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文档简介
1、YD中华人民共和国通信行业标准YDXXXXXX移动通信钢塔桅结构设计规范Code for Design of Mobile Communication Steel Towers and masts(征求意见稿)200X-XX-XX 发布200X-XX-XX 实施中华人民共和国信息产业部发布中华人民共和国通信行业标准移动通信钢塔桅结构设计规范Code for Design of Mobile Communication Steel Towers and mastsYD XXXX-XX主管部门:信息产业部综合规划司批准部门:中华人民共和国信息产业部施行日期:200X年XX月XX日XX出版社200X
2、北京本规范的编制是以国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068- 2001为准则,遵守建筑结构荷载和建筑结构(钢结构、建筑抗震、建筑地基基 础等)设计规范的基本规定,结合移动通信钢塔桅结构的特性,对移动通信钢 塔桅结构设计中的技术问题作出规定。本规范共分七章,其主要内容有:总则、术语和符号、基本设计规定、结 构内力分析、构件及节点连接、构造与工艺技术要求、地基与基础。为了提高规范质量,请各单位在执行本规范过程中注意总结经验和积累资 料。如发现需要修改和补充之处,希随时将问题和意见反馈给我们,以便今后 修订时参考。主编单位:广东省电信规划设计院主要起草人:谢郁山、徐少伟、楚 劲参编单位:华
3、信邮电咨询设计研究院有限公司主要起草人:陆曙、殷晓霞1.总则2.术语和符号3.基本设计规定3.1设计原则3.2荷载与地震作用3.3材料选用4.结构分析4.1 一般规定4.2自立式钢塔架4.3单管塔4.4拉线塔5.构件及节点连接5.1 般规定5.2构件设计5.3连接设计5.4法兰连接计算5.5塔脚板连接计算6.构造与工艺技术要求6.1 一般规定6.2节点连接6.3制作与安装6.4工艺技术要求7. 地基与基础7.1 一般规定7.2地基计算7.3基础设计7.4基础的抗拔稳定附录A法兰盘内力计算附录B基础和锚板基础抗拔稳定计算附录C本规定用词说明1总贝I1. 0.1为在移动通信铁塔工程设计与施工中贯彻
4、执行国家的技术经济政 策,做到安全适用、技术先进、经济合理、施工方便,特制定本规范。1.0.2本规范适用于悬挂移动通信天线为主的钢塔桅(自立式和拉线式) 的设计,其它通信钢塔桅设计可参照使用。1. 0. 3本规范的编制是以国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068 为准则,执行和引用以下技术规范。建筑结构荷载规范(GB50009)钢结构设计规范(GB50017)建筑抗震设计规范(GB50011)钢塔桅的基础设计,尚应执行土建设计的其它技术规范和强制性标准。104在移动通信钢塔桅结构设计文件中,应注明结构的设计使用年限、钢 材牌号、连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成
5、分及其他的附加保证项目。此外,还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量 等级、端部刨平顶紧部位及对施工的要求。1. 0. 5在己有建筑物上加建移动通信钢塔桅时,应经技术鉴定或设计许可, 确保建筑物的安全。1. 0. 6未经技术鉴定或设计许可,不得改变钢塔桅结构的用途和使用环境。1. 0.7钢塔桅结构设计采用新理论、新材料或新结构形式,当缺乏实践经验 时,应经过试验验证。108在进行移动通信钢塔桅结构设计时,凡本标准未作出规定的,尚应符 合现行国家标准和相关行业标准的有关规定。2术语和符号2.1术语2.1.1 塔桅高度(Height of tower)塔桅塔脚基础顶面至塔顶避雷针安装处的垂直距离2.1
6、.2 塔桅根开(Tower spacmg)三、四边形塔架相邻塔柱中心线之间的距离2.1.3 长细比(Slenderness ratio)构件计算长度与构件截面回转半径的比值2.1.4 主材(Major member)铁塔的塔柱,主要受力构件,相当于空间桁架的弦杆2.1.5 腹杆(Web member)连接铁塔各主材的支撑构件,包括水平横杆和斜杆2.1.6 横隔杆(Horizontal Cross member)用于连接水平横杆的杆件2.1.7 辅助杆(Secondaiy member)用于减小受力构件的计算长度的构件2.1.8 角钢塔(Angle steel tower)主材及腹杆主要采用角钢
7、制作的塔桅2.1.9 钢管塔(Steel pipe tower)主材采用钢管制作的铁塔2.1.10 单管 iS(Single-pipe-towei)用于通信用途的单管悬臂式构筑物2.1.11 拉线塔(Guyed steel mast)由立柱和拉索构成的塔桅钢结构2.2符号2.2.1作用与作用效应F基础或锚板基础所受的拔力、上部结构传到基础的竖向荷载;Gk基础自重(包括基础上的土重)标准值;G土体重量标准值;G,基础自重标准值;M力矩或弯矩、上部结构传至基础的弯矩;Mxk. Mxk对x轴、对y轴的弯矩;N轴向力(拉力或压力)、纤绳拉力;pk在荷载效应标准组合卞基础底面的平均压力;Pz在荷载效应标
