提出相应的抗震设计对策。
偏心支撑钢框架结构受到的主要荷载是垂直荷载和水平荷载。
垂直荷载产生的主要是重力作用，而水平荷载则是地震作用引起的。
地震作用是导致偏心支撑钢框架结构破坏的主要原因。
在地震作用下，偏心支撑钢框架结构受到的剪力和弯矩作用集中在支撑柱和偏心支撑连梁上，这就导致了柱和连梁的受力不匀称，容易产生破坏。
在循环荷载作用下，偏心支撑钢框架结构的破坏机理主要源于两个方面。
起首，钢材的降伏和屈服导致了其刚度和强度的下降。
当钢材的屈服点被超过后，其反抗外荷载的能力将大大降低，从而引发结构的塑性变形和破坏。
其次，偏心支撑钢框架结构的刚度不足也是破坏的重要原因。
当地震作用作用于结构时，由于刚度不够，结构会发生明显的位移，从而造成结构的破坏。
在抗震设计方面，为了提高偏心支撑钢框架结构的抗震能力，需要实行一系列的对策。
起首，应增加结构的刚度，提高结构的抗震性能。
可以通过增加框架的构件尺寸、增加框架的截面面积和增加框架的毗连点数等方式来提高结构的刚度。
其次，应进行合理的构造设计，以提高结构的承载能力。
通过增加水平及纵向抗震支撑、接受钢板剪力墙和设置混凝土核芯等手段，可以提高结构的抗震性能。
此外，还应加强结构的耐久性，增加结构的延性和韧性，并合理安置剪力墙、防止结构产生局部滑移等，从而增强结构的抗震性能。
综上所述，偏心支撑钢框架在循环荷载作用下容易发生破坏。
探究其破坏机理对于提高结构的抗震能力具有重要意义。
通过增加结构的刚度、进行合理的构造设计、加强结构的耐久性等一系列抗震设计对策，可以有效提高偏心支撑钢框架结构的抗震性能。
设计偏心结构要注意的问题与方法
设计偏心结构要注意的问题与方法设计偏心结构要注意的问题与方法摘要：偏心支撑结构在世界范围内主要应用于不规则建筑的抗震上，在我国的使用还不多，本文主要对这种支撑结构的影响因素进行了分析，就偏心结构设计要注意的问题与方法提出了相应的建议。
关键词: 设计；偏心结构；方法引言近年来，我国建筑水平提高很快，高层建筑也是越来越多，这些高层建筑不但层数多，而且为了追求美观的需要，往往结构多样，很多都不规则。
如北京的国际宾馆、昆仑饭店、长城饭店，上海的华亭宾馆、希尔顿饭店，深圳的发展中心等，都是不规则结构的代表性建筑。
在抗震设计中，不规则结构存在的主要危害有下面这些。
第一，单纯就几何学而言，不对称往往会引起质心与刚心之间的偏心，导致结构有较大扭转。
第二，不对称性往往会导致应力集中，使结构在受到较大的水平力(如地震力)时应力集中的部位发生严重破坏。
偏心支撑框架是一种比较理想而经济的结构形式。
它的支撑至少有一端偏离梁柱节点，直接连在梁上。
则偏离梁柱节点一侧的支撑与梁柱节点之间的那段梁我们就称为耗能连梁。
这种形式的框架较好地结合了抗弯框架和中心支撑框架的长处。
与抗弯框架相比，它每层加有支撑，具有更大的抗侧刚度及极限承载力。
与中心支撑框架相比，它在支撑的一端有耗能连梁，在大震作用下，耗能连梁在较大剪力作用下，先发生剪切屈服，从而保证支撑的稳定，使得结构的延性好，滞回环稳定，具有良好的耗能能力。
近年来，偏心支撑框架由于其固有的优良抗震性能，在美国的高烈度地震区，已被数十栋高层建筑采用作为主要抗震结构。
1偏心支撑的分类根据耗能梁段的屈服机制,可将耗能梁段分为剪切型、弯剪混合型和弯曲型,主要区别在于耗能梁段的长度e。
研究结果表明:当耗能梁段长度较小时,即e≤1.6MPVP时,截面剪力首先达到屈服剪力,形成剪切塑性铰,截面弯矩小于翼缘屈服弯矩,此时的耗能梁段为剪切;当e≥2.6MPVP时,截面弯矩首先达到翼缘的屈服弯矩,剪力还没有达到屈服剪力,此时为弯曲型;当1.6MPVP≤e≤2.6MPVP时,则介于两者之间,为弯剪混合型,简称弯剪型。
钢管塔优化设计分析
钢管塔优化设计分析摘要：高压架空线路是电力系统中电能传输、交换、调节和分配的主要环节，是组成电力系统必不可少的重要组成部分。
通过高压架空输电线路可以进行电力系统间的联网，提高系统的稳定性、可靠性以及能动性，使各种能源能够得到充分合理地使用。
本文主要针对钢管塔优化设计进行分析。
关键词：钢管塔；优化；设计引言近年来，长期以来被广泛使用的钢筋混凝土杆有逐渐地被高压输电塔所替代的趋势，这是一个符合时代变化发展的要求，也是目前发达国家的发展现状情况。
一、塔头布置优化设计双回路塔的导线排列方式主要分为垂直排列和三角排列两种。
国内的同塔双回路铁塔，除大跨越塔为了减少塔高，三相导线采用三角排列外，一般线路多采用三相导线垂直排列的方式。
垂直排列的线路，由于线路走廊较小、回路明确、结构简单、传力清晰、施工和检修较为方便，在国内大量使用，同时也积累了丰富的运行经验。
因此本工程导线采用垂直排列方式。
根据不同绝缘子串型式，分别绘制塔头间隙圆，塔头布置主要有四种方式：III（鼓型）、IVI（双曲线型）、VIV（鼓型）、VVV（鼓型）。
本工程线路覆冰厚度5mm，根据《110~750kV 架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）规定，本次相邻上下层导线间、导地线间水平偏移最小取0.5m。
各种塔头布置方式见图1。
图1不同塔头布置方式各塔型方案走廊及重量对比见表1，杆塔重量按39m统计。
表1各塔型方案走廊及塔重对比表由图1可知，上述四种布置方式，塔头高度均为16.0m。
从走廊宽度来看，根据表1，III塔头型式所需走廊宽度最大，导线投影宽度达到9.0m，VIV与VVV布置方式投影宽度一样，所需走廊宽度均较小，IVI方式走廊最小。
