输电塔结构模型设计方案
高压输电线路铁塔结构设计分析
高压输电线路铁塔结构设计分析发表时间：2016-04-22T11:33:29.540Z 来源：《电力设备》2015年第10期供稿作者：卢燕坤[导读] 广西泰能工程咨询有限公司笔者对高压输电线路铁塔进行了简要的概述，随后分析了高压输电线路铁塔的设计结构。
（广西泰能工程咨询有限公司）摘要:高压输电线路中，铁塔是其中最常见的一种输电设施，起到了支撑还有保护高压输电线的作用。
文中，笔者对高压输电线路铁塔进行了简要的概述，随后分析了高压输电线路铁塔的设计结构。
关键词：高压输电线路铁塔结构设计基本原则要点引言：在现代电力系统中，高压输电线铁塔起到了非常重要的作用。
它是架起和保护高压输电线路的重要组成部分，其设计结构是否合理，直接关系到电力系统运行的安全与发展。
目前我国电力事业发展迅速，对铁塔的设计结构也有了更高的要求。
一高压输电线路铁塔概述在我国的经济建设中，远距离的电力输送主要运用高压输电线路，高压输电线路已经成为了目前我国经济建设中的主要命脉。
高压输电线路中的铁塔主要起到支撑和保护高压输电线路的作用，使高压输电线路上的避雷针以及导线可以保持在安全距离之内，同时使的地面上的跨越物以及其他的建筑物可以与高压导线处在安全距离之内。
导线的自重、其上的覆冰以及风载、还有年平均气温对其的影响，都是铁塔本身需要承受的荷载。
一定情况下，风的作用会使得导线发生微幅的震动，这种震动会直接引起塔身震动，风力比较大时，铁塔可能会由于震动而造成塔身的破坏。
为了避免这种情况的发生，铁塔一般都需要确保自身有足够抗破坏的轻度。
还有一些特殊的原因，例如导线产生断裂，面对这种情况，铁塔是否有足够的强度来应对由于导线断裂而造成的塔身破坏，这也是铁塔性能的一个重要的衡量标准。
由于我国输电电压等级的不断提高，铁塔的体积和重量都随之越来越大，很多地区都建成了500kV的输电网，而且其电压等级还在逐渐增加，很多山区还有需要过江等的一些大跨越的铁塔的应用，对现下的铁塔提出了更高的要求。
山地输电塔模型设计与制作
加载前，将底板卡扣在承台板上，挂上 3 根导线（各参赛队相同，在模型制作前 统一抽签确定）、加载盘和侧向加载引导线，此时为“空载”阶段，并在承台板上放 置 3 个激光测距仪用于测量 3 根导线跨中加载盘底面至承台板面之间的净空距离。荷 载施加分三级，一、二级加载均为挂线荷载，分别在指定导线的加载盘上放置砝码， 三级加载是通过侧向加载引导线施加侧向水平荷载。
（绑扎方式自定），用于模型和导线挂钩或侧向加载挂钩之间的连接。用于悬挂导线
和连接侧向加载引导线的高强尼龙绳不允许共用，高强尼龙绳不得兼作结构构件。
（5）导线采用直径 2.0mm 的钢绞线（参考质量 16g/m）制作，长度自定，但单根 导线总长（含挂钩）应在 600mm~1400mm 的范围内，各导线悬挂加载点（3 个）设在 导线总长（含挂钩）的四分点处。不得进行拆分或合并钢绞线等操作，也不得将钢绞
（2）表中“标准质量”仅用于计算各参赛队领用材料质量，进而计算材料利用效
率得分。
密度
顺纹抗拉强度
抗压强度
弹性模量
0.8 g/cm3
60 MPa
30 MPa
6 GPa
表 4 竹材参考力学指标
（3）模型制作提供 502 胶水（30g 装）6 瓶，用于结构构件之间的连接。
（4）提供长度为 200mm 高强尼龙绳（2mm 粗）4 段，绑扎在低挂点、高挂点上
公差），各参赛队可提出更换。
竹材规格
竹材名称
标准质量（g）
1250mm×430mm×0.20 (+0.05) mm 集成竹片（单层）
高压输电线路铁塔结构设计
高压输电线路铁塔结构设计摘要：高压输电线路负责电厂与变电站、变电站与变电站之间电力传输和分配的主要电力设施，被称为电力事业的动脉。
由于我国资源和人口分布不均匀，因此，就更需要加强高压输电线路的建设工作，将电能有效输送到用电地区，完成电力事业肩负的任务。
电力产生要高质量传送到用电地，必须依靠电网的传输功能。
高压输电线路负责电厂与变电站、变电站与变电站之间电力传输和分配的主要电力设施，被称为电力事业的动脉。
由于我国资源和人口分布不均匀，因此，就更需要加强高压输电线路的建设工作，将电能有效输送到用电地区，完成电力事业肩负的任务。
高压输电线路设计是高压输电线路规划和准备工作阶段的重点，做好高压输电线路设计工作意义重大，电力工作者应该提高对压输电线路设计工作的重视，熟悉和了解高压输电线路铁塔结构设计、防雷设计和防污损等工作重点，切实提高高压输电线路设计质量，提升电力事业发展和进步的水平。
在实际的高压输电线路设计工作中电力工作者要做好力学分析、污损预计和引雷设计，通过踏实的基层工作，提升高压输电线路设计的实用性和功能性，为高压输电线路的稳定运行做好实际的基础性设计工作。
1、高压输电线路铁塔结构设计的要点1.1 高压输电线路铁塔的布置形式高压输电线路铁塔的布置形式以交叉斜材式为主，将交叉斜材布置到导线横担根部，在节点上增设 1 根短角钢，以增强其抵抗纵向荷载的能力，与塔身横隔面侧面横材的中点相连接，使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去，从而解决主材和节点板弯曲变形的问题。
1.2 高压输电线路铁塔斜材的选择条件制约高压输电线路铁塔塔身斜材的基本条件是荷载力矩和长度。
其中，斜材对外荷载抵抗力矩的大小即斜材和水平面的夹角大小，将直接影响到该节间主材分段及主材选材。