8、准组合下基础边缘的最大压力:在荷载效应标准组合卞基础边缘的最小压力;Q底板的均布反力;Q/、9“单位长度、单位面积上的裹冰荷载;R 结构构件抗力的设计值;R,一一法兰盘之间的顶力;5(;,永久荷载标准值的效应;S,.地震作用下重力荷载代表值效应; GESq;可变荷载标准值的效应s 一风荷载标准值效应;WkSEiik水平地震作用标准值效应;Sm 竖向地震作用标准值效应;T作用在底板上的拉力;一个地脚螺栓承受的上拔力;2.2.2计算指标f钢材的抗弯强度设计值f钢材的抗剪强度设计值*/ Vfa修正后的地基承载力特征值;仁调整后的地基抗震承载力;人钢绞线强度设计值;N:每个螺栓的受拉承载力设计值;N;
9、欧拉临界力;S地基变形的规定限值:8结构或构件的变形限值;2.2.3几何参数A截面面积、毛截面面积、基础底面枳:B底板宽度;C主角钢边至底板边的距离;D 地脚螺栓对应的计算宽度;H塔桅结构的总高度;W截面抗弯模量;W.嗽对X、y轴的抗弯模量:xyYmay地脚螺栓中心至主角钢的最大距离:y,第个螺栓中心到旋转轴的距离;a底板计算区段的自由边长度、合力作用点至基础底面最人压力边缘的距 离;a,合力作用点至q 侧基础边缘的距离;a、合力作用点至q. 侧基础边缘的距离;b计算高度处的裹冰厚度、平行于x轴的基础边长、多边形单管塔单边宽度:塔脚底板各区段中的最小宽度;d圆截面构件、拉索的直径:e 力矩;e
10、x方向的偏心距;Ke、y方向的偏心距;h,土重法计算的临界深度;1 平行于y轴的基础底面边长:t连接件的厚度;s螺栓的间距;0两螺栓之间的圆心角,弧度、拔力与水平地面的夹角:a0土体计算的抗拔角;2.2.4计算系数及其他代一可变荷载组合值系数lf/q准永久值系数:屮风荷载组合值系数:y裹冰重度;/0结构重要性系数:久一土体重的抗拔稳定系数:/2 基础重的抗拔稳定系数;人永久荷载的分项系数:Yq 可变荷载的分项系数:了皿、Yev分别为水平、竖向地震作用分项系数;风荷载分项系数;yRK承载力抗震调整系数:覆冰厚度的高度变化系数;a2与构件直径有关的裹冰厚度修正系数;(P轴心受构件稳定系数;3基本设
11、计规定3.1设计原则3.1.1移动通信钢塔桅结构设计,釆用以概率论为基础的极限状态设计方法,以 可靠指标度量结构构件的可靠度,以分项系数设计表达式进行计算。3.1.2移动通信钢塔桅结构的设计基准期为50年。3.1.3移动通信钢塔桅结构的设计使用年限一般为50年。3.1.4移动通信钢塔桅的结构安全等级为二级。3.1.5移动通信钢塔桅的抗震设防类别为丙类。3.1.6移动通信钢塔桅应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计:1、承载能力极限状态:这种状态对应于结构或结构构件达到最大承载能 力,或达到不适于继续承载的变形;2、正常使用极限状态:这种极限状态对应于结构或结构构件达到变形或 耐久性能的
12、有关规定限值。3.1.7移动通信钢塔桅结构构件承载能力极限状态设计应按荷载效应的基本组合 进行设计,其表达式为:(刀、Xo rGSGk + yQlSQik + Yya7QiSQik <R(3丄7)式中乙一一结构重要性系数,不应小于1.0;Yg永久荷载的分项系数,当其效应对结构不利时,应取1.2;当 永久荷载效应对结构构件的承载力有利时应取1.0:对结构的倾 覆、滑移验算,应取0.9。.第1个可变荷载的分项系数,其中丫中为可变荷载01的分项 系数,一般情况下应取1.4;但对安装检修荷载可采用1.3;S“永久荷载标准值的效应;第1项可变荷载标准值的效应,其中S。认为第一个可变荷载标准值的效应
13、,其荷载效应在诸可变荷载效应中起控制作用;讥可变荷载0/的组合值系数,应根据不同的荷载组合按本章3.1.8的规定釆用;n参与组合的可变荷载数。R结构构件抗力的设计值。3.1.8移动通信钢塔桅结构构件承载能力极限状态设计应考虑如下两种不同荷载基本组合,其可变荷载组合值系数应分别按表3.1.8采用:表3.1.8荷载基本组合及可变荷载组合值系数荷载组合可变荷载组合值系数%0“IG+W+L1.00.7nG+W+L+I0.60.71.0注:1、表中G代表永久荷载,W代表风荷载,L代表平台活荷载,I代表裹冰荷载;2、需要考虑雪荷载时,雪荷载的组合系数均取0.7:3.1.9结构或构件承载力的抗震验算,应采用
14、下列极限状态设计表达 式:+ 爲S火 + yEVSEVk + y/wywswk <R/yREG丄9)式中重力荷载分项系数,取值同上;S“重力荷载代表值效应,重力荷载代表值应取结构自重和各竖向 可变荷载的组合值之和,规定如下:1、对结构自重(结构构配件自重、固定设 备重等)取1.0; 2、对平台的等效均布荷载取0.5,按实际情况时取1.0; 3、 对平台的雪荷载取0.5oyEh > yEV分别为水平、竖向地震作用分项系数,当仅计算水平地震 作用时:宜取扁二1.3,人广0;当仅计算竖向地震作用时:宜取=0, 人广1.3;当仅两者同时计算时:宜取人广1.3,人广0.5;S枷水平地震作用标
15、准值效应;S叫竖向地震作用标准值效应;yw风荷载分项系数,应釆用1.4;S賊风荷载标准值效应;%抗震基本组合中的风荷载组合值系数,可采用0.2,Yrl承载力抗震调整系数,对钢构件取0.8,对连接焊缝取0.9, 对连接螺栓取0.85o3.1.10正常使用极限状态应分别按荷载效应的标准组合、准永久组合进行 计算,并应满足本规范要求的限值。1、标准组合应用于计算结构或构件的变形,其表达式为:+(3.1.10-1)i=22、准永久组合用于地基变形的计算,其表达式为:(3.1.10-2)f=l式中8结构或构件的变形限值;S地基变形的规定限值;5准永久效应组合时,任何第1个可变荷载的准永久值系数,按表3.
