钢管塔标准化设计使用说明(20090308完整版)

1000kV淮南－上海（皖电东送）输变电工程钢管塔标准化设计中国电力工程顾问集团公司2009 年1 月批准：审核：李喜来编写：董建尧段松涛侯中伟应建国肖洪伟黄兴谢平吕宝华施菁华刘洪义孙付涛陶青松目录1 概述 (1)2 钢管系列规格库 (1)2.1 钢管系列规格库和截面特性 (1)2.2 钢管的材质及工艺要求 (4)3 插板标准图 (5)3.1 插板类型和设计说明 (5)3.2 插板型号命名 (6)3.3 插板使用注意事项 (7)4 锻造法兰配置表 (8)4.1 锻造法兰类型和设计说明 (8)4.2 锻造法兰的命名 (8)4.3 锻造法兰使用说明 (9)5 钢管塔设计的建议 (18)附件1：关于皖电东送淮南-上海1000kV输电线路工程钢管铁塔设计建议专家审查会议有关意见的报告 (19)附件2：锻造法兰计算方法 (28)附图1-21：标准化插板详图1 概述根据皖电东送淮南-上海1000kV特高压交流输电线路工程初步设计设审查意见和设计专题评审评审意见，工程全线采用钢管塔结构。

为有效提高加工工效、方便施工安装，提高设计效率，国网公司和顾问公司提出了钢管塔标准化设计工作的总体思路和要求。

钢管塔标准化设计是顾问公司集团化设计运作的成果，一方面总结了国内输电线路钢管塔设计的成功经验，充分考虑原材料供应、制造产能、加工工艺等国内现状；另一方面也吸收了日本钢管塔设计基准的一些先进的设计理念和成熟的构造型式。

主要标准化成果包括“钢管系列规格库”、“插板标准图”、“锻造法兰配置表”三大部分。

钢管塔标准化设计既能统一设计原则、规范设计方法、提高设计效率，也为本工程钢管塔设计的安全可靠、制造加工的规范高效创造了良好的开端。

同时也符合国家电网公司提出的“资源节约型、环境友好型”电网发展要求。

响应了国网公司输电线路大力推广应用钢管塔的新的要求。

2 钢管系列规格库2.1 钢管系列规格库和截面特性本工程线路（大跨越除外）所用的钢管系列规格库设计规格共计72种，充分调研了国家标准、采购市场以及设计、加工、制管单位的意见和建议，管径范围为Φ89～Φ965，厚度范围为t=4～22mm。

钢管系列化规格截面面积上下级差一般控制在10%左右，综合考虑经济性和标准化的影响，实际级差小径管比大径管略大。

系列化规格钢管的径厚比范围为22.3～60.0。

当用作主材、或受压强度利用率较高时应优先采用小径厚比钢管。

钢管系列规格库规格分布见表1钢管的截面特性和力学性能见表2表1 钢管系列规格库表2 钢管截面特性和力学性能表表2 钢管截面特性和力学性能表（续）2.2 钢管的材质及工艺要求钢管的材质为Q345B和Q235B两种（当采用20号钢无缝钢管时，其钢材的力学性能按照Q235B考虑）。

钢管一般采用直缝焊接钢管，也可采用无缝钢管，不推荐采用螺旋焊管。

Φ426及以下钢管的成管焊接工艺可采用电阻焊，直径大于426mm时，应采用埋弧焊管。

焊接钢管优先采用有质量保障的专业制管厂制作的成品管，也可由铁塔厂自行压制，但必须保证钢管的焊接质量和圆度等精度要求，以便于和带颈锻造法兰进行焊接。

3 插板标准图3.1 插板类型和设计说明插板的型式有“U”型、“C”型和“X”型3种型式，共计177个插板详图。

“C”型和“X”型分别按Q235B和Q345B两种材质钢管设计配置，“U”型插板仅按Q345B钢管设计配置。

插板的承载力按照钢管母材强度的100%、70%和50%三个级别进行设计。

设计时考虑了插板、焊缝和螺栓的强度，同时考虑了结构布置和构造的合理性以及节点刚度的影响。

个别插板没有达到上述设计强度时，在图上已经标明，使用时应加以注意。

每一种型号的插板对应的钢管规格和材质均是唯一的，设计人员根据钢管规格和材质选用插板型号。

3种型式插板对应的钢管规格范围及数量见表3，超过该范围的钢管插板应由使用者自行设计。

钢管插板标准图见附图1～图21所示。

表3 插板的配置范围及数量3.2 插板型号命名插板型号由7位字母或数字组成：第一位为字母，表示插板类型，以字母“C”、“U”和“X”分别表示槽型、U型和十字型插板。