1.3 高压输电线路铁塔塔型的选择高压输电线路铁塔选型时应该对塔身主材、节间分段情况、接腿等多因素进行优化组合，高压输电线路铁塔的部位和布置形式等都是高压输电线路铁塔塔形选择的要点。
输电塔计算书
特种结构输电塔模型计算书小组成员：王宇谈佳伟马思遥一、设计说明《特种结构》课程系列实践环节I——结构模型设计制作及加载竞赛模型为一个自立式输电塔模型。
模型的加载分为静加载和动加载两部分。
静荷载包括竖向加载和侧向加载，以模型的荷重比来体现模型结构的合理性和材料利用效率。
动加载为瞬间卸去侧向重物，以模拟导线断线荷载，模型将受到一定的水平冲击荷载。
其中，制作材料由主办方提供，模型将采用木质材料制作结构构件，即主受力支承骨架结构；同时还有502胶水用于构件之间的连接、模型与底板的连接，以及现场铁块固定需要的热熔胶。
竞赛目的是为了在全面满足竞赛要求的前提下，。
赛题对参赛队员的力学分析能力、结构设计和计算能力、现场制作能力提出了较高要求。
通过自立式输电塔结构模型的设计和制作，学生进一步加深在《特种结构》课程中关于输电塔结构设计分析的理解和认识，使学生在结构知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升。
二、结构选型根据基本竞赛规则，结构不仅承担竖向静荷载（即铁块质量），而且需承受一定量级的动力水平荷载，在重物作用和水平动力作用两种情况下具有足够的刚度，且在最大的动力加速度不发生破坏，因此设计作品应该使结构效率最大化，即用最少的材料消耗实现结构强度和刚度的最大化。
对于结构形式及造型而言，此次结构设计竞赛规定至少包括一个自立式输电塔的基本骨架，限制了结构的高度、底层尺寸和横担设置高度的范围，横担外轮廓不得超出图示“横担界限”，规避区内不得出现任何构件。
从竞赛要求给定的平面尺寸来看，我们认为采用空间刚架结构是较理想的选择。
空间刚架具有大空间的建筑功能优势，同时在视觉上，我们也希望以尽量少的杆件形成较强大的空间结构，并通过设计等截面柱形成塔形结构来减小杆件的截面尺寸，其中充分考虑到P-⊿效应。
我们在结构选型过程中分别从结构体系及结构外形两方面进行了分析。
在结构体系的选取方面，由于刚架体系的竖向刚度较大，能承受较大的弯矩作用，且传力最为直接、高效，非常适用于较高建筑结构。
输电线路杆塔结构设计(第二章)
1 间隙圆图
塔度（瓶口）的影响，在 子导线的下导线处增加垂直下偏量和水平偏移量，然后在此基础上 绘制间隙圆。各塔型的垂直下偏量和水平偏移量应根据各塔型的具 体规划条件经计算合理确定。
裕度选取
220-500kV铁塔在外形布置时，结构裕度对应于角钢准线选取，塔 身部位300mm，其余部位200mm；110kV铁塔结构裕度取150mm。 110kV钢管杆在外形布置时，结构裕度对应于钢管杆构件外缘选取， 为150mm。钢管杆结构裕度对塔身取500mm、对横担取300mm。
2 风偏角计算
悬垂绝缘子串摇摆角计算
2）导线风荷载（P）可按规范10.1.18 条（10.1.18-1）和（10.1.18-2） 式计算。 3）杆塔水平档距（LH）的选取；规划塔头间隙圆图时，可根据地形及 拟规划杆塔的档距使用范围，确定相应的水平档距。应该说明，杆塔荷 载规划使用的水平档距，应采用拟规划杆塔水平档距使用范围的上限， 而塔头规划使用的水平档距，则应使其所规划的塔头尺寸能满足该型塔 的水平距适用范围。在a、T等参数一定时，往往选用拟规划杆塔水平档 距使用范围的下限（或接近下限的某一水平档距），否则摇摆角偏小。 因此，杆塔荷载规划用的水平档距与塔头规划用的水平档距往往是不一 致的。
小于15°。
Ⅳ、Ⅴ级落雷密度区域的保护 角相应减少5°。
我国福建和浙江等地区均处于III 级以上落雷密度区域，标准化设计 地线均按双地线设计，220kV的双 回路地线按对导线-5°、跳线0°保 护角设计。福建省单回路也采用负 保护角设计。
4 导地线联塔金具
直线塔导线悬垂串采用I串时，分别按照单挂点和双挂点进行 设计，制图时分别绘制两套挂点详图。采用V串时，采用单挂点 或双挂点。
式中 T +40 —— +40℃时导线张力，N； T ——雷电、操作或工频条件下的导线张力，N； W1、a符号的含义同式（2-1）。
高压输电线路铁塔结构设计
塔型选型的必要条件 : 1 电压等级 2 回路数 3 导、地线牌号 4 导线排列方式 5 基本呼称高及其规划使用的塔高 6 电气间隙圆 7 地线保护角 8 电气负荷
其中电气间隙圆的确定在于以下条件： 雷电过电压（风速 10 m / s） 操作过电压（1/2最大设计风速 ） 工频电压 （最大设计风速 ）
例： 试计算塔身如图所示主材内力。 解：先计算支座反力。 求出反力后，从包含二杆的结点开始，逐次截取各结点求出各杆的内力。 分离体为平面汇交力系。 一般用投影二个方程可求解
3） 灵活运用 （1）结点法、截面法可以联合使用； （2）零杆判断应充分利用，可以简化计算。 （3）利用对称性；
2 杆塔荷载 按性质分
经过调整，γR 统一取：3号钢、16Mn、16Mnq 钢，γR = 1.087 GB 50017—2003 在条文说明中改为Q235取γR = 1.087 , Q345取γR = 1.111
钢结构设计取钢材屈服强度作为强度极限。（GBJ17-88）规范规定，抗拉、压、弯强度设计值分别为 （fk/γR）
输电线路铁塔结构内力 计算分析完全基于经典力学 ，即《理论力学》、《结构 力学》、《材料力学》三门 力学的基础上来进行的。