16、1.10取用。表3丄10可变荷载准永久值系数荷载类别风荷载活荷载雪荷载地区I地区II地区III准永久值系数0如0(0.4)0.40.50.20注:1、在风玫瑰图呈严重偏心的地区,计算地基不均匀变形时风荷载的准永久值系数采用0.4 (频遇值);2、雪荷载的分区按建筑结构荷载规范GB 50009执行。3.1.11移动通信钢塔桅结构正常使用极限状态的控制条件应符合下列规定:1、在风荷载(标准值)作用下,塔桅结构任意点的水平位移不得大于该点离地高的1/ 75;对桅杆结构,层间的相对水平位移,尚不得大于 层间高度的l/75o2、在风荷载(标准值)作用下,当塔(杆)上挂有微波天线时,微波天线所在位置的塔身
17、挠度角和扭转角,应不超过微波天线的1/2半功 率角。3、塔桅结构的地基变形应符合本规范条款726。3.2荷载和地震作用3.2.1移动通信钢塔桅结构上的荷载一般可分为下列二类:1、永久荷载:结构自重、固定的设备自重、拉索的初应力、土重、土压 力等;2、可变荷载:风荷载、裹冰荷载、地震作用、雪荷载、平台的活荷载(包 括安装检修荷载)、地基变形等;3.2.2风荷载1、塔桅结构所承受风荷载的计算应按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB50009的规定执行,基本风压按50年一遇采用,但基本风压不得小于0.35 kN/m2o2、风荷载的计算应考虑塔桅构件、平台、天线及其他附属物的挡风面积, 移动通信天线的挡
18、风面积应按实际方向角度计算,天线较多且无法确定方向时 可按所有天线正面面积的75%计算。3.2.3雪荷载:平台雪荷载的计算应按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB50009的规定执行,基本雪压按50年一遇采用。3.2.4裹冰荷载1设计移动通信钢塔桅结构时,应考虑结构构件、拉索和天线等表面裹冰 后所引起的重力荷载及挡风面积增大的影响。2基本裹冰厚度应根据当地离地10m高度处的观测资料,取统计50年一 遇的最大裹冰厚度为标准。当无观测资料时,应通过实地调查确定,或按下列 经验数值分析采用:1) 重裹冰区:大凉山、川东北、川滇、秦岭、湘黔、闽赣等地区,基本 裹冰厚度可取10-30mm;2) 轻裹冰区:
19、东北(部分)、华北(部分)、淮河流域等地区,基本裹冰厚 度可取5-10mmc注:裹冰还会受地形和局地气候的影响,因此轻裹冰区内可能出现个别地点的重裹 冰或无裹冰的情况;同样,重裹冰区内也町能出现个别地点的轻裹冰或超裹冰的情况。3管线及结构构件上的裹冰荷载的计算应符合下列规定:1)圆截面的构件、拉索等每单位长度上的裹冰荷载可按下式计算:4 =肋匕冬(d +(3.2.4-1)式中:单位长度上的裹冰荷载(kN/m);b基本裹冰厚度(mm),按本条款的规定采用;d圆截面构件、拉索的直径(mm);少覆冰厚度的高度变化系数,按表3.2.4-1釆用;a2与构件直径有关的裹冰厚度修正系数,按表3. 2. 4-
20、2釆用;7裹冰重度,一般取9kN/m'。表3. 2.4-1裹冰厚度的高度变化系数匕离地面高度(m)1050100150200250300N3501.01.62.02.22.42.62.72.8表3. 2. 4-2裹冰厚度修正系数直径(mm)5102030405060701. 1 1.00.90. 80. 750. 70. 630.62)非圆截面构件上每单位表面面积上的裹冰荷载q(kN/m:)可按下式计算:qa - 0.6ba2y 10-3(3. 2.4-2)式中7单位面积上的裹冰荷载(心/昉;3.2.5地震作用应按塔桅所在地的抗震设防基本烈度进行计算;设防烈度为8 度及以下时可以不进行
21、截面抗震验算,仅需满足抗震构造要求;设防烈度为9 度时应同时考虑竖向地震与水平地震作用的不利组合。3.2.6平台的活荷载,应按实际工艺条件确定,一般情况下可按2kN/m?考虑; 平台栏杆顶部水平荷载可按l.OkN/m采用。3. 3材料选用3.3.1移动通信钢塔桅结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、 磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合 格保证。3.3.2移动通信钢塔桅的钢材,宜釆用Q235普通碳素结构钢、Q345低合金结 构钢、有条件时也可采用Q390钢或钢材强度等级更高的结构钢、以及优质碳 素结构