第二、三位为数字，表示插板所连的钢管的管径代号（用管径的百位数和十位数表达）。

第四、五位为数字，表示插板所连的钢管的壁厚。

第六位为字母，以S和H分别表示钢管母材材质Q235B和Q345B。

最后一位为数字，表示对应的钢管母材强度设计应力比，1表示100%、7表示70%、5表示50%。

即：U2106H1表示为Q345B材质Φ219×6钢管规格，钢管强度利用率为100%的U型插板。

即：X1505H7表示为Q345B材质Φ159×5钢管规格，钢管强度利用率为70%的“十”字型插板。

即：C0804S5表示为Q235B材质Φ89×4钢管规格，钢管强度利用率为50%的槽型插板。

3.3 插板使用注意事项（1）采用插板连接时，应注意插板与连接板的强度匹配。

（2）“U”型插板的连接板厚度应取“U”型板的开口间隙减2mm。

“U”型插板已按45度扩散角验算了连接板净截面强度和孔壁承压（连接板净截面强度验算时，其板宽取2L+C和B的较大值。

其中C为横向螺栓最大间距，L 为相应纵向螺栓的间距，B为插板的宽度）。

当不满足以上计算假定时，应进行验算。

（3）“C”型插板的强度验算不考虑插板端部的卷边影响，安装时，一般要求插板的卷边侧向塔体内侧，以改善塔体的整体美观。

（4）塔体上与“X”型插板连接的十字断面连接板上螺栓的排列方式应和“X”型插板的保持一致，设计人员还应核算该十字连接板的焊缝强度。

“X”型插板的尺寸已考虑了塔体上十字连接板的焊缝高度（焊缝高度按1.2倍的连接板厚度假定）。

（5）插板标准图中的重量未含连接螺栓，连接螺栓应根据实际连接情况在施工图中考虑。

4 锻造法兰配置表4.1 锻造法兰类型和设计说明锻造法兰的型式有对焊带颈法兰和平焊带颈法兰两种型式。

对焊带颈法兰仅有一条环向焊缝，焊接工作量相对较小，其焊缝等级要求高但焊缝质量可检测，只要焊接工艺措施控制得当，焊接质量容易得到保证。

平焊带颈法兰有两条角焊缝，焊接工作量相对较大，其焊缝等级要求低但焊缝质量检测困难，焊缝质量难以控制。

且两条角焊缝离开较远，实际受力不均匀。

推荐优先考虑对焊法兰。

大小管径的法兰连接按管径大小4级配置（表6），不考虑壁厚差异。

法兰的强度设计按同管径中最大壁厚考虑。

锻造法兰配置表见表6，个别带“*”号为不推荐配置。

4.2 锻造法兰的命名插板型号由6位字母或数字组成：第一、二位为字母，表示法兰类型，以字母“FD”和“FP”分别表示对焊法兰和平焊法兰。

第三、四位为数字，表示确定法兰盘外径的管径代号（用管径的百位数和十位数表达）。

第五、六位为数字，表示确定法兰盘内径的管径代号（用管径的百位数和十位数表达）。

表示：连接钢管直径为Φ426和Φ356，焊接于Φ356钢管端的对焊法兰。

表示：连接钢管直径为Φ559和Φ508，焊接于Φ508钢管端的平焊法兰。

4.3 锻造法兰使用说明（1）法兰螺栓级别为8.8级，带双帽双垫（垫圈上下各放一个）。

（2）对焊带颈法兰的对接焊缝按母材等强设计，对于平焊带颈法兰，颈部角焊缝按1.2倍钢管母材壁厚考虑，底部角焊缝按1倍钢管母材壁厚考虑。

（3）法兰表中的重量未含连接螺栓，连接螺栓应根据实际连接情况在施工图中考虑，并在施工图的材料表中单独计列。