因此，输电线路铁塔结 构，被看成由理想的铰接杆 件组成的空间塔架结构。
1 输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识 1） 理论力学——静力学公理
1、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反 、作用在一条直线上
永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。 可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。 特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。 按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的 横向荷载：风荷载、角度荷载。 纵向荷载：风荷载、张力荷载。 垂直荷载：重力荷载。
输电线路大跨越铁塔结构设计
输电线路大跨越铁塔结构设计摘要：在大跨越的输电线路架设中，铁塔的结构设计则是架设过程中的重中之重。
对于不同的输电线路要设计不同的铁塔来承载线路的负荷，而且还要考虑降低成本，同时对于铁塔的安全系数有着严格的要求。
关键词：输电线路；大跨越；结构设计近年由于我国大范围的建设输电电网，所以对架设电网铁塔的结构设计技术也在不断成熟完善。
铁塔主要是由塔头、塔身以及塔腿所构成，塔腿对于整个铁塔的稳定性有着很重要的意义，塔腿一般是由钢筋混凝土所浇筑。
铁塔根据不同的需求有着不一样的形态以及不一样的作用，而且在不同地区有着不同的运用。
铁塔的设计要综合构件的强度、稳定强度以及设计要求，对于铁塔的建设要在保证安全稳定的前提下，尽量节约建设费用并降低对生态环境的破坏。
本文将从输电线路大跨越塔的发展历程、面临的主要威胁以及结构设计的主要技术来全面分析大跨越铁塔的建造。
1 输电线路大跨越塔的发展历程由于钢材紧张，大跨越塔最初是钢筋混凝土结构，这种结构有着很好的安全稳定性。
但是建筑费用较高，这种钢筋混凝土烟囱塔在1960～1990年得到非常多的应用。
尤其在长江中下游平原，而混凝土塔高也由116.5m增加到257m，所载电压也由220kV增加到500kV。
由钢筋混凝土所建造的跨越塔不仅质量坚固而且使用时间耐久，例如1990年设计的南京大胜关跨越塔成功运行到2005年，不过建造钢筋混凝土跨越塔工期较长、占地面积较大，并且对环境的破坏极大，在物资资源丰富的当今，社会不再采用钢筋混凝土建造的铁塔，例如在山区建造钢筋混凝土跨越塔，很难将建筑材料运送上去，就算运送上去也严重损害了自然环境。
随着时代的发展，组合角钢跨越塔开始出现在各大输电电网的运输线路上。
这类跨越塔有着更高的强度，在国内外都有着十分广泛的运用。
此类塔相对于钢筋混凝土跨越塔有着更好的应用，还可以有效的防止地震等自然灾害对于跨越塔造成的损害，因为此类塔的钢板厚度达到了65mm，而且能承受450MPa的压力，所以这类塔应用的最广。
国家电网公司110~500kV输电线路典型设计铁塔制图及构造
引出线
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中文字体
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3.0
材料表内数据及结构图内构件编号（汉字字高=4.0）
文本风格
Standard
2.5
结构图内构件规格和长度及正负头（汉字字高=3.5）
宽高比
0.7
2.0
结构图内螺栓和相似三角形标注以及板厚标注
3)焊接构件应以斜材重心线交于主材的外边缘或主材的重心线；
4)斜材与主材准线相交方式，应按下列方法确定：
a)主材为单排螺栓时，可用各自的准线交于一点或斜材准线不能交于一点则尽可能交于主材外边缘，如图所示：
b)主材为双排螺栓时，斜材准线应交于主材第一排准线或斜材准线不能交于主材第一排准线则尽可能交于主材外边缘，如图所示：
7)构件编号不宜超过99个，若构件编号大于99时，构件的编号方式为“段号—序号”，5-100，5-101。
5、脚钉
1)脚钉一般情况下应安装在右主材(D腿)上，从基础顶平面上约1.5米处开始至塔顶0.5米处，在一根主材两肢上交替安装，间距在0.45米左右；
2)酒杯型、猫头型塔(含直线、转角塔)的头部脚钉应左右对称布置，即在头部主材的A、D腿上布置脚钉；
2、线型和字体
结构图的线型规定宜按照下表执行：
绘图统一设置表
层、颜色、笔宽及线型设置
层
颜色
笔宽
线型
绘制内容
0
白色white
0.25
实线continuous
可见轮廓线及一般字型
1
红色red
0.19
虚线dashed
不可见轮廓线及非本段实体
浅析我国输电线路铁塔结构设计
浅析我国输电线路铁塔结构设计摘要：随着电力事业的不断发展和扩大，其在人们生活中以及社会中的作用也越来越大。
而且随着人们安全意识的提高，随着近几年电力事故的不断发生，人们对于安全供电有了更高的要求，因此就意味着必须要保证输电系统的稳定性，而其稳定性直接受铁塔结构设计的影响，因此本文的研究也就有着指导性的建议。
关键词：输电线路；铁塔结构；设计一、铁塔设计1、铁塔荷载在电力塔的建设项目在国内，要求使用各种塔类型和负载的电力塔的计算必须符合塔式规划和技术条件的规定，为实际施工提供依据和标准。