22、钢,其质量标准应分别符合我国现行国家标准碳素结构钢(GB700)、低合金高强度结构钢(GB/T1591)和优质碳素结构钢技术条件(GB699) 的规定。需要焊接的构件不得釆用Q235普通碳素结构钢A级;主要受力构件在冬 季工作温度等于或低于-20°C时,不宜釆用Q235沸腾钢。3.3.3角钢塔塔身杆件一般釆用Q235、Q345结构钢,钢管塔架塔身构件宜釆用 材质为20号优质碳素钢的无缝钢管。3.3.4拉线塔的拉索宜采用镀锌钢绞线。3.3.5连接材料应符合下列要求:1、塔桅结构的焊接一般采用手工电弧焊,选用的焊条,应符合现行国 家标准碳钢焊条(GB5117)或低合金钢焊条(GB5118
23、)的规定,焊条 型号应与构件钢材的强度相适应,可按下列原则选用:1)、对于Q235钢,宜选用E43XX型焊条;2)、对于Q345钢,宜选用E50XX型焊条;3)、对于Q390钢,宜选用E55XX型焊条;4)、对于不同强度钢材的连接焊缝,可釆用与低强度钢材相适应的焊条。2、采用自动焊接或半自动焊接时,焊丝和相应的焊剂应与主体金属强度相 适应,不同强度的钢材相焊接时,可按强度较低钢材选用焊接材料。焊丝和焊剂应符合熔化焊用钢丝和焊剂GB1300的规定。3、角钢塔采用螺栓连接时可选用普通螺栓,并应分别符合现行国家标准六 角头螺栓一A级和B级(GB5782)、六角头螺栓一一C级(GB5780) 的规定。
24、4、钢管釆用法兰连接时宜选用高强度材料的普通螺栓,高强度螺栓可采用 45号钢、406、40B、或20M11T1B钢制作并应符合钢结构用高强度大六角 头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件(GB/T1228GB/T1231)的规定。5、地脚锚栓可采用现行国家标准碳素结构钢(GB700)规定的Q235钢 或低合金高强度结构钢(GB./T1591)规定的Q345钢制作,有特殊要求 可釆用更高等级的螺栓。3.3.6钢塔桅结构常用材料设计指标如下:表3.3.6-1钢材的强度设计值(N/mn?)类另IJ抗拉、抗压和抗弯 f抗剪 仁端面承压 (创平顶紧) /ce牌号厚度或直径nunQ235 钢W162151253
25、25>1640205120Q345 钢W16310180400>16 35295170Q390 钢W16350205415>16 35335190注:1、表中厚度系指计算点的钢材厚度,对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。2、20号优质碳素钢(无缝钢管)的强度设计值同Q235钢。表33.62螺栓和锚栓连接的强度设计值(N/mn?)螺栓的性能等级、锚栓 和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接 高强度螺栓C级螺栓A级、E级螺栓什fcb齐b人b揃立普通螺栓4.6级、4$级1701405.6级210190(5.8 级300240&8级400300400320地脚锚
26、栓Q235140Q345180承压型连接 高强度螺栓&8级40025010.9 级500310构件Q235305405470Q345385510590Q390400530615注:1 A级螺栓用于d£24mm和lWlOd或lW150mm(按较小值)的螺栓:B级螺栓用于d>24nmi或1>10d或l>150mm(按较小值)的螺栓。d为公称直径,1为螺杆公称长度。2 A、B级螺栓孔的楮度和孔壁表而粗糙度,C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度均应符合移 动通信塔桅工程验收规范的要求。表33.6-3钢材焊缝的强度设计值(N/mn?)焊接方法和 焊条型号构件钢材对接焊
27、缝角焊缝牌号厚度或直 径(mm)抗压/cW焊缝质量为下列等级时,抗拉/产抗剪抗拉、抗压 和抗剪/严一级.二级三级自动焊、半自动 焊和E43型焊条 的手工焊Q235 钢215215185125160>16-40205205175120自动焊、半自动 焊和E50型焊条 的手工焊Q345 钢310310265180200>16-35295295250170自动焊、半自动 焊和E55型焊条 的手工焊Q390 钢350350300205220>16-35335335285190注:1 门动焊和半IT动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金屈的力学性能不低于现行国家标准埋弧焊用碳钢焊丝和焊
