10.1 杆塔荷载
10.1.1 荷载分类宜符合下列要求：
1 永久荷载：导线及地线、绝缘子及其附件、杆塔结构构件、杆塔上各种固定设备、基础以及土体等的重力荷载；土压力及预应力等荷载；
2 可变荷载：风和冰(雪)荷载；导线、地线及拉线的张力；安装检修的各种附加荷载；结构变形引起的次生荷载以及各种振动动力荷载。
10.1.2 杆塔的作用荷载宜分解为横向荷载、纵向荷载和垂直荷载。
10.1.3 各类杆塔均应计算线路正常运行情况、断线(含纵向不平衡张力)情况、不均匀覆冰情况和安装情况下的荷载组合，必要时尚应验算地震等稀有情况。
10.1.4 各类杆塔的正常运行情况，应计算下列荷载组合：
1 基本风速、无冰、未断线(包括最小垂直荷载和最大横向荷载组合)；
2 最大覆冰、相应风速及气温、未断线；
3 最低气温、无冰、无风、未断线(适用于终端和转角杆塔)。
10.1.5 悬垂型杆塔(不含大跨越悬垂型杆塔)的断线(含纵向不平衡张力)情况，应按—5℃、有冰、无风的气象条件，计算下列荷载组合：
1 单回路杆塔，任意一相导线有纵向不平衡张力，地线未断；断任意一根地线，导线未断；
2 双回路杆塔，同一档内，任意两相导线有纵向不平衡张力；同一档内，断一根地线，任意一相导线有纵向不平衡张力。
10.1.6 单回路和双回路耐张型杆塔的断线(含纵向不平衡张力)情况应按—5℃、有冰、无风的气象条件，计算下列荷载组合：
1 同一档内，任意两相导线有纵向不平衡张力，地线未断；
2 同一档内，断任意一根地线，任意一相导线有纵向不平衡张力；
3 同一档内，断两根地线，导线无纵向不平衡张力。
10.1.7 10mm及以下冰区导、地线的最小断线张力(含纵向不平衡张力)的取值，应符合表10.1.7规定的导、地线最大使用张力的百分数。垂直冰荷载应取100％设计覆冰荷载。
表10.1.7 10mm及以下冰区导线、地线最小断线张力(含纵向不平衡张力)(％)
10.1.8 10mm冰区不均匀覆冰情况的导、地线不平衡张力的取值应符合表10.1.8规定的导、地线最大使用张力的百分数。无冰区段和5mm冰区段可不计算不均匀覆冰情况引起的不平衡张力。垂直冰荷载宜取设计覆冰荷载的75％计算。相应的气象条件宜按—5℃、10m/s风速计算。
表10.1.8 不均匀覆冰情况的导、地线最小不平衡张力(％)
10.1.9 各类秆塔均应计算所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力。
10.1.10 各类杆塔在断线情况下的断线张力(含纵向不平衡张力)，以及不均匀覆冰情况下的不平衡张力均应按静态荷载计算。
10.1.11 防串倒的加强型悬垂型塔，除按常规悬垂型杆塔工况计算外，还应按所有导、地线同侧有断线张力(含纵向不平衡张力)计算。
10.1.12 各类杆塔的验算覆冰荷载情况，应按验算冰厚、—5℃、10m/s风速，所有导、地线同时同向有不平衡张力。
10.1.13 各类杆塔的安装情况，应按10m/s风速、无冰、相应气温的气象条件计算下列荷载组合：
1 悬垂型杆塔的安装荷载应符合下列规定：
1)提升导线、地线及其附件耐的作用荷载。包括提升导、地线、绝缘子和金具等重力荷载(导线宜按1.5倍计算，地线宜按2.0倍计算)，安装工人和工具的附加荷载，动力系数取1.1，附加荷载标准值可按表10.1.13的规定确定。
表10.1.13 附加荷载标准值(kN)
2)导线及地线锚线作业时的作用荷载。锚线对地夹角不宜大于20°，正在锚线相的张力动力系数取1.1。挂线点垂直荷载取锚线张力的垂直分量和导、地线重力和附加荷载之和，纵向不平衡张力分别取导、地线张力与锚线张力纵向分量之差。
2 耐张型杆塔的安装荷载应符合下列规定：
1)锚塔在锚地线时，相邻档内的导线及地线均未架设；锚导线时，在同档内的地线已架设。
2)紧线塔在紧地线时，相邻档内的地线已架设或未架设，同档内的导线均未架设；紧导线时，同档内的地线已架设，相邻档内的导、地线已架设或未架设。
3)锚塔和紧线塔均允许计及临时拉线的作用，临时拉线对地夹角不应大于45°，其方向与导、地线方向一致，导线的临时拉线按平衡导线张力标准值40kN取值，地线临时拉线按平衡地线张力标准值10kN取值。
4)紧线牵引绳对地夹角不宜大于20°，计算紧线张力时应计及导、地线的初伸长、施工误差和过牵引的影响。
5)安装时的附加荷载可按表10.1.13的规定取值。
3 导、地线的架设次序，宜自上而下逐相(根)架设。双回路应按实际需要，可计算分期架设的情况。
4 与水平面夹角不大于30°，且可以上人的铁塔构件，应能承受设计值1000N人重荷载，并不应与其他荷载组合。
10.1.14 终端杆塔应计及变电站一侧导线及地线已架设或未架设的情况。