从塔重指标来看，III方式因横担长度最短（力矩相对较小），塔头高度最小，重量最轻，VVV方式重量最大，而IVI方式相对较轻。
从电气指标来看，IVI方式因其中相导线缩进布置，能有效地提高防雷电绕击的能力。
芯钢管连接的钢管混凝土节点偏压承载力
收稿日期:2005-04-20基金项目:陕西省自然科学基金项目(2001c 07);中港第一航务局第四工程公司合作项目作者简介:王毅红(1955-),女,山东烟台人,教授.第26卷 第2期2006年3月长安大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fC h a n g 'a nU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )V o l .26 N o .2M a r .2006文章编号:1671-8879(2006)02-0061-04芯钢管连接的钢管混凝土节点偏压承载力王毅红1,傅鹏斌1,毛元平2(1.长安大学建筑工程学院,陕西西安710061;2.中港第一航务局第四工程公司,天津300456)摘 要:为研究芯钢管连接的钢管混凝土梁柱节点偏心受压承载力的计算方法,应用节点试验和有限元方法对节点承载力进行了分析,表明节点承载力主要由芯钢管混凝土和芯钢管外的环形钢筋混凝土共同承受。
根据塑性理论的下限定理,推导出芯钢管混凝土和节点区环形钢筋混凝土的弯矩轴力相关曲线,并对曲线进行了简化。
采用叠加原理将芯钢管混凝土和节点区环形混凝土的承载力叠加得到节点偏心受压时极限承载力,给出节点偏于安全的偏压承载力的计算公式,公式中给出考虑芯钢管混凝土受外围环形钢筋混凝土约束后的承载力提高系数k 。
以35层商住楼钢管混凝土结构实际工程为算例,介绍了节点偏心受压承载力公式的应用方法。
关键词:结构工程;钢管混凝土;节点;偏心受压;芯钢管;承载力;约束混凝土中图分类号:T U 392.3 文献标识码:AB e a r i n gC a p a c i t y of J o i n tw i t hC o r e S t e e l T u b e i nC o n c r e t e F i l l e dS t e e l T u b u l a r u n d e rE c c e n t r i c a l l y Lo a d WA N G Y i -h o n g 1,F U P e n g -b i n 1,MA O Y u a n -p i n g2(1.S c h o o l o fC i v i l E n g i n e e r i n g ,C h a n g ’a nU n i v e r s i t y,X i ’a n710061,S h a a n x i ,C h i n a ;2.F o u r t hE n g i n e e r i n g C o m p a n y ,C h i n e s eF i r s tP o r tC o n s t r u c t i o nC o r p o r a t i o n ,T i a n j i n g 300456,C h i n a )A b s t r a c t :An e w m e t h o d i s p r e s e n t e d f o r c a l c u l a t i n g t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f jo i n t o fR Cb e a m s a n d c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e (C F S T )c o l u m n s u n d e r e c c e n t r i c a l l y l o a d .F i n i t e e l e m e n t a l a n a l y s i s a n d m o d e l t e s t s s h o wt h a t t h e c o n c r e t e f i l l e dc o r e s t e e l t u b ea n d t h e r i n g co n c r e t e s h a r e t h e f o r c e i n t h e j o i n t z o n e .B a s e do n t h e i n f e r i o r l i m i t t h e o r e mo f p l a s t i c i t y ,t h e c o r r e l a t e d c u r v e s o f t h e c o n -c r e t e f i l l e d c o r e s t e e l t u b e a n d t h e r i n g c o n c r e t eb e t w e e nt h em o m e n t a n d t h ea x i a l f o r c ea r ed e -r i v e da n d s i m p l i f i e d r e s p e c t i v e l y .T h eb e a r i n g c a p a c i t y o f t h e j o i n t u n d e