（4）法兰螺栓紧固扭矩值参见表5：表5 螺栓紧固扭矩标准表6 工程用钢管法兰大小头配置表- 10-表7 对焊带颈法兰配置表对焊带颈法兰，共90个。

普通粗制镀锌螺栓8.8级。

法兰材质Q345。

（单位mm）表8 平焊带颈法兰配置表5 钢管塔设计的建议（1）根据《钢结构设计规范》的规定，当主材的长宽（径）比不小于12、斜材的长宽比不小于24时，可按照空间桁架铰接体系进行结构内力分析。

（2）当不满足（1）的条件时，应考虑节点刚性引起的钢管端部弯矩的不利影响，有条件时可按梁单元进行校核。

（3）为提高钢管塔主材的局部稳定承载能力，建议主材的径厚比D/t≤50。

（4）钢管塔的焊接节点受力和构造复杂，须重视节点的计算和构造处理。

（5）塔身顶部的主材应适当加大，端部封口板须保证一定的刚度。

（6）钢管塔设计还需满足附件1“关于皖电东送淮南-上海1000kV输电线路工程钢管铁塔设计建议专家审查会议有关意见的报告”的要求。

附件1：关于皖电东送淮南-上海1000kV输电线路工程钢管铁塔设计建议专家审查会议有关意见的报告国家电网公司特高压工程建设部：2009年1月8日，我公司在北京组织召开了皖电东送淮南-上海1000kV特高压交流输电线路工程钢管铁塔设计要求与建议专家审查会。

国家电网公司特高压工程建设部，中国电力工程顾问集团公司，国网交流建设有限公司，北京国电华北电力工程有限公司的有关专家及代表和受邀施工技术专家们参加了会议。

此次审查的钢管设计建议在是在1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建设管理经验的基础上，结合本工程沿线地形和铁塔的特殊情况，多次听取施工方面意见,经电力工程顾问集团公司与工程各设计单位充分交换意见，经专家讨论和审定，形成一致钢管铁塔设计要求与建议建议如下：1、管材：建议山区单根构件重量不宜超过3.5吨，单根构件长度不宜超过9米。

2、分段：铁塔的分段重量(特别是横担部分，直接影响到施工吊装方案及抱杆规格)。

建议横担分为两段，每段应能成为稳定的结构，单段重量不宜超过5吨（见图1）。

同时在横担开断法兰连接处联板外侧朝外打2个φ24的施工辅助孔（见图2）。

图1 横担开断点布置（保证已安装段为稳定结构）吊点处的耳板或施工孔，提线或锚线的施工板(孔)、耐张塔临时拉线的施工板。

建议在塔身分段节点下方四个主柱内侧对角线方向设置抱杆承托板(每两段设置4组)，板受力方向与主柱基本呈45。

度，受力负荷为150kN（见图3、图4）。

图3 抱杆承托板设置图4 抱杆承托板具体详图3.2横担挂线处设置悬挂放线滑车及提线施工的施工孔、施工板，间距为1500-2000mm为宜，受力负荷为150kN（见图5、图6）。

图5 直线塔横担提线施工孔板设置示意1图6 直线塔横担提线施工孔板设置示意23.3耐张塔横担设置悬挂放线滑车及提线施工的施工孔、施工板（同直线塔设置见图5、图6），并且设置临时拉线的施工孔，建议设计在挂线孔左右各120mm设置Ф38施工孔。

4、为铁塔安装过程的安全措施增加附件①、操作站位平台：在距法兰盘下部（距法兰盘中心线1000mm）等距焊接4个脚钉槽钢，设置施工人员操作站位平台（见图7示）。

②、操作扶手：在法兰盘上部距法兰盘中心线300mm左右，以错开焊缝为宜，等距焊接4个脚钉槽钢，设置施工过程中操作扶手（见图7示）。