2、日常运行在电力的日常运行过程中，一般会考虑三种情况：一种是风速，一种是无冰，一种是未断线。
另一种是相对风速、冰盖和不间断的线路。
最后是最低温度，没有冰，没有风，没有电线。
3、断线输电线路断裂通常分为以下两种：一种是拖车插销，温度零下5℃，有冰条件，没有风的影响，在同一档内，打断一种导线，地面线不断，同样断任意一地线，导线未断。
张力架螺栓和另一种类型，温度零下5℃，有冰条件，没有风计算，打断任何地线，单导线是断掉其中一根。
不同的塔断线是不同的。
4、不均匀荷载同样，在相同的条件下，上述两种杆塔、悬挂塔和拉伸塔是不同的。
按照没有断线的线路，-5℃，不均匀的冰，风速、两侧覆冰不同计算，第一个塔丝张力的垂直失调是使用最多的10%；在同样的情况下，第二塔的不平衡张力是施加的拉力的30%。
这表明第二种塔荷载相对较大。
因此，各种杆塔的施工应考虑到电线与地线之间的不平衡张力，即杆塔的最大承载能力。
5、安装（1）在悬索塔的安装和装载量中，主要考虑以下两个方面。
首先是导线、地线和物体与相关负载的影响。
包括各种导线的重量的提升和所用工具的负载量，在过程中应考虑动态系数1.1。
二是各种线锚作业。
锚线的角度应小于20°，功率因数，实际应用，重力锚线和线的垂直分量和地面附加荷载总结挂线点垂直荷载，和一个纵向线，地线紧张和锚索张力之间的区别是纵向不平衡张力特定的值。
输电塔结构模型设计
“大鹏展翅”输电塔结构模型设计理论方案浙江省大学生结构设计竞赛组委会二OO七年十月目录序 (2)1. 设计说明书 (4)1.1 研究背景和意义 (4)1.2 结构的构思和结构的选型 (4)2. 方案图 (7)2.1 模型三维图 (7)2.2 模型三视图 (8)2.3 主要构件图 (9)2.4 支座与连接详图 (10)3. 计算书 (11)3.1 计算模型 (11)3.2 荷载分析 (11)3.3 内力分析 (12)3.4 整体结构水平方向变形分析 (13)3.5 材料的力学性能与粘结工艺 (13)四研究中存在的问题及反思 (14)序输电塔作为这个电器的时代的支撑点，她需要耐人寻味的体态，轻盈的身躯，以及一副刚强的骨架。
一个构筑物第一时间传递给我们是视觉上的冲击，那就是外形。
自身的重量是任何物体所必须克服的，轻盈的身躯将为基础减去相当的负担。
承受再轻的重量，也必须有相应的骨架。
面对高耸的输电塔更是如此。
一副合理的骨架结构是承载能力的关键。
短短10年时间内我国输电线路长度增加了一倍多。
在电网建设的过程中，输电塔也得到了前所未有的发展，从早期的以木材为主要材料作为输电杆，到后来以钢筋水泥杆为主要材料作为输电塔，到现在的以钢材为主要材料作为输电塔；塔重从单基重量1－2吨，发展到现在最大单基塔重3980吨；塔高从几米发展到2004年10月建成投产的江阴段长江大跨越，塔高346.5米，是世界输电第一高塔。
因而在此次我们主要考虑以下几个方面来来设计我们的结构：承载能力高、自重轻、结构稳定，合理、外形新颖、符合实际制作、使用时结构变形小。
满足以上各个方面，我们舍弃了传统的类似于筒体的桁架，采用了单刚片受扭的双刚片交叉结构。
她作为一个刚片受水平垃力，可以减少较多面上的短杆件的使用。
自重轻，耗材少。
外形更是完成了一个突破。
同时长杆件的使用减少了结点的处理更符合实际制作的要求。
更为了使结构为创新，经济，美观，使用，我们采用了双刚片X交叉的结构。
输电线路跨越塔结构设计的方法
输电线路跨越塔结构设计的方法摘要：电网运行所需的铁塔结构是确保输电线路正常运输的重要设施。
一般而言，铁塔具有三维结构，广泛用于架空线路，在高电压线路中起着非常重要的作用。
塔的使用性质差别很大，因此出现了各种类型的塔。
电力工程建设与铁塔密不可分，铁塔是输电线路正常供电的基础，对线路的安全起着最基础的作用。
因此，必须加强塔的设计，不断优化结构，以适应塔的使用性质，确保各杆件的安全裕度和塔的安全。
在此基础上，研究了输电线路跨越塔结构设计方法，供参考。
关键词：输电线路；跨越塔；结构设计引言随着中国国民经济的迅速发展，铁路、公路等交通基础设施投资不断增加，建设输电线路项目的数量不断增加，也日益令人担忧。
穿越输电线路是通过高铁路、高速路和电力线等重要设施安装输电线路和配电线路的过程，是电网建设的一部分。
由于铁路、公路等通道的影响，施工现场的情况比普通输电线路施工更为复杂，施工方的要求更高，危险性更大。
1输电线路杆塔分类线路塔按用途分为直线、转角、终端塔、换位塔、跨越塔等。
直线塔在输入电流电路直线段两端的中间使用最多。
耐张塔用于线路的拐角处，具有横向和纵向荷载。
换位塔用于均衡三相导线的阻抗。
跨越河流、山谷、铁路等交汇处的塔，安全距离高、负荷高、结构复杂、费用高。
终端塔用于线路的起点和终点。
线路杆塔按结构材质分为钢筋混凝土电杆、等边角钢铁塔、杆身是钢管的杆、主材是钢管的塔等。
钢筋混凝土电杆的优点:施工简单、价格低、施工效率高、运输成本低、承载力高、裂缝轻微、运输负荷低，但是很多电压等级高，荷载大，档距大的地方不适于。
目前我国角钢铁塔应用最广。
2架空输电线路铁塔组立的特点铁塔组立需要由设计人员，施工人员充分考虑地形、地质条件、现场交通条件、施工机械配置等因素并结合技术经济分析和具体工期分析来合理选择组塔方式。
根据具体工程的实际情况，采用抱杆分片组塔方式进行杆塔组立。
已修建道路或者铺有钢板等场地条件较好时，根据塔全高优先选择轮式起重机进行组塔施工。
大学生结构设计竞赛输电塔模型设计与分析