r e c c e n t r i c a l l y l o a d i s o b -t a i n e d t h r o u g h s u p e r p o s i n g t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f C F S Ta n d t h e r i n g c o n c r e t e .T h e c o n s e r v a t i v e f o r m u l a i s p r o v i d e df o r t h e j o i n tu n d e r t h ee c c e n t r i c a l l y l o a db y t h e p r i n c i p l eo fs u p e r po s i t i o n .T h e e n h a n c i v e c o e f f i c i e n t i s p r e s e n t e d .T a k i n g a 35f l o o r s b u i l d i n g w i t hC F S Ta s a n e x a m p l e ,t h e c a c u l a t i o ns t e p s o f t h e f o r m u l a i s g i v e n .5f i gs ,6r e f s .K e y w o r d s :s t r u c t u r ee n g i n e e r i n g ;C F S T ;j o i n t ;e c c e n t r i c a l l y l o a d ;c o r es t e e l t u b e ;b e a r i n g c a -p a c i t y;c o n f i n e d c o n c r e t e0引言针对目前钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接的节点存在着构造复杂、施工不便、节点刚度不足等缺陷,提出了一种新型钢管混凝土节点形式[13]。
偏心支撑对钢管混凝土组合柱框架抗连续倒塌性能的影响
偏心支撑对钢管混凝土组合柱框架抗连续倒塌性能的影响曹家豪;杨晓明;何涛;王豪;尤成林【摘要】To research on the progressive collapses in the models of the concrete-filled steel tubular composite column frame and the composite column the eccentrically braced,PERFORM-3D software is used to establish the 10-story space model,then these models are designed by the alternate path method which is to demolish corner,side and middle part in the bottom of the structure. Then nonlinear dynamic analysis is carried out on the remaining structure.After these works,for the frame, analysis result shows that when the composite column is broken,the plastic rotation of the beam is greater than the specification value,the structure will collapse. But for the composite column-the ec-centrically braced system,the plastic rotation of the beam is less than the specification value,the structure will not collapse.So the eccentric braces can improve the ability to resist collapse of struc-ture,and at the same time it concludes that the eccentric brace of A-form for the ability of collapse re-sistance is the best.%对钢管混凝土组合柱结构框架、框架偏心支撑结构进行连续倒塌研究,采用PERFORM-3D 软件建立10层空间模形,采用拆除构件法即分别拆除底层角柱、边柱及位于结构中间的柱子,对剩余结构进行非线性动力分析.分析结果表明,当组合柱失效,与之相连的梁端的塑性转角大于规范值,即结构会发生连续倒塌.增加偏心支撑,梁端的塑性转角小于规范值,不会发生倒塌,提高结构抗倒塌能力,同时判断出偏心支撑的A形支撑抗倒塌能力最强.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P61-65,70)【关键词】钢管混凝土组合柱;偏心支撑;拆除构件法;非线性动力分析【作者】曹家豪;杨晓明;何涛;王豪;尤成林【作者单位】青岛理工大学土木工程学院, 山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院, 山东青岛 266033;青岛旅游集团有限公司, 山东青岛 266000;青岛理工大学土木工程学院, 山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院, 山东青岛266033【正文语种】中文【中图分类】TU3910 引言2008年的汶川地震，2013年的雅安地震，以及2017年的阿坝州地震，都对人民财产安全造成了严重影响。
