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角钢塔构件的标准化设计

摘要]角钢塔设计中通常存在构件数量众多、计算受力复杂、计算量大等问

题。为在保证结构安全的前提下最大程度上减少构件的数量，本文基于美国通信

塔规范TIA-222-G-2005提出采用“等强度”连接对构件进行归一化处理，减少构

件数量，简化连接计算，实现构件设计的标准化。在此基础上，绘制和编写各种

不同规格的构件等强度连接表格供设计人员选用和参考。

关键词]角钢塔等强度标准化

Abstract：Angletowerdesignelementscommonlyfoundinlargenumber,

calculatedbytheforceofcomplex,largecomputationandotherissues.Toensurethe

structuralsafetyofthepremiseofminimizingthenumberofcomponents,this

specificationbasedontheU.S.communicationstowersTIA-222-G-2005proposeda

“equalintensity”connectionofthenormalizedcomponents,reducingthenumberof

components,simplifyingconnectionsCalculatedtoachievethestandardizationof

componentdesign.Onthisbasis,writespecificationsofthecomponentsofdifferent

formssuchasstrengthConnectionselectionandreferencefordesigners.

Keywords：anglesteeltower，equalintensity，standardization

1、引言

角钢塔由于角钢取材方便、材料价格低廉、加工工艺成熟、安装搬运难度低

等诸多优点，角钢通信塔在国内通信市场得到广泛应用。在国外市场上，由于角

钢塔构件能够成捆包装，集装箱装运方便、构件安装工具要求简单等优点更是得

到广泛应用。

角钢塔在通信塔建设使用由来已久，其结构设计由于构件多、受力分析复杂

等缺点目前主要采用整体空间矩阵法进行计算机计算，常用的有：Ansys、

SAP2000、3D3S、PLS-tower、RISA-tower等有限元软件。假定一种较为合理的

角钢塔立面隔面形式，角钢塔结构构件截面尺寸通过计算能够能较快确定。但由

于按照客户定制化设计荷载进行设计，设计计算出来构件的连接参数各不相同，

同样截面的构件使用的连接螺栓数量直径均不相同，导致构件种类繁多，增加产

品制作成本和运输管理成本。同时设计经验不足的设计人员在构件连接设计时

由于计算的参数取值，导致构件的连接强度存在一定的风险。

2、构件的计算

笔者所在公司角钢塔生产主要针对非洲、拉美、东南亚等区域通信塔桅市场。

由于美国是当前世界超级大国，在各个方面影响着全世界，包括通信建设的相关

标准，由于第三世界国家基本上没有自己的科学体系，因此相关的规程、技术标

准基本上全盘照搬美国。笔者在本文中按照中国标准的材料，计算采用目前必威体育精装版

版美国通信铁塔设计规范（TIA-222-G-2005，以下简称美标）进行论述。

在角钢塔计算模型中，角钢塔假定为整体桁架，所有构件均轴心受力构件。

由于构件在受压作用下存在屈曲，构件的承载能力远小于其受拉承载能力，同时

在实际角钢塔计算中单个构件的所受的压力一般大于其所受拉力，故等强度的连

接实际上就是是构件最大承压能力与构件连接等强。

美标对本次论述的角钢塔常使用的等边角钢构件的受力连接计算有详细的

规定，具体如下。

a)材料有效强度

对于常用的90度热轧等边角钢，美标规定有效屈服强度与角钢宽厚比和材

料的屈服强度有关，并且角钢宽厚比w/t与不允许大于25。具体计算式如下表1。

表1角钢有效强度计算

b)轴向承载力计算

角钢轴向承载力为ФcPn：Pn=AgFcr，Фc=0.85。