大学生结构设计竞赛输电塔模型设计与分析苏骏，杨硕，余佳力，李扬（湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068）引言在土木工程高等教育中，结构设计竞赛可以为土木相关专业的大学生提供一个展现自我创造力的平台，使其创新探索、实践动手等方面的能力得到充分的锻炼和提升[１]。
鉴于此，为将所学专业知识运用到工程实践，提高大学生团队协作能力和创新意识，我校参加了竞赛题目为“山地输电塔模型设计与制作”的2019年全国大学生结构设计竞赛。
[２]一、结构方案选型分析（一）方案构思分析赛题后，选择以实际输电塔结构为背景，参考其对设计此次竞赛输电塔结构模型的指导作用，总结出以下几个难点：①分析承受不对称竖向荷载时结构承载力及变形性能；②分析承受竖向和变方向水平向荷载时结构的承载力；③控制结构质量、减小所受应力以及提高结构的刚度之间做到合理平衡的方法。
（二）结构选型通过反复计算和加载试验，最终模型经优化后选定了带长拉索的塔式结构，0°、15°和30°模型相同（如图1所示），为了避免45°工况时模型与加载装置碰撞将高挂点向外水平偏移。
模型采用等腰直角三角形截面（如图2所示），由横梁划分的塔体层数由四层改为三层，之间用交叉拉带相连，大大减少了构件数量。
但因此梁柱受力较大，尤其是在二级扭转情况下大量的圈梁拉带受力较大，此问题通过调整杆件截面和厚度得以解决。
悬挑水平偏移45°以减小导线张力的水平分量，减小了扭矩以及倾覆力矩，并且仅保留下弦两根杆件，上弦杆则用连接高挂点和低挂点的拉带代替。
将上弦拉杆改为拉带使应力集中，随构件受拉力因此加大但采用拉带充分利用了竹材抗拉不抗压的特性，并且减少了节点拼接的构件降低了节点处理的难度。
另外利用偏移的低挂点，设置两条长拉索，连接于低挂点和塔底，以此抵抗二级的扭转作用将低挂点所受拉力传递至柱脚避免塔身受力过大。
但由于制作误差长拉索很难在开始加载时立即发挥作用，所以要在一定程度上降低塔身刚度以使模型发生扭转变形，进而使长拉索充分发挥作用。
山地输电塔结构模型设计制作经验总结
山地输电塔结构模型设计制作经验总结山地输电塔结构模型设计制作经验总结一、引言山地输电塔结构模型是电力输电工程设计中的重要组成部分，它能够直观地反映出电力输电线路在山地地形条件下的布置及结构特点。
在山地地形条件下，输电线路的杆塔设计与安装相对复杂，因此需要进行结构模型的设计和制作。
本文将针对山地输电塔结构模型的设计制作经验进行总结，以期对今后的电力输电工程设计有所指导。
二、模型设计方法1. 系统分析：在设计山地输电塔结构模型时，首先要对工程项目进行系统分析，了解山地地形条件、线路布置及结构参数等。
通过对各种情况的分析，可确定模型的整体设计思路。
2. 结构布置：根据分析的结果，确定山地输电塔结构模型的布置及主要组成部分。
根据输电线路的走向、线路的刀闸位置和走廊的布置等因素，合理安排各个部分，确保模型在视觉上的效果和实用性。
3. 材料选择：选择适合的材料进行模型的制作。
山地输电塔结构模型需要重点考虑模型的牢固度和稳定性，因此应选用韧性好、耐用性强的材料，如钢材、铝合金等。
4. 制作工艺：模型的制作工艺应符合实际施工工艺，以便更好地反映出实际情况。
在制作过程中，要注意模型的细节处理，保证模型的整体美观和仿真度。
5. 定位固定：为了保证模型的稳定性和可展示性，要对模型进行定位固定。
可以采用地脚螺栓、支柱等方式，确保模型在展示过程中不会发生倾倒或摇晃。
三、模型制作经验1. 合理使用比例：在进行山地输电塔结构模型的制作中，要对模型的尺寸进行合理的缩放，以适应展示的需要。
一般来说，尺寸的比例为1:50或1:100，能够较好地反映出模型的结构特点。
2. 注意细节处理：在制作模型时，要注重细节处理，尽可能还原实际的线路布置和塔结构。
模型的细节包括线路的走向、线路的铁塔结构、刀闸位置等，这些细节对于模型的仿真度和实用性来说都非常重要。
3. 模型稳定性保证：山地输电塔结构模型的稳定性是制作过程中需要特别注意的问题。
要保证模型在展示时不会发生倾倒或摇晃，需要在制作过程中加强模型的支撑结构，增加模型的重心，确保模型的稳定性。
输电线路杆塔结构设计
浅谈输电线路杆塔结构设计摘要：文章综述了我国高压输电线路铁塔结构设计方面的一些经验、看法和常被忽略的问题。
对我国输电线路杆塔结构在荷载取值、结构优化、新材料应用等方面的研究进展加以介绍，并且根据研究现状和社会经济发展需求，提出今后研究需要进一步加强的内容。
关键词：输电线路；杆塔型；结构设计abstract: this paper reviews some experience of the design of tower structure for hv transmission lines in china’s views and often overlooked problem. to introduce the research progress on load, structure optimization, the application of new materials and other aspects of china’s power transmission lines, and according to the current research status and the demand of social and economic development, puts forward the future research needs to further strengthen the content.key words: transmission line tower type; structural design;中图分类号：tb482.2文献标识码：a文章编码：引言输电线路杆塔是支承架空输电线路导线和地线并使它们之间以及与大地之间保持一定距离的杆形和塔形的构筑物，其安全可靠性直接关系到整个输电线路的安全运行。