钢管塔吊装组立建筑施工组织设计及对策及措施
10kV镇东线、10kV莲新线架空线改电缆工程钢管塔吊装组立施工方案及措施编写：高要南兴公司新桥工程部2016年2月2日本工程为10kV镇东线、10kV莲新线架空线改电缆工程，新建杆塔1基，考虑到钢管塔高度计重量，决定采用分段起吊组装的方案。
为保证施工平安迅速地组立钢管塔，特制定以下措施。
一、工程概况：1、本工程为10kV镇东线、10kV莲新线架空线改电缆工程，新建杆塔1基，2、钢管塔交通运输情况：本线路杆塔分布于马路边及田中，全线地形平坦，交通便利。
3、危险点情况及对应措施：1〕、由于钢管塔施工现场过往行人车辆，因此需在穿插路口上设置专人监护并设立平安警示牌如：前方施工车辆绕行等。
2〕、在起吊钢管塔前应进展试吊作业，在每一段钢管塔起吊约10cm时应暂停，检查制动装置，确认完好前方可继续起吊。
4、施工时间及要求：施工队定于2016年1月30日进展钢管塔组立工作，进展组立钢管塔前，施工工程经理部应组织施工员及聘用的专业起吊人员一同进展平安技术交底，明确任务、职责。
二、施工组织机构：(见下页)作。
施工队长：负责施工现场的组织管理平安生产、施工进度安排、文明施工、协调以及在起吊过程中配合起吊指挥员的工作等。
技术负责人：全面负责钢管塔组立过程中的工程技术管理和施工质量管理及具体负责施工技术管理、钢管塔专项组立措施及现场技术指导和督查等工作。
专职安监员：具体负责工程的平安监视管理、组织平安学习、督查和指导规程、措施的落实，参加事故的调查、处理以及消防、保卫和环境保护管理工作，对平安文明施工进展考核与奖惩。
整理并保管好平安资料。
兼职平安员：负责组织施工队平安学习、监视施工现场的平安文明施工，检查施工措施的落实，做好平安活动记录，整理有关平安资料并妥善保管，做好消防、保卫、环境保护等工作。
质检员：具体负责组立钢管塔的施工质量、计量、测量、试验等工作。
材料员：具体负责工程材料的收发保管及施工机器具的管理维护等工作。
某钢结构塔架的稳定性分析及设计优化
某钢结构塔架的稳定性分析及设计优化摘要：以云南某宗教建筑为例，采用Midas Gen分析软件，建立了简化模型，对该建筑钢塔结构进行了弹性与稳定性分析，并根据分析结果，提出了该结构的优化建议，从而确保塔架的安全性。
关键词：宗教建筑，钢塔架，弹性分析，稳定性1 工程概况本项目为云南某地一宗教建筑，屋顶钢结构的造型为设计的一大亮点，充分的体现了该宗教建筑的特点。
该工程建筑总面积为5 531 m2，22.500 m标高以下为钢筋混凝土框架结构，22.500 m标高以上为钢塔架结构，钢塔架高24.6 m(塔顶距±0.000标高47.1 m)，具体情况见图1。
该项目建设地点抗震设防烈度为7度，故下部混凝土框架结构抗震等级为三级，钢塔架结构抗震等级为四级。
钢塔架为Q235的无缝钢管焊接而成，外装采用铝单板和玻璃幕墙实现建筑效果。
其中钢塔架结构主要由竖向构件、环向横隔、腹杆三部分组成。
竖向构件分别由6根φ219×14钢管从22.500 m标高直至塔顶通过焊接球合并为塔尖，由5根φ219×14钢管根据正立面造型搭建而成，由于背立面存在折面又增加了2根φ219×14钢管，作为折面的脊线。
环向横隔有闭合和开口两种，其中22.500 m和27.300 m标高处为开口环向横隔，规格均为φ194×12；32.100 m和40.670 m处为闭合横隔，规格分别为φ180×12和φ159×10。
腹杆主要尺寸为φ108×6，个别应力比较大的位置选用φ159×10。
钢塔架竖向构件和环向横隔用钢量为18.8 t，腹杆用钢量为6.3 t。
钢塔结构布置如图2所示，图中粗实线表示竖向构件，粗虚线表示环向横隔，细线表示腹杆。
约束支座共10个，图2中均有标注。
由于塔架平面关于Y轴对称，左右侧立面结构布置相同，故图2中仅表达了正、背、侧三个立面。
由塔架俯视图可清晰分辨出，塔架的结构布置关于Y轴对称，根据造型的需要，X轴两边的结构布置有较大的差异，具体情况见图3。
偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议
偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议
常欣;徐力;王振华;章东鸿
【期刊名称】《南方能源建设》
【年(卷),期】2017(4)2
【摘要】钢管塔主材与斜材常采用K型节点连接板连接,规范要求斜材与主材的形心线尽可能交汇于一点,当杆件夹角较小时,其节点板尺寸较大,造成节点重量增大和塔身挡风面积的增加,而采用偏心节点将减小节点板尺寸.建立了偏心节点钢管塔的有限元整体模型,分析了偏心节点对主材和斜材受力性能的影响,结果表明偏心节点对铁塔受力影响较小.最后给出了偏心节点钢管塔的设计建议,为其工程应用和理论研究提供参考.