28、剂GB.T 5293和低合金钢埋弧焊用焊剂GB/T 12470中相关的规定。2 焊缝质虽等级应符合现行国家标准钢结构工程施工质呈验收规范GB 50205的规定。其中厚 度小于8mm钢材的对接焊缝,不应釆用超声波探伤确定焊缝质虽等级。3 对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取/V,在受拉区的抗弯强度设计值取/芒。4 表中厚度系指计算点的钢材厚度,对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。表33.6-4拉线用镀锌钢绞线强度设计值(N/mn?)股数热镀锌钢丝抗拉强度标准值备注117512701370147015701、整根钢绞线拉力设计值等于总截面与整根钢绞线抗拉强度设计值fv积:2、强度设计值
29、于中已计入了换算系数:7股0.92, 19 股 0.90。3、拉线金具的强度设计值山国家标准的金具强 度标准值或试验破坏值定,Yr-1.87股69074580086092019股6707207808409004结构分析4. 1 一般规定4丄1移动通信钢塔桅结构一般釆用自立式钢塔架、单管塔、拉线塔等型式。4.1.2塔桅结构的选型应综合考虑使用要求、周围环境与景观、建筑物的承受能 力以及工程造价等因素。4.1.3塔桅结构平台内力和位移的计算,应根据平台结构类型选用相应的计算简 图,塔体可视为平台结构的支座。4.2自立式钢塔架4.2.1自立式钢塔架的横截面通常为三角形、正方形等,一般情况下宜采用正
30、方形的角钢塔,为配合场地条件或装饰效果,也可采用矩形的角钢塔或小根开 的三角形钢管塔等。422塔架的根开尺寸,应根据塔高、荷载及场地情况等确定。一般正方形(塔 柱坡度变化)的角钢塔,根开尺寸不宜小于塔高1/8,钢管塔的根开尺寸不宜 小于塔高的1/25,因场地条件限制或有其它特殊要求的,可不受此限。4.2.3钢塔架为空间结构,计算塔架结构时,宜将结构作为整体,按整体空间 刚架法,釆用三维空间程序进行受力分析,主材与腹杆之间、腹杆与腹杆之间 的连接,可按实际情况,视为刚接或狡接。4.2.4当钢塔架截面为四边形时,在风荷载或地震作用下,应考虑如下两种作 用方向(图4.2.4)。图424塔架水平力作用
31、方向425当钢塔架截面为三角形时,在风荷载或地震作用下,应考虑如下三种作用 方向(图425)。丁爲三珊二图425塔架水平力作用方向4.2.6当计算所得四边形钢塔架斜杆承担的剪力与同层塔柱承担的剪力之比=Vb50.4 时,斜杆内力取塔柱内力乘系数a,cr = /z(O.228+O.649A)-h(4.2.6)图4.2.6斜杆最小内力限值计算如图426, V、M为层顶剪力、弯矩;b为层顶宽度;0为塔柱与垂直线之 夹角;h为所计算截面以上塔体高度;当为刚性斜杆时卩=1,柔性斜杆时卩=2。 4.2.7铁塔辅助杆件的承载能力应不低于所支撑主材内力的2%、斜材内力的 5%。4. 3单管塔4.3.1单管塔一
32、般釆用异型钢管制作,外观向上呈圆锥形,为悬臂式的单杆结构。 4.3.2单管塔可按悬臂压弯杆件计算,并应考虑杆身变形的二次效应影响。4.3.3钢管外壁的坡度小于2%的单管塔,应计算由脉动风引起的垂直于风向的 横向振动效应。4.3.4单管塔高度超过50米时宜采用适当的振动控制技术以减小结构变形。4. 4拉线塔4.4.1拉线塔塔身的内力分析可按拉线节点处为弹性支承的连续压弯杆件计算, 并考虑拉线节点处的偏心弯矩;有条件时也可用梁索单元或杆索单元有限元法 计算。当塔身为格构式时,其刚度应考虑杆身剪切变形后的抗弯刚度变化,其刚度应乘以折减系数折减系数可按下式确定:日刃 (4A1)式中/0弹性支承点之间杆
33、身计算长度(m):I杆身截面回转半径(m);20弹性支承点之间杆身换算长细比,按本规范5.2.4条计算。4.4.2拉线塔的拉线可按一端连接于塔身的抛物线计算,拉线上有集中荷载时, 可将集中荷载换算成均布荷载。拉线的截面强度应按下式验算:N4 W A(442)AN拉线拉力设计值(N)A一 线的钢绞线截面面枳(mnf)fs钢绞线的抗拉强度设计值(N/mnF)4.4.3拉线的初始应力应综合考虑杆体变形、内力和稳定以及拉线承载力等因素 确定,宜在 100250N/niin2o4.4.4拉线塔应进行整体稳定验算,其安全系数不应低于2.0:4.4.5拉线塔高度小于20米时杆身可釆用钢管,大于20米时宜采用