在架空输电线路工程中，杆塔建设费用约占本体投资的30%甚至以上，直接决定着线路的经济性。
浅谈输电线路铁塔的结构设计
浅谈输电线路铁塔的结构设计本文针对500kV线路工程所设计500SZ直线铁塔进行设计分析。
合理选择铁塔的杆塔布置形式、铁塔断面、主材断面型式、主材坡度、腹杆布置等，以确保铁塔的安全可靠。
同时应尽可能地对铁塔进行优化，以降低工程造价，保证线路的长期安全运行。
1 铁塔整体结构分析输电线路工程中，电气专业将铁塔塔型选定、明确之后，让铁塔既满足电气要求，又在结构方面安全、可靠的前提下，使得塔重最轻、外型美观、运行维护方便是铁塔结构优化的主要目标。
要实现上述目标，铁塔需在满足构造要求的前提下结合外荷载特点进行优化，使铁塔各部件受力清晰、传力直接、节点处理简单、布材满足其受力特点。
2 铁塔结构设计优化500SZ直线铁塔选取气象条件为典型气象区覆冰10mm、30m/s风速。
该塔型按同塔双回路设计，铁塔呼高为42.0m，水平档距500m，垂直档距650m，导线型号为4×LGJ-400/35（安全系数为2.5），地线型号为JLB40-150（安全系数为3）。
2.1 铁塔塔头优化设计在以往常规500kV双回路线路中，塔头形式一般布置为鼓形。
该塔头布置形式较为简洁，传力清晰，由于导线采取垂直排列方式，塔头较高，当有跨越要求时，为满足电气对地距离要求，全塔高度较高，导致塔身风荷载和上层导地线风荷载较大，塔材耗量和基础作用力均较大。
另外一种形式为双层横担的V串塔型，塔头为三角形布置方式。
两种塔头形式的比较如下图1所示：鼓型塔：优点是铁塔挂点简单明确、由上而下受力传递清晰，导、地线的垂直荷载、水平荷载经塔头横担上相应挂点传递到铁塔的身部，同时走廊较窄。
缺点为导线采用垂直排列，上下相之间的电气距离要求使得塔头较高，塔重较重，约34800.0kg。
双层横担塔：优点为导线布置采用三角排列，比常规塔头布置减少了一层横担从而有效降低了塔高，导地线风荷载和塔身风荷载降低明显，塔重较轻，约29700.0kg，而且其基础作用力较小。
装配式输电塔结构模型设计中的选型与设计
价值工程———————————————————————作者简介:卢巧玲（1985-），女，湖北麻城人，讲师，硕士，研究方向为建筑结构。
0引言大学生结构设计竞赛对培养大学生的创新意识、团队合作精神，提高大学生的创新设计能力、动手实践能力和综合素质作用显著，已成为大学生素质教育和课外科技活动的一项重要内容[1]。
结构模型设计通过构筑结构实体模型并对模型结构进行模拟加载，从中找出结构缺陷并完善结构设计，从而达到对结构优化的效果。
以竹材结构进行实验最易于获得和实现，Midas 软件最易于进行结构计算和分析（以梁单元为主）。
结构选型的更替过程反映出结构优化过程的合理性、科学性和可行性，由受弯构件转化为受拉构件，由综合受力状态转变为简单受力状态。
本文以2019年浙江省大学生结构设计大赛的赛题“装配式输电塔结构设计与模型制作”为例。
1结构选型结构形式有刚架结构、桁架结构、薄壳结构、拱形结构、网壳结构、网架结构、薄膜结构、悬索结构、混合空间结构等多种形式，每种结构形式都有其各自的适用范围及各自的特点和不足，所以要结合建筑结构设计的具体情况进行结构选型[2]。
针对本赛题“装配式输电塔结构设计与模型制作”，我们从结构和载荷及荷载的静动态加载和静动态反应的内容进行了分析，选用的是桁架结构。
1.1结构形式我院参赛的模型采用装配式空间桁架结构，模型的上部采用高度为220mm 的桁架结构，模型下部采用高度为780mm 的以四根格构柱为主体的空间桁架结构。
在整个模型的设计中，主要是上部结构做了多次修改，主要有以下三种结构形式。
1.2上部结构不同选型对比1.2.1选型1上部结构高度220mm ，采用竖向刚度与水平刚度较大的梁。
（如图1）此种结构，上部的梁要有足够的刚度，才能保证加载时梁的抗压和抗弯，这就要求梁的截面要足够大，因为用材增加，模型的重量也比较大。
1.2.2选型2上部结构采用5×5mm 正方形截面的柔性梁，其上面、前面和后面增加中间支出80mm 的拉索对柔性梁进行加固，目的是用柔性梁的变形来减弱整体结构的变形。
《山地输电塔模型设计与制作》
（1）净空测量采用激光测距仪进行，在空载、一级和二级加载阶段，导线跨中加载盘底 面至承台板面的净空高度不得小于表 1 的规定，否则认为模型几何尺寸不符合要求（空载） 或该级加载失败（一级和二级加载）。
面上的投影距离 o 点不得大于 350mm，且高挂点应为模型的最高点。模型低挂点、高挂点（兼 水平加载点）的竖向位置要求如图 2b 所示。
导线1
低挂点1 导线4
导线2
O
45 o
R≤450 r≥350
O
90 导线3
低挂点2 ≤250
≤250
导线5
底板(400×400×15维简图（构型仅参考）
集成竹材
3.0
20 根
930mm×3mm×3.0 (+0.5) mm