【总页数】5页(P90-94)
【作者】常欣;徐力;王振华;章东鸿
【作者单位】广东电网有限责任公司韶关供电局,韶关 512000;中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广州 510663;中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广州 510663;中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广州 510663
【正文语种】中文
【中图分类】TU392.3
【相关文献】
1.小跨高比连梁的受力分析及设计建议 [J], 赵杰林
2.异形柱框架节点受力分析及设计建议 [J], 古松;罗阳明
3.500kV同塔四回路钢管塔组塔施工受力分析 [J], 胡伟
4.核化工厂房设备室企口形盖板受力分析及设计建议 [J], 张志
5.节点偏心距加腋宽度和框架梁柱偏心节点抗裂度的关系 [J], 俞劲草
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钢管塔结构设计
钢管塔结构设计要点魏顺炎一概况钢管塔是主材用钢管构件，斜材用钢管或角钢或园钢组成格构式输电塔的述语，是输电杆塔的结构型式之一。
最常用的结构是主材和斜材都用钢管。
其次是主材用钢管，斜材用角钢。
国外也有塔身全用钢管，横担全用角钢。
国内在上世纪70年代，首先在220KV大跨越工程上采用了钢管塔，主材用钢管，斜材用园钢拉条，取得了较好的技术经济效益。
之后，在各电压等级的大跨越塔中大都采用钢管塔，但斜材也用钢管。
因为斜材用园钢要求施加初应力，这个初应力值施工难以精确控制。
在一般线路上多四路塔、受力较大的塔以及考虑美观的塔也常选用钢管塔。
近几年在特高压工程上大量采用了钢管塔。
钢管塔的设计逐步规范化，最近出版了钢管塔设计技术规定。
国外美国、日本私欧洲对钢管结构有很多试验研究，在公共建筑上有很多应用如桁架、空间网架私网壳结构等。
但是在输电线路上只有日本应用钢管塔较早也较广泛，早在上世纪80年代己出版了输电线路钢管制作标准，对钢管塔的连接件等作了标准化，对节点构造、节点受力分析也形成规定，对我们设计钢管塔有参考价值，尤其是对一般线路的钢管塔。
二设计标准110KV-750KV架空输电线路设计规范GB50545-2010架空送电线路杆塔设计技术规定DL/T5154-2002架空输电线路钢管塔设计技术规定DL/T5254-2010三结构特点1 钢管构件迥转半径大，承载力大以两个角钢组成的十字型断面为例构件2L160X12 Q345 L＝300cm迥转半径Υ＝0.188x33.4＝6.28cm截面积A＝2X37.38＝74.76cm平方细长比λ＝300/6.28＝47.7压屈系数Φ＝0.817承载力N＝0.817X7476X310＝1893446N-1893KN如考虑弯扭折算细长比λ＝5.07X16/1.2＝67.7 Φ＝0.676＜0.817 承载力还要减少。
如用截面积相当的钢管D325X7.5迥转半径Υ＝11.23截面积A＝74.81CM细长比λ＝300/11.23＝26.71压屈系数Φ＝0.928承载力N＝0.928X7481X310＝2152KN比值2152/1893＝1.137 钢管承载力高13.7％2钢管构件体型系数小，受风荷载小仍以上述构件为例假设离地高10m风速30m/s组合角钢受的风压：Ws＝30x30/1600x1.0x1.3x0.32x3x1.1＝0.772kn上述式中数值依次为基准凤压标准值、风压高度变化系数、构件体型系数、构件受风面积、断面系数钢管构件的风压：Ws＝30x30/1600x1.0x0.70.325x3x1.0＝0.384Kn比值0.384/0.772＝0.50钢管构件风压小一半如果直线塔荷载按导地线风压与塔身风压各一半计算对组合角钢塔0.5＋0.5＝1.0对钢管塔0.5＋0.5x0.5＝0.75作用在塔上的风压钢管塔小25％钢管塔缺点：不能像角钢那样在流水线上生产，因此每吨加工费比角钢塔高。
钢管塔设计结构特点及焊接要求
带颈对焊法兰（推荐）
带颈平焊法兰（不推荐）
标准化锻造法兰配置表
3、钢管塔用法兰
序 号 管径
钢 管 规 格(mm) 直径
159 168 180 194 203 219 245 273 299 325 356 377 406 426 457 480 508 529 559 584 610 630 660 711 762 813 864 914 965
M52×270 74 193 1050 30 t+3 12 491.42
管道法兰受力示意图
3、钢管塔用法兰型式
钢管塔法兰受力示意图
3、钢管塔用法兰型式
带颈平焊法兰
3、钢管塔用法兰型式
应力100Mpa
带颈平焊法兰
3、钢管塔用法兰型式
应力200Mpa
带颈平焊法兰
3、钢管塔用法兰型式
应力300Mpa
选型
优点
缺点
择 备注
按
钢筋混凝 土、预应 力混凝土 杆、塔
耗廉施钢、工量有简极 标 便小 准 、、 定 速造 型 度价 产 快低 品 。、只 耐 性能 久 能承 性 差受 性 。较 差小 、荷 抗载震，1压和程10输以应kV电往用及较、的以多配大下电跨的。线越低路工电
材
料
变化多、可设计成不 需要耗用钢材资源、目前各种电压等级
200 20 t+2 6
190 20 t+2 6
重 量 (Kg)
6.67 7.36 8.46 10.29 14.78 6.94
107 FD9686 864 t 867 821 1330 1170 55
30
M52×270 74 193 986 30 t+3 12 569.69
钢框架异型节点核心区的受剪机理及承载力计算
Shear mechanism and capacity calculation of abnor m al joint panel zone in steel fram e