10.1.15 计算曲线型铁塔时，应计算沿高度方向不同时出现最大风速的不利情况。
10.1.16 位于地震烈度为9度及以上地区的各类杆塔均应进行抗震验算。
10.1.17 外壁坡度小于2％的圆筒形结构或圆管构件，应根据雷诺数的不同情况进行横风向风振(旋涡脱落)校核。
10.1.18 导线及地线的水平风荷载标准值和基准风压标准值，应按下列公式计算：
式中：Wx——垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值(kN)；
α——风压不均匀系数；设计杆塔时应根据设计基本风速按表10.1.18-1的规定确定；校验杆塔大风工况电气间隙时，应根据水平档距按表10.1.18-2的规定确定；
βc——导线及地线风荷载调整系数；仅用于计算作用于杆塔上的导线及地线风荷载(不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算)，βc应按表10.1.18-1的规定确定；
μz——风压高度变化系数；基准高度为10m的风压高度变化系数按表10.1.23的规定确定；
μsc——导线或地线的体型系数；线径小于17mm或覆冰时(不论线径大小)取1.2；线径大于或等于17mm时取1.1；
d——导线或地线的外径或覆冰时的计算外径；分裂导线取所有子导线外径的总和(m)；
Lp——杆塔的水平档距(m)；
B1——导、地线及绝缘子覆冰后风荷载增大系数；5mm冰区取1.1，10mm冰区取1.2，15mm冰区取1.3，20mm及以上冰区取1.5～2.0；
θ——风向与导线或地线方向之间的夹角(°)；
Wo——基准风压标准值(kN/m2)；
V——基准高度为10m的风速(m/s)。
表10.1.18-1 风压不均匀系数α和导地线风载调整系数βc
注：对跳线，宜取1.20。
表10.1.18-2 风压不均匀系数α随水平档距变化取值
10.1.19 杆塔风荷载的标准值应按下式计算：
式中：Ws——杆塔风荷载标准值(kN)；
μs——构件的体型系数；应按本规范第10.1.20条的规定选用；
B2——构件覆冰后风荷载增大系数；5mm冰区取1.1，10mm冰区取1.2，15mm冰区取1.6，20mm冰区取1.8，20mm以上冰区取2.0～2.5；
As——构件承受风压投影面积计算值(m2)；
βz——杆塔风荷载调整系数；应按本规范第10.1.21条的规定选用。
10.1.20 构件的体型系数μs应符合下列规定：
1 角钢塔体型系数μs应取1.3(1＋η)，η为塔架背风面风载降低系数，应按表10.1.20的规定选用；
2 钢管塔体型系数μs应按下列规定取值：
1)当μz·Wo·d2≤0.003时，μs值按角钢塔架的μs值乘0.8采用，d为钢管直径(m)；
2)当μz·Wo·d2≥0.021时，μs值按角钢塔架的μs值乘0.6采用；
3)当0.003＜μz·Wo·d2＜0.021时，μs值按插入法计算。
3 当铁塔为钢管和角钢等不同类型截面组成的混合结构时，应按不同类型杆件迎风面积分别计算或按照杆塔迎风面积加权平均选用μs值。
表10.1.20 塔架背风面风载降低系数η
注：1 A为塔架轮廓面积；a为塔架迎风面宽度；b为塔架迎风面与背风面之间距离；
2 中间值可按线性插入法计算。
10.1.21 杆塔风荷载调整系数βz应符合下列规定：
1 对杆塔设计，当杆塔全高不超过60m时，杆塔风荷载调整系数βz(用于杆塔本身)应按表10.1.21对全高采用一个系数；当杆塔全高超过60m时，βz应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定采用由下到上逐段增大的数值，但其加权平均值不应小于1.6；
2 对基础，当杆塔全高不超过60m时，杆塔风荷载调整系数βz应取1.0；当杆塔全高超过60m时，宜采用由下到上逐段增大的数值，但其加权平均值不应小于1.3。
表10.1.21 杆塔风荷载调整系数βz
注：1 中间值按插入法计算；
2 对自立式铁塔，表中数值适用于高度与根开之比为4～6。
10.1.22 绝缘子串风荷载的标准值应按下式计算：
式中：W1——绝缘子串风荷载标准值(kN)；
A1——绝缘子串承受风压面积计算值(m2)。
10.1.23 对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表10.1.23的规定确定。
表10.1.23 风压高度变化系数μz
注：地面粗糙度可按下列分类：
A类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
C类指有密集建筑群的城市市区；
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