34、格构式杆身; 拉线布置:平面上宜为互交120。的三个对称方向,或互交90。的四个对称方向, 拉线与地面夹角宜为30。60。,最大不能超过65。4.4.6拉线塔高度不宜超过40米。5构件及节点连接5.1 一般规定5.1.1钢塔桅的构件和连接设计应满足施工和建成使用阶段的受力要求。512结构构件的强度、稳定和连接强度,应按承载能力极限状态的要求,釆用 荷载基本组合和强度的设计值进行计算。513构件连接当釆用螺栓连接时应验算螺栓的受剪、受拉及承压承载力;釆用 焊接时应验算焊缝的抗剪、抗拉和抗压承载力。5. 2构件设计521结构构件的设计,必须进行受弯、轴向受力强度计算以及整体稳定和局部 稳定验算,有
35、关计算可结合钢塔桅总体结构分析,通过计算机软件计算,必要 时,应通过手算复核,具体计算应按现行国家标准钢结构设计规范MGB50017) 的有关规定进行,但塑性发展系数人、丫,应取为1。5.2.2塔架的主材、腹杆等构件的长细比X应不超过下列规定值:受压弦杆材x W150横杆、斜杆辅助杆、横隔杆AW150,当内力小于杆件承载力的50%时,入W200X W200受拉杆入 W350桅杆两相邻拉线节点间杆身长细比宜符合下列规定: 格构式桅杆(换算长细比)入W100实腹式桅杆入W1505.2.3塔桅构件的长细比X应按如下规定计算:1、主材长细比入按表5. 2. 3-1采用。2、斜杆长细比入按表5. 2.
36、3-2采用。3、横杆和横膈长细比入按表5. 2. 3-3采用。表5. 2. 3-1塔架和桅杆的主材长细比入弦杆 形式二塔面斜杆交点错开二塔面斜杆交点不错开斜杆形式单斜杆双斜杆双斜杆加辅助杆简图1M y>长冷1当斜杆不断开 又互相连结时:a丄当斜杆不断斜杆不断开又 互相连结当两根斜杆为 一拉一压时:2- 11/1当A、B点与相邻 塔面的对应点之间 有连杆时:相邻两根斜杆为 一拉一压时:细Z =开又互相不连结兄=丄比Jo时:2 = <v0当斜杆断开,用节点板连接时:当两斜杆同时 受压时:相邻斜材均为压 杆时:,0.65/X =5.0.7/X =<>0.0.8/Z =lx当A
37、、B点与相邻塔 面的对应点之间无 连杆时:2-L1/lx表5. 2. 3-3塔架和桅杆的横杆及横膈长细比入5.2.4格构式轴心受构件对虚轴长细比应釆用换算长细比人,人应按表5.2.4计算。表5.2.4格构式构件换算长细比入构件截面形式四边形截面.11|二_I丄IIIL|_ J1等边三角形截面缀 材计算公式符号说明缀板= J盂+石 久二J忑+疋入、A整个构件对x-x轴或y-y轴的 长细比人一-单肢对最小刚度轴i-i的长细比缀 材A 二才+40 “A“、An.-构件截面中垂直于xx轴或 yy轴各斜缀条毛截 面面积之和A 二尤 +40 ° °v qy比缀板A).y = aM; +
38、 A = "I + 盂入一-单肢长细比缀 村九十+56x&-一构件截面中各斜缀条毛截面面积之和注: 缀条式轴心受压格构式构件的单肢长细比人,不应人于构件两方向长细比较大值几 的0.7倍;当缀件为缀板时,其单肢长细比不应大于40,并不应人于2maxmax的0.5倍(当几 <50时取兄 =50)o max 斜缀条与构件轴线间的倾角应保持在40°、70。范闱内。5.2.5单管塔受弯压时应考虑管壁局部稳定影响:1、环形单管塔考虑到管壁局部稳定的影响,应按下式5.2.5进行验算:+(p A(5. 2. 5)Ne)式中:N 所计算构件所受的轴心压力,N;M坏形单管塔所受弯
39、矩,取计算构件所受的最大值,N-111111;Ne欧拉临界力(N), NE = 7T2EA/(y.Ur (p弯矩作用平面内轴心受构件稳定系数,按钢结构设计规范采用;W 毛截面抗弯模量(加加)。1.0一一设计强度修正系数,按下式计算:<148.5对 Q235:0.586+7亦 1妙53、11 >/14&5 < <3001.0<114.6对 Q345:0.565+竺-竺114.6 < <245式中:D环形单管塔外径,mm; t坏形单管塔壁厚,mm:2、多边单管塔考虑到管壁局部稳定影响,应按公式(525)进行验算,其中儿按 以下式计算: 四边形、六、