XUE Jianyang, L IU Zuqiang, HU Z ongbo , PENG X iun in g
( S chool of C ivil E ngineering, X i ! an U n iversity of A rch itectu re and Technology, X i! an 710055 , Ch ina)
1 试验概况
1 . 1 试验设计 本次试验构件是在泰州电厂 1 000 MW 机组钢结构主厂房异型节点基础上设计所得 , 模型缩尺比为 1 /4 。 试件分为两组共 6 个, 均采用十字形节点 , 其中柱采用箱形截面, 梁的一侧采用工字形截面 , 另一侧采用箱形 截面, 其基本参数如表 1所示。工字梁与柱采用栓焊混合连接 , 箱形梁与柱采用全焊连接。 为了研究节点核心区的受剪承载力 , 试件做成了 强构件弱节点 的型式, 柱腹板在节点核心区的厚度 取节点核心区以外厚度的 1 / 2 。 试件全部采用 Q235 钢制作, 实测钢材的物理力学性能指标见表 2。
引言
梁与柱的连接节点是钢结构中至关重要的部位 , 其性能的优劣直接影响到结构整体的强度和刚度。梁
收稿日期 : 2010- 01- 15 ; 修订日期 : 2010- 04- 05
基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 50978217) ; 中国博士后科学基金项目 ( 20080440814) 作者简介 : 薛建阳 ( 1970- ) , 男 , 教授 , 博士 , 主要从事钢与混凝土组合结构及工程抗震等方面的研究 . E m ai:l jianyang_xu e @ 163. com
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2017年第4卷第2期2017 Vol.4 N o.2南方能源建设SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION勘测设计Survey &DesignD O I：10. 16516/j. gedi. issn2095-8676. 2017. 02. 016偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议常欣\徐力2，王振华2，章东鸿2(1.广东电网有限责任公司韶关供电局，韶关512000; 2.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州510663)摘要：钢管塔主材与斜材常采用K型节点连接板连接，规范要求斜材与主材的形心线尽可能交汇于一点，当杆件夹角较小时，其节点板尺寸较大，造成节点重量增大和塔身挡风面积的增加，而采用偏心节点将减小节点板尺寸。
建立 了偏心节点钢管塔的有限元整体模型，分析了偏心节点对主材和斜材受力性能的影响，结果表明偏心节点对铁塔受力影响较小。
最后给出了偏心节点钢管塔的设计建议，为其工程应用和理论研究提供参考。
关键词：钢管塔；偏心节点；有限元分析；整体模型中图分类号：TU392. 3 文献标志码：A 文章编号：2095-8676(2017)02-0090-05Mechanical Analysis and Design Suggestions of Steel TubularTower with Eccentric JointCHA NG X in1, X U Li2, W A N G Zhenhua2, ZHAN G Donghong2(1.Shaoguan Pow er supply B ureau, Guangdong Pow er Grid Co. , Ltd. , Shaoguan 512000；2. China Energy Engineering Group Guangdong Electric Pow er Design Institute Co. , Ltd. , Guangzhou 510663, China )Abstract ：The K type connecting plate is used for connecting m ain m em ber and brace m em ber of steel tubular tower. The centroid of m em bers shall intersect at one point as m uch as possible. The weight of joint and wind area of tow er w ere increased for the large connecting plate due to small included angle betw een m ain m em ber and brace member. The size of the connecting plate will be reduced w hen using the eccentric joint. The entire finite elem ent m odel with eccentric joint was em ployed to study m echanical behavior of m ain m em ber and brace member. The results shown that m echanical behavior of m ain m em ber and brace m em ber were less affected by eccentric joint. The recom m ended design m ethod o f steel tubular tower with eccentric joint was proposed and the results can be used as a reference for engineering application and theoretical study.K ey w ords：steel tubular to w e r；eccentric jo in t；finite elem ent analysis；entire model500 k V东海岛输变电工程位于湛江地区，起点 500 k V港城变电站，落点500 k V东海岛变电站，线 路经过大约8 km的滨海滩涂地带，设计风速高达37 m/s,风荷载大，普通角钢无法满足风荷载的承载力 要求。