集成竹材
6.5
20 根
注：（1）竹材规格括号内数字仅为材料厚度误差限，通常为正公差；
（2）表中“标准质量”仅用于计算各参赛队领用材料质量，进而计算材料利用效率得分。
表 4 竹材参考力学指标
密度 0.8 g/cm3
顺纹抗拉强度 60 MPa
抗压强度 30 MPa
弹性模量 6 GPa
（3）模型制作提供 502 胶水（30g 装）6 瓶，用于结构构件之间的连接。
（4）提供长度为 200mm 高强尼龙绳（2mm 粗）4 段，绑扎在低挂点、高挂点上（绑扎
方式自定），用于模型和导线挂钩或侧向加载挂钩之间的连接。用于悬挂导线和连接侧向加载
引导线的高强尼龙绳不允许共用，高强尼龙绳不得兼作结构构件。
图 1 输电塔
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“大鹏展翅”输电塔结构模型设计理论方案浙江省大学生结构设计竞赛组委会二OO七年十月目录序 (2)1. 设计说明书 (4)1.1 研究背景和意义 (4)1.2 结构的构思和结构的选型 (4)2. 方案图 (7)2.1 模型三维图 (7)2.2 模型三视图 (8)2.3 主要构件图 (9)2.4 支座与连接详图 (10)3. 计算书 (11)3.1 计算模型 (11)3.2 荷载分析 (11)3.3 内力分析 (12)3.4 整体结构水平方向变形分析 (13)3.5 材料的力学性能与粘结工艺 (13)四研究中存在的问题及反思 (14)序输电塔作为这个电器的时代的支撑点，她需要耐人寻味的体态，轻盈的身躯，以及一副刚强的骨架。
一个构筑物第一时间传递给我们是视觉上的冲击，那就是外形。
自身的重量是任何物体所必须克服的，轻盈的身躯将为基础减去相当的负担。
承受再轻的重量，也必须有相应的骨架。
面对高耸的输电塔更是如此。
一副合理的骨架结构是承载能力的关键。
短短10年时间内我国输电线路长度增加了一倍多。
在电网建设的过程中，输电塔也得到了前所未有的发展，从早期的以木材为主要材料作为输电杆，到后来以钢筋水泥杆为主要材料作为输电塔，到现在的以钢材为主要材料作为输电塔；塔重从单基重量1－2吨，发展到现在最大单基塔重3980吨；塔高从几米发展到2004年10月建成投产的江阴段长江大跨越，塔高346.5米，是世界输电第一高塔。
因而在此次我们主要考虑以下几个方面来来设计我们的结构：承载能力高、自重轻、结构稳定，合理、外形新颖、符合实际制作、使用时结构变形小。
满足以上各个方面，我们舍弃了传统的类似于筒体的桁架，采用了单刚片受扭的双刚片交叉结构。
她作为一个刚片受水平垃力，可以减少较多面上的短杆件的使用。
自重轻，耗材少。
外形更是完成了一个突破。
同时长杆件的使用减少了结点的处理更符合实际制作的要求。
更为了使结构为创新，经济，美观，使用，我们采用了双刚片X交叉的结构。
就我们的理论分析，在结构的设计和制作的过程相结合尚在实际使用范畴之内，我们有必要做出大胆的假设，并付出实际的行动。
在实践中把握真理。
1. 设计说明书《逍遥游》曰：北冥有鱼，其名为鲲。
鲲之大，不知其几千里也；化而为鸟，其名为鹏。
鹏之背，不知其几千里也；怒而飞，其翼若垂天之云。
北方的大海里有一条鱼，它的名字叫做鲲。
鲲的体积，真不知道大到几千里；变化成为鸟，它的名字就叫鹏。
鹏的脊背，真不知道长到几千里；当它奋起而飞的时候，那展开的双翅就像天边的云。
方不知鹏有多大，但相比现今的高耸结构却极为贴切。
大而轻且有惊人的力量，扶摇直上则九万里。
这更是符合了我们结构的意境。
我们的结构因此而得名。
1.1 研究背景和意义在我们参加结构设计大赛前，结构的概念对于我们而言只限于书本。
创造更是在我们思考范围之外。
不知道是多年学习上的弊端还教育模式的缺陷，对于实际和创作我们毫无概念和头绪。
但任何状态在努力之后都是可以被打破的，随之形成新的格局。
这次结构大赛便成就了这样一个改变。
在这次结构的设计和模型的制作中我们的经验就如我们的模型那般从无到有，从满身缺陷到逐步完善。
期间我们的思想也经历了一个从浮躁到镇静的过程。
观察了学校周围的实物电塔以后，我们就模仿实物把初步模型锁定了。
真正的制作也便开始了，随之而来的却是众多不可预知的问题的不断涌现和解决，成功似乎就我们眼前。
有设计和实际的冲突，有结构材料应用和杆件制作方面的困难，还有就是结点上的处理等都是我们必须克服的，在一个又一个模型的建立和推翻，我们有些沮丧却未曾放弃。
这样我们才有机会附上这篇心得。
1.2 结构的构思和结构的选型输电塔的介绍随着钢铁工业的快速发展和钢结构设计标准的不断完善，为设计人员扩展了思路。
近几年来设计人员设计出了许多新的塔型，有为了减少线路走廊宽度的紧凑型塔、有跨越大江大河的大跨越塔、有线路走在城郊附近与城市环境相协调的钢管塔等，充分体现了钢结构在输电塔的广泛运用。
（一）结构构思在此次结构的设计中我们做出了大胆尝试。
我们的思路主要从美观，结构，制作和承重出发。
（1）外观窈窕淑女君子好逑。
人把自己推荐出去需要亮装，优雅的体态。
一件物品表达自己的最直接方式就在视觉上第一时刻征服眼球，而一个平凡无奇的结构是达不到我们的目的。
在传统和创新间我们选择了后者。
舍弃传统的四面矩形框架受扭的结构，设计为新颖的双刚片交叉结构。
从各个角度观察，还是从整体结构和局部桁架，会发现三角形是这个结构所要表达主题。
无论是古时的金字塔还现代的中银大厦都无不体现人类的三角情节，三角除了她所体现出来棱角的个性，更是因为她在力学上所表现出来的稳定形。