40、八边形:b660 <y 77 925y#<660儿=1.42(1.0 - 0.000448JJ ?)十二边形:儿=1.0y#<610儿二 1.45(1.0-0.00050777-)610<-77<925十六边形:儿=L0y#<545bb儿二 1.42(1.0- 0.000539J/y) 545 < :77 < 925式中:b多边形单管塔单边宽度,mm;t多边形单管塔壁厚,mm:5. 3连接设计5.3.1为了保证施工质量及施工进度,塔桅各构件之间的连接,宜采用螺栓连 接,并采取现场拼装。局部部位如:塔脚板、法兰盘、钢管之间及钢管与节点 板之间等的连
41、接,可采用焊接,但禁止在现场施焊。5.3.2连接的计算,应按现行国家标准钢结构设计规范(GE50017)的有关 规定进行。5.3.3钢塔桅构件的抗剪连接采用普通螺栓C级时,宜对螺栓承载力进行折减。5.3.4对接焊缝的质量等级应不低于二级,其他角焊缝的质量等级应不低于三 级。5. 4法兰连接计算5.4.1钢管对接一般釆用法兰盘螺栓连接,主材与腹杆之间,可釆用节点板或法 兰盘连接。5.4.2有加劲肋法兰螺栓的拉力,应按下列公式计算:1、当法兰盘仅承受弯矩M时,普通螺栓拉力应按下式计算:N/maxS(x)2<Nht(5. 4. 2-1)式中Ng距旋转轴儿处的螺栓拉力(N);X第1个螺栓中心到旋
42、转轴的距离(mm);N:每个螺栓的受拉承载力设计值。2、当法兰盘承受拉力N和弯矩M时,普通螺栓拉力分两种情况计算:1)、螺栓全部受拉时,绕通过螺栓群形心的旋转轴转动,按下式计算:M -y N m/max+ WEx2 r(5. 4. 2-2)式中n 该法兰盘上螺栓总数。2)、当按(5. 4. 2-2)式计算任一螺栓拉力出现负值,螺栓群并非全部受拉时, 而绕旋转轴转动,按下式计算:N/max(5. 4. 2-3)(M + Ne)yn < hX(z)2 -,式中e旋转轴与旋转轴之间的距离(mm)。对圆形法兰盘,取螺栓的形心为旋转轴,钢管外壁接触点切线为旋转轴(图 542)maxt>5Mm
43、ax式中法兰盘的厚度(mm);543有加劲肋的法兰板厚应按下列公式计算:(543)Mf法兰盘钢材的抗弯强度设计值(N/mmJ法兰盘根据悬臂或二.三边支承面积所算出的最人弯矩,的计算可参考附录A。5.4.4法兰肋板,应进行如下计算:剪应力验算:T = Ng!h-t<fy (5.4.4-1)5N b正应力验算:a = ' g < f (5.442)h2r式中fv钢材的抗剪强度设计值(N/mm,)f钢材的抗弯强度设计值(N/mm:)图544加肋极计舁ZK总:冏加肋板的厚度(mm)。545无加劲肋的法兰盘的螺栓,应按下列公式计算(图545:1、轴心受拉作用时:-个螺栓所对应的管壁段
44、中的拉力:Nt =N/n(5.4.5-1)受力最大的一个螺栓的拉力:-个黠对应的QNa + b 5mN &< N: (54.5-2),a式中:m法兰盘螺栓受力修正系数,加= 0.65。545无加劲肋法兰盘螺检受力简图2、受拉(压)、弯共同作用时:N,/max法兰板间恥 无躺貯:生疋 互励&一个螺栓所对应的管壁段中的拉力:M KT+ 7V丿Nh=-n0.Sr2式中:M 一法兰盘所受弯矩,Nmm:N法兰盘所受轴心力,N,压力时取负值。546无加劲肋的法兰盘的法兰板,应按下列公式计算:(图5.4.6)(5453)顶力:(5 46-1)剪应力:厂二1.5理"(546-2
45、)e r(5463)剪应力:cr = < f5-r式中:s螺栓的间距,mm, s = (r2+b)-0;R,法兰盘之间的顶力,N ;0两螺栓之间的圆心角,弧度;图5.4.6无加劲肋法兰板受力5. 5塔脚板连接计算加劲板方型塔脚板底板强度应按下列公式计算(图5.5.1):(5. 5. 1-2)图551塔脚底板示意1、受压时:1)底板上作用的弯矩:M = 0.060夕(5. 5. 1-1)式中:N塔脚底所受的压力,N ;A塔脚底板面枳,mm2:Q底板的均布反力,N丨mtn' ;a底板计算区段的自由边长度,mm.2)底板厚度:(5. 5. 2-3)2、受拉时底板厚度:13丁 Yt &g
46、t;1.1V4/? /V mm J(5. 5. 2-4)式中:T 一一底板上作用的拉力,N ;Y 地脚螺栓中心至主角钢的最人距离,mm: maxb_- 一底板各区段中的最小宽度,mm.6构造与工艺技术要求6.1 一般规定6.1.1塔桅结构的构造应力求简单,结构传力明确,尽量减少次应力影响;节点 处各受力杆件的形心线(或螺栓准线)应尽可能交汇于一点,力求减少偏心; 节点构造应简单紧凑,力求减少结构的受风面积。6.1.2角钢构件的螺栓准线应尽量靠近形心线,减少传力的偏心。6.1.3钢塔桅结构应采取防锈措施,在可能积水的部位必须设置排水孔;对管形 和其他封闭形截面的构件,当釆取喷涂防锈时端部应密封,