钢管构件具有体型系数小、截面刚度大、受 力性能好的特点，该工程全线采用钢管塔设计。
钢管塔的杆件连接形式主要包括：相贯[^2]、收稿日期：2017-01-04基金项目：中国能建广东院科技项目“输电线路杆塔设计优化研究 技术试验研究”（ER00121W)作者简介：常欣（1985),男，吉林吉林人，助理工程师，学士，主 要从事输变电工程管理工作（e-mail)3%4〇5393@qq. com。
法兰[3]、连接板[4]等，其中连接板形式应用最为广 泛。
规范[6_7]要求钢管形心线尽可能交汇于一点，当钢管塔斜材与主材之间夹角较小时，为了避免杆 件之间相碰，其连接板的尺寸相对较大，造成节点 重量增加和塔身挡风面积增大。
规范规定[7^8]:当斜材端部与主材管壁之间的距离C与节点板厚度f 之比大于10 时，需要计算节点板稳定性；当节点板的自由边长度/f与厚度f之比大于60寸，应沿自由边设加劲肋予以加强，这无 疑增加了节点的设计难度和构造复杂性。
文献[9] Xt无偏心和负偏心钢管塔节点进行了节点试验和有 限元分析，其研究表明无偏心和负偏心两类节点破第2期常欣，等：偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议91坏模式相同，其受力性能基本相同，负偏心节点安 全可靠，可用于实际工程。
当斜材偏心后，结构的传力路径会发生变化，目前输电线路行业传统通用的铁塔设计软件暂时还 无法考虑偏心节点，因此有必要建立偏心节点的有 限元整体模型进行受力分析，研究偏心节点连接对 主材以及斜材的受力影响，并给出偏心节点钢管塔 的设计建议，为其工程应用和理论研究提供参考。
1有限元模型铁塔斜材与主材连接传统方式如图1(a)所示，斜材与主材的重心线相交，此种中心节点的节点板 尺寸相对较大，增加了塔重和结构挡风面积；为了 减小节点板尺寸，将斜材中心线相交于主材1/4主 管径（图1(b))或1/2主管径（图1(c))，此种偏心 节点可以有效减小节点板的尺寸，进而可以减小结 构自重和结构挡风面积，具有较好的经济意义。
为 研究偏心节点后铁塔主材与斜材的受力性能，选取 一V串钢管直线塔作为研究对象，铁塔全高68.4 m，塔头至塔脚共15段，如图2所示。
用 ANSYS[1°]建立了偏心节点的铁塔有限元模型，主 材采用beam4梁单元，斜材采用link8杆单元，斜 材内力通过刚性梁单元传递至主材。
2计算结果分析塔身主材的主要控制工况为大风工况，塔身斜 材的主要控制工况为断线工况，因此选取90°大风、45°大风和断线工况分析。
其本文侧重研究偏心对 主材和斜材的影响，对主材和斜材进行稳定计算，塔身主材采用梁单元，按压弯构件计算稳定承载 力；塔身斜材采用杆单元，按轴心受压构件计算稳 定承载力。
主材编号皿1-皿11为变坡以上杆件，皿12-皿15 为变坡以下杆件。
表1〜表3分别给出了三种工况 下中心节点、偏心节点I和偏心节点n三种模型的 塔身主材应力，由表可以看出：偏心节点对变坡以 上主材应力影响相对较大，对变坡以下主材应力影 响非常小，主要是由于变坡以上主材应力较小，因此引起的杆件应力比变化较大，反之，变坡以下主 材应力较大，因此引起的杆件应力比变化较小；偏 心越大，其对变坡以上主材应力影响越大，但对变 坡以下主材杆件几乎没影响；个别杆件的偏心节点 模型的应力与中心节点模型的应力比值较大，主要 是由于其中心节点模型的原始应力较小，但其应力 增加绝对值并不大。
表190°大风工况下塔身主材应力Tab. 1Stress of main member under 90° wind case 主材号中心节点偏心节点I偏心节点n最大应力〇-ml/M Pa最大应力比值m2//cr m l最大应力比值m i^0'm lMl5477 1.44101 1. 88M2104122 1. 17143 1. 37M3161204 1.27249 1. 55M4147153 1.04178 1. 21M51791730. 961770. 99M62452320. 95249 1. 02M7189217 1. 15245 1. 29M82502350. 942230. 89M9205214 1.05223 1. 09M102402280. 952310. 96M il241253 1.05266 1. 10Ml 22812770. 992740. 97Ml 3258257 1.002560. 99Ml 4259258 1.002570. 99Ml 5280280 1.00279 1.00斜材编号B l-B l l为变坡以上杆件，B12-B1592南方能源建设第4卷为变坡以下杆件。
表4〜表6分别给出了三种工况下中心节点、偏心节点I和偏心节点n三种模型的塔身斜材的应力，由表可以看出：不同位置的塔身斜材，其偏心节点模型的应力相比中心节点模型的应力有增大也有减小，但总体上偏心节点引起的塔身斜材的应力变化很小，可以忽略其影响。
