5.1 一般规定

5.1.1  承载能力和疲劳关系到结构的安全性，而变形关系到结构的使用性，这三种状态中的任何一种都可能对结构计算起控制作用。

    原标准中承载力、稳定的定义区间有重合，现改为强度、稳定和变形验算。

    塔桅钢结构的承载能力是指结构或构件达到其允许的最大承载能力，或者虽未达到最大承载能力，但由于塑性变形使得结构或构件几何形状发生显著改变，彻底不能使用，也认为已经达到最大承载能力。塔桅结构的变形验算可以理解为结构或构件不能超过使用功能上允许的某个变形限值，例如，过大的变形不仅会对结构产生不利影响，可能还会使人们在心理上产生不安全的感觉，或者不满足工艺要求。

5.1.2  高耸结构的疲劳破坏主要是风力发电塔的破坏，每年都有若干起，造成很大的经济损失，《高耸结构设计规范》GB 50135-2006修编时，风力发电塔还很少，所以未有针对性条款。目前每年都有上万座风力发电塔建成，需维护的风塔的数量急剧增大，所以疲劳问题已成为风电发展中的重要问题。故本次修编加以强调，作为强制性条文，必须严格执行。风电塔的疲劳问题在钢结构方面主要是钢筒焊缝热影响区的母材疲劳问题和法兰连接螺栓的疲劳问题，以后这一问题更为普遍和典型。本标准第5.8.2条、第5.8.3条、第5.9.1条中有具体规定。本条为强制性条文，必须严格执行。

5.1.3  本条所指钢材材质应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定是要求设计者根据钢结构设计的基本原理并结合高耸钢结构的特点来选择材料及辅助材料。材料选择对于钢结构来讲至关重要，涉及结构设计的安全性和经济性。

    高耸钢结构是承受动力荷载(以风为主)的室外结构，而且绝大部分为焊接结构(小型角钢输电塔不在本标准覆盖范围之内)。所以在选择材料时应考虑以下几点：

    (1)应选用Q235-B及以上的钢材；

    (2)对于桅杆纤绳的拉耳设计，应考虑微风时扭转效应引起的疲劳荷载作用，材料和焊缝应比一般高耸钢结构提高一个等级；

    (3)对于高耸钢结构的悬臂天线段，应考虑鞭梢效应及高频振动作用，适当选用较好的材料或适当降低应力比；

    (4)对于寒冷地区的高耸钢结构，应考虑冷脆问题，适当提高材料等级；根据经验，冬季极限低温在-20℃～-40℃的地区，可采用C级钢材；

    (5)钢材的选择应考虑经济性，并易于采购，易于管理。

5.1.4  本条所涉及的表A.0.3中增加预应力锚栓的设计参数，其抗拉强度是按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017中关于高强螺栓的抗拉强度得出的。但因在表A.0.3注6中规定预应力锚栓应用直接张拉法施工，所以不得用扭矩法施工。抗拉和抗扭共同作用，强度要除以1.2，此处只除以1.1。提高强度利用率，也要有一定余地。而且对于锚栓加预应力，实践经验证明必须用直接张拉法，用扭矩法易于折断锚栓。

    表A.0.3注7中提出对于用直接张拉法施工的摩擦型高强螺栓，其强度也可提高10％，也是同理。但这种螺栓的螺杆长度要达到螺栓直径的6倍以上，其预应力损失才低于20％，可被接受。由于标准适用范围增加了电力高塔，故电力高塔中常用的钢绞线的强度设计值亦予收录。国内电力系统使用螺栓品种、数量较钢结构建筑多，也对各类螺栓的承载能力进行过大量试验，试验结果比现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017提供的承载能力略大，故电力系统普遍采用的螺栓承载力与现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017有所区别。为了尊重试验结果，本标准在基本仍采用现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017数据的前提下作出说明，即有大量可靠试验依据时，可根据行业内具体情况做适当修正，而修正需在行业内以行业标准形式统一规定。

5.1.5  高耸结构处于室外，大气环境腐蚀影响较大。由于维护费用问题越来越突出，故目前对高耸结构一般均做长效防腐蚀处理。本条所列两种长效防腐蚀方法均已经过大量工程实践验证。其他长效防腐方法如氟碳涂层法、无机富锌涂层法等均有较好的应用前景，但尚需经过一定量实际工程检验。

5.1.6  塔桅钢结构的防雷接地是普遍性的重要问题，且利用结构主体作为防雷引下线最为经济，防雷接地又与基础的设计与施工有关。故在此作为设计的一般规定。

5.1.7  与一般结构相比，桅杆结构是受气候影响更显著的高耸结构，风荷载和裹冰荷载常常是其控制荷载；且桅杆结构高度较大，横截面相对较小，杆身长细比通常在100～200左右，远大于一般的高耸结构。桅杆结构的柔索纤绳和细长杆身导致横向荷载作用下的大变形，整个结构表现出强非线性，静力和动力特性十分复杂。

    桅杆结构的非线性因素主要体现在：①纤绳弦向变形和弦向张力不成正比，纤绳动力刚度是非线性的；②二阶矩的影响，由于纤绳斜向张拉的作用，杆身内部轴向力很大，二阶矩的影响不容忽略；③阻尼的非线性，纤绳相当于一个等效的阻尼器，能迅速衰减杆身的振动，其阻尼作用与纤绳的变形有关。另外，通常桅杆每层纤绳均于空间相交于一点，且各层交点连成一条线，整个结构是一个瞬变体系，初始抗扭刚度为零，发生扭转变形后才有抗扭刚度与弹性恢复力。所以桅杆结构在微风荷载作用下就易发生扭转振动。在正常使用情况下，微风出现的频率最大，因而桅杆发生微风风激振动的频率也就很高。

    桅杆的这些特点使其在风荷载作用下易产生各种复杂的风效应，如顺风随机振动、横风涡激振动、自激振动、参数振动、混沌现象等。频繁且复杂的风激振动易使桅杆产生疲劳损伤，而疲劳损伤又是桅杆结构倒塌的最常见原因之一，因此，在桅杆结构设计时需要采取抗疲劳措施，以下分别从加固节点和增大结构抗扭刚度两方面考虑。①桅杆结构拉耳连接节点是最易发生疲劳破坏的部位，拉耳节点板在设计中只考虑平面内受拉，平面外刚度很小。杆身发生扭转时，纤绳与拉耳节点板会产生平面外夹角，使得节点板在平面外受弯，这种平面外受力状态对拉耳抗疲劳性能有不利的影响。工程中对于拉耳节点板平面外受力问题通常采用加劲板来增加其平面外刚度。②增大结构抗扭刚度可以通过改变纤绳布置方案来实现，增加纤绳数量和改变节点位置使得纤绳拉力作用方向线与结构中心不重合，可以为结构提供额外的抗扭刚度。

5.1.8  要求节点构造简单紧凑的目的主要是减小受风面积，同时也可以简化制作、节约钢材。选型应使传力明确，并尽量减小次应力影响，其节点构造应简单紧凑。