47、当釆用热镀锌防锈 时端部不得密封。6.1.4塔桅结构截面的边数不小于4时,塔身每隔23个塔段,应设置加劲横隔; 在塔柱变坡处、微波天线悬挂处、格构式桅杆运输单元的两端及拉索节点处宜 设置横隔。受力横隔面必须是一个儿何不变形的体系,横隔面太大时,应采取 措施,防止横隔面自重引起下垂。6.1.5钢塔桅结构构件的最小规格要求:1、主要受力的角钢截面不宜小于L45X4:2、自立式角钢塔的主材截面不宜小于L63X5,腹杆截面不宜小于L5OX5;3、节点板厚度不宜小于6mm,塔脚板厚度不应小于16mm,锚栓垫板厚度不应 小于12nun:4、钢管的厚度不宜小于4mm;5、平台钢板厚度不宜小于4mm,圆钢直径
48、不宜小于12;6、拉线截面不应小于35mm2,拉线棒的直径不应小于16mm;6.2节点连接6.2.1钢塔桅结构构件采用螺栓连接时,用于连接受力杆件的螺栓,其直径不 宜小于12nmi,主材接头螺栓每端不少于6个,腹杆每端不少于2个,辅助杆 可用一个螺栓,接头应靠近节点。受剪螺栓的螺纹不应进入剪切面。6.2.2钢塔桅结构的主材、斜杆、横杆等主要受力构件之间的连接螺栓,必须 加弹费垫圈或采用扣紧螺母、双螺母,以防止螺帽松动,地脚锚栓应釆用双螺 母防松动。6.2.3螺栓连接节点构造:1. 角钢塔的主材连接节点,应采用内、外包钢(或节点板),通过螺栓对接连接,主材的厚度差大于2mm时,应加厚度等于主材厚
49、度差的垫板;2主材与腹杆之间,通过节点板,用螺栓搭接连接时,节点板厚度不小于腹杆厚度,主材与腹杆之间的净距离不宜大于lOnmi,也不宜小于5mm。3、节点板考虑刚度要求其形状不宜狭长,节点板边缘与杆件轴线所夹角a不小于15°,如图示。4. 节点板较大时,宜将节点板卷边(或增设加劲板)增大刚度,而不宜将节点板加至太厚;5、主材连接尽可能使用二排螺栓。624建于野外的无人值守基站的塔桅连接螺栓宜采取防卸措施。625螺栓的排列和距离,应符合下表625的要求。表625螺栓的排列和允许距离名称位置和方向最大允许距离 (取两者的较小值)最小允许距离中心 距离外排(垂直内力方向或顺内力方向)8d&
50、#176; 或 12t3d0中 间 排垂直内力方向16do 或 24t顺内力方向构件受压力12d。或 18t构件受拉力16d(> 或 24t中心至 构件边 缘距离顺内力方向4d0 或 St2do垂直内 力方 向切割边1.5d0、轧制高强螺栓1.2do其他螺栓注:1do为螺栓的孑, t为外层较薄板件的厚度;2 钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连时,螺栓最大间距可按中间排的数值采用。3 高强螺栓指8.8级及以上等级螺栓。626焊缝连接时构件端部的焊缝宜釆用围焊,所有围焊的转角处必须连续施焊。6.2.7法兰盘连接构造:1、有加劲肋法兰盘:底板厚不小于16mm;管径小于120nmi时螺栓不
51、少于4 个;管径大于120nmmi时,螺栓不宜少于6个;加劲板的厚度不应小于板长的 1/15,并不小于 5111111a2、无加劲肋法兰盘:底板厚不小于20mm,强度及变形应满足计算要求。3、钢管与法兰板的连接:钢管应进入法兰板,切坡口焊接。4、法兰盘与基础顶面之间宜设置调节螺母的间隙,其间距一般可取锚栓直径的 2倍。6.2.8拉线的构造要求:1、拉线连接宜采用下列二种方式:1)、对外径在16mm及以下的钢绞线可采用楔型线夹方式连接;2)、对外径21mm及以上的钢绞线可釆用压接管连接。2、拉线的调节装置宜采用下列二种形式:1)、对外径在16mm及以下的钢绞线可采用UT型线夹进行调节;2)、对外径21nmi及以上的钢绞线可釆用花篮螺栓进行调节。3、屋面桅杆的拉线固定点应与结构构件可靠连接。4、拉线拉耳应直接连接于弦杆上,并应采取可靠措施抵抗拉线平面外风荷载。5、拉线桅杆底座宜釆用較接形式。6、NUT型线夹带螺母后及花篮螺栓的螺杆必须露出螺纹,并应留有不小于1/2 螺杆的螺纹长度,在NUT型线夹的螺母上宜装设防盗罩,并应将双母拧紧,花 兰螺栓应封固。6.3制作与安装6.3.1移动通信钢
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