表2 45°大风工况下塔身主材应力Tab. 2 Stress of main member under 45° wind case主材号中心节点偏心节点i偏心节点II最大应力a ml /M Pa最大应力o-^/M Pa比值’^ml最大应力tr^/M P a比值a m3 ^^mlMl3352 1. 5871 2. 19 M2120140 1. 17164 1.37 M3237261 1. 10294 1.24 M4168172 1.02192 1. 14 M5214225 1.05235 1.09 M62942810.962820.96 M7229250 1.09278 1.22 M82702640.982570.95 M9236246 1.04255 1.08 M102722610.962490.91 M il262274 1.04286 1.09 Ml 23053010.992980.98 Ml 3275274 1.00274 1.00 Ml 4267267 1.00268 1.00 Ml 5296296 1.00295 1.00表3断线工况下塔身主材应力Tab. 3 Stress of main member under broken wire case主材号中心节点偏心节点i偏心节点II最大应力〇-ml/M Pa最大应力o-^/M Pa比值m2^m l最大应力o-^/M Pa比值m3^m lMl2050 2.4775 3.73 M2118150 1.27186 1. 58 M3125148 1. 18215 1.73 M47391 1.26123 1.70 M5111120 1.08127 1. 15 M6130137 1.06146 1. 12 M78383 1.0089 1.07 M88484 1.0084 1.00 M981800.9982 1.02 M107979 1.0183 1.06 M il6870 1.0271 1.04 Ml 27373 1.0073 1.00 Ml 356560.9957 1.01 Ml 458570.9959 1.02 Ml 56465 1.0266 1.03表4 90°大风工况下塔身斜材应力Tab. 4 Stress of brace member under 90° wind case斜材号中心节点偏心节点i偏心节点ii最大应力a bl /MPa最大应力〇-b2/M Pa比值trb2// a bl最大应力trb3 /MPa比值a b3//ab l B11731710.991710.99 B2249250 1.01251 1.01 B32642570.972510.95 B42292260.992210.97 B536310. 86270.76 B6262261 1.002600.99 B72212100.952000.90 B82031990.981950.96 B91651550.941450. 88 B102902840.982760.95 B112622600.992580.98 B1267610.91550. 82 B1342410.97400.95 B146363 1.0063 1.00 B15101102 1.01103 1.02表5 45°大风工况下塔身斜材应力Tab. 5 Stress of brace member under 45° wind case斜中心节点偏心节点i偏心节点ii材最大应力最大应力比值最大应力比值号a bl /MPa〇-b2/M Pa a b2//a bl trb3 /MPa a b3//a b l Bl1961930.981870.96 B2201201 1.001990.99 B31691650.971620.96 B41821770.971710.94 B51651620.981580.96 B6225226 1.00225 1.00 B72031990.981930.95 B81631600.981550.96 B92212160.982100.95 B102032000.981980.97 B ll2102080.992050.97 B1270650.93610. 87 B1355530.96510.93 B149091 1.0192 1.02 B15102103 1.01104 1.02第2期常欣，等：偏心节点钢管塔的受力分析和设计建议93表6断线工况下塔身斜材应力Tab. 6 Stress of brace member under broken wire case斜材编号中心节点偏心节点I偏心节点n最大)iZ力crm /M Pa最大应力crb2/M Pa比值最大应力〇-b3/M Pa比值B11381370.991300.94B2211211 1.002080.99B32532510. 992490.98B42232150. 962050.92B52032020. 991990. 98B6154154 1.00154 1.00B71251190. 951130. 91B81611580. 981530. 95B97880 1.0281 1.03B107879 1.0180 1.03B1183810. 97780.94B1290880. 98860. 96B131121090. 971060.94B141131120.991120.99B159899 1.01100 1.023设计建议根据以上有限元计算分析结果以及钢管塔K型 节点的连接特点，并结合工程实际应用经验，偏心 节点在钢管塔中的应用有以下设计建议：1)变坡以上斜材采用偏心时，应考虑偏心节点 产生的节点弯矩对主材控制应力的影响，建议偏心 小于1/4管径或不偏心，偏心大小取决于杆件连接 特点，如图3 (a)所示，斜材偏心将减小节点板高 度；如图3(b)所示，斜材与横担连接处，根据横 隔面杆件和斜材角度，建议不偏心s2) 变坡以下塔身斜材与塔身主材连接可采用心连接，主材控制应力基本不受影响，建议偏心不超过1/2主管径，图4为工程中采用节点偏心1/4主管径。