（2）结构结构的好坏直接影响承受何载的大小以及材料的损耗量。
输电塔在承受拉压的同时还受到水平方向的拉力产生的扭矩。
对于抗扭而言，筒结构是我们的第一选择。
它具有良好的抗扭性能。
类似与传统结构，它多以长方体的结构形式出现。
在四个外围竖直面上做大量的斜杆来抵抗水平方向拉力产生的扭矩。
结构中的杆件发挥的作用是极为合理的。
然而对于材料的损耗却偏多。
在受力考虑，我们着重突出面受扭。
在受力的形式上，单刚片的受力将结构受扭力的状况中解放。
使的结构的受力方式转变为刚片受弯，这样便降低了杆件截面的强度要求。
为了弥补结构的稳定上的缺陷，我们通过细杆在左右两侧做了两个X的支撑解决了结构的整体稳定性。
竖向荷载由框架结构主要承受，支撑体系来承受侧向荷载，保证结构有足够的侧向刚度，以控制侧向位移在规定限制内。
顶部我们考虑受竖直拉力，故通过一根长细杆平衡左右受力。
（3）制作出于对结构整体性的考虑，我们选择以四长杆为主杆由基础直到顶部，细短杆做支撑以及少量的桁架。
同时对次材料进行的分析，结点是我们制作方面较难克服的一个关口。
尽量少的结点也正是我们所追求的。
而双刚片的一单面受力减少了桁架的制作，在减少自身重量的同时也减少了结点。
（4）承重以一个面来承受水平压力，相对与一个体来承栽。
不考虑自重的情况下，体受力具有的优势。
但考虑材料的平均的承载的是时候，合理的面受力将体现出相当的优势。
（二）结构的选型方案一图方案二图方案一：如上图一所示，我们最初选择的结构是以双钢片上去，周边不做桁架支撑，整体看上去干净利落，但是她有一个致命的薄弱点，就是在两主杆的交叉点在加载过程中会形成应力集中，会导致结构失稳，因此我们放弃了这个方案。
方案二：如上图二所示，考虑到方案一结构的薄弱点，以及经过大量的思考，我们决定在主杆上再用杆支撑，形成像筒一样的结构，是结构在交叉面的受扭面积变大，中间用小杆支撑，使结构的稳定性比方案一有了相当大的提高。
综上所述，我们选择了双刚片X交叉受力同时在结构中下部分做交叉桁架支撑的结构形式。
2. 方案图2.1 模型三维图图1 模型三维图2.2 模型三视图图2 正视图图3 俯视图图4 侧视图2.3 主要构件图1.主杆图5 主杆剖面图2.附杆图6 细杆剖面图cheng 2.4 支座与连接详图图7主杆与底板连接处构造图8 杆件相互连接详图3. 计算书3.1 计算模型本输电塔结构简化为下图所示力学模型，其中L=AE=BD=107CM,AB=40CM,DE=30CM。
图9. 计算模型3.2 荷载分析输电塔结构承受的荷载除本身自重主要是水平方向和竖直方向的荷载作用，由于输电塔的自重较轻与水平荷载和竖直荷载相比可以忽略不计。
所以。
再内力分析中只要考虑水平荷载和竖直荷载的作用。
竖直方向的作用等于把力平均分配到四根主杆上。
然后在A点，或B点进行水平方向的作用，此结构等于把单方向水平拉了所产生的扭力转化为对结构的一种拉压形式，为了加强结构的整体稳定性，所以在结构的部分处加了许多桁架，由于短小的杆件过多，为了计算方便，我们对实际结构进行了简化处理进行分析，而在后面的强度与刚度分析中给与保守的设计，来弥补这一点，以满足输电塔设计的要求。
3.3 内力分析1）竖直方向作用分析根据结构力学概念及结构的对称性，当荷载作用在A或B点的时候。
杆件都受压力，做杆件的受压内力图：在这种情况下Fmax=25kN2）水平方向作用分析由于此结构的特殊性，所以在结构的上不存在弯矩。
只是转化为抗拉和抗压，做杆件的受压受拉内力图：在这种情况下Fmax=100N3.4 整体结构水平方向变形分析根据计算和实际的输电塔模型，显然结构的A或B水平方向的偏移在每一次具体加载时都不超过5CM，所以满足最大水平拉力要求。
3.5材料的力学性能与粘结工艺2.1材料力学性能指标1、170g牛皮纸弹性模量与拉应力.压应力弹性模量（MPa）拉应力（MPa）压应力（MPa）3000 40 132、蜡线极限拉力股数 1 2 3 4 5 6极限力（N）48 110 168 207 225 232乳液聚合是一种或几种烯类单体在乳化剂的分散稳定作用下经自由基引发剂引发，在水相中呈水包油乳状液分散的聚合反应过程。
聚合产物是以微胶粒（0.1~1.0μm）状态分散在水相中的乳状液，稳定性优良。
由于以水作介质，具，使用安全，无污染的优点，用于粘合剂最合适。
由于牛皮纸的抗压强度远远小于抗拉强度，所以在制作的时候我们尽可能的把牛皮纸卷得厚实。
但是在制作与受力方面环形得截面比较合适，所以我们得杆件都是做成圆杆的。
白胶中含有水分涂在牛皮纸上会降低它的强度，所以胶水尽可能的少用。
在关键部分涂上薄薄的均匀的一层即可。
在结点的处理上，我们把附杆剖开一些，然后固定在需要绑的杆件上，然后涂上胶，绑上腊线。
4. 研究中存在的问题及反思单刚片代替体结构受扭的事例在实际中并不被提倡，但对于一些特殊的构筑物，她还是体现出相当的优越性。
我们所设计的三角形刚片X交叉在受力和力的传递上都较为简单和明确。
在自重和何载的取舍间，我们取得了一个另人满意的平衡点。
她作为一个刚片受水平垃力，可以减少较多面上的短杆件的使用。
自重轻，耗才少。
外形更是完成了一个突破。
同时短杆件的使用有减少了结点的处理更符合实际制作的要求。
更为了使结构为创新，经济，美观，使用，我们采用了双刚片X交叉的结构。
就我们的理论分析，在结构的设计和制作的过程相结合尚在实际使用范畴之内，我们有必要做出大胆的假设，并付出实际的行动。
在实践中把握真理。