10.1.1 根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068，结合输电结构的特点，简化了荷载分类，不列偶然荷载，将属这类性质的张力及安装荷载等一同列入可变荷载，将基础重力列入永久荷载，同时为与习惯称谓一致不采用该标准中所用的“作用”术语，而仍用“荷载”来表述。
10.1.2 本条是对荷载作用方向的规定。
1 一般情况，杆塔的横担轴线是垂直于线路方向中心线或线路转角的平分线。因此，横向荷载是沿横担轴线方向的荷载，纵向荷载是垂直于横担轴线方向的荷载，垂直荷载是垂直于地面方向的荷载。
2 悬垂型杆塔基本风速工况，除了0°风向和90°风向的荷载工况外，45°风向和60°风向对杆塔控制杆件产生的效应很接近。因此，通常计算0°、45°及90°三种风向的荷载工况。但是，对塔身为矩形截面或者特别高的杆塔等结构，有时候可能由60°风向控制。耐张型杆塔的基本风速工况，一般情况由90°风向控制，但由于风速、塔高、塔型的影响，45°风向有时也会控制塔身主材。对于耐张分支塔等特殊杆塔结构，还应根据实际情况判断其他风向控制构件的可能性。
3 考虑到终端杆塔荷载的特点是不论转角范围大小，其前后档的张力一般相差较大。因此，规定终端杆塔还需计算基本风速的0°风向，其他风向(90°或45°)可根据实际塔位转角情况而定。
10.1.3 正常运行情况、断线(含纵向不平衡张力)情况和安装情况的荷载组合是各类杆塔的基本荷载组合，不论线路工程处于何种气象区都必须计算。当线路工程所处气象区有覆冰条件时，还应计算不均匀覆冰的情况。
10.1.4 基本风速、无冰、未断线的正常运行情况应分别考虑最大垂直荷载和最小垂直荷载两种组合。因为，工程实践计算分析表明，铁塔的某些构件(例如部分V型串的横担构件或部分塔身侧面斜材)可能由最小垂直荷载组合控制。
10.1.5、10.1.6 断线(含纵向不平衡张力)情况，当实际工程气象条件无冰时，应按—5℃、无冰、无风计算。断线工况均考虑同一档内断线(含纵向不平衡张力)。
1 对单回路悬垂型杆塔，应分别考虑一相导线有纵向不平衡张力情况和断一根地线的情况。
2 对耐张塔和双回路悬垂型杆塔，尚应考虑地线断线和导线纵向不平衡张力的组合。
3 对耐张塔，应考虑断两根地线的情况。
4 对于终端杆塔，由于变电站侧导线的纵向不平衡张力很小，线路侧导线的纵向不平衡张力相对很大，因此要求对单回路或双回路终端塔还要考虑线路侧作用一相或两相纵向不平衡张力，使终端塔的纵向荷载组合效应不低于耐张塔的纵向荷载组合。
10.1.7 为了提高地线支架的承载能力，对悬垂塔和耐张塔，地线断线张力取值均为100％最大使用张力。
10.1.8 从历次冰灾事故情况来看，地线的覆冰厚度一般较导线厚，故对于不均匀覆冰情况，地线的不平衡张力取值(占最大使用张力的百分数)较导线大。无冰区段和5mm冰区段可不考虑不均匀覆冰情况引起的不平衡张力。条文表10.1.8中不均匀覆冰的导、地线不平衡张力取值适用于档距不超过550m、高差不超过15％的使用条件，超过该条件时应按实际情况进行计算。
10.1.9 不均匀覆冰荷载组合应考虑纵向弯矩组合情况，以提高杆塔的纵向抗弯能力。
10.1.10 本规范规定的断线张力(或纵向不平衡张力)和不均匀覆冰情况下的不平衡张力值已考虑了动力影响，因此，应按静态荷载计算。
10.1.11 2008年的严重冰灾在湖南、江西和浙江等省份均有发生串倒的现象，由于倒塔断线引起相邻档的铁塔被拉倒的现象不少。为了有效控制冰灾事故的进一步扩大，对于较长的耐张段之间适当布置防串倒的加强型悬垂型杆塔是非常有效的一种方法，国外的规范中也有类似的规定。加强型悬垂型杆塔除按常规悬垂型杆塔工况计算外，还应按所有导、地线同侧有断线张力(或纵向不平衡张力)计算，以提高该塔的纵向承载能力。
10.1.12 本条是根据以往实际工程设计经验确定的。验算覆冰荷载情况是作为正常设计情况之外的补充计算条件提出来的。主要在于弥补设计条件的不足，用以校验和提高线路在稀有的验算覆冰情况下的抗冰能力。它的荷载特点是在过载冰的运行情况下，同时存在较大的不平衡张力。这项不平衡张力是由于现场档距不等，在冰凌过载条件下产生的，导、地线具有同期同方向的特性，故只考虑正常运行和所有导、地线同时同向有不平衡张力情况。鉴于验算覆冰荷载出现概率很小，故不再考虑断线和最大扭矩的组合情况。
10.1.13 对本条说明如下：
1 悬垂型杆塔提升导、地线及其附件时发生的荷载。其中，提升导、地线的荷载如果考虑避免安装荷载(包括检修荷载)控制杆件选材，起吊导、地线时采用转向滑轮(图2)等措施，将起吊荷载控制在导、地线重量的1.5倍以内是可行的。以往线路已有工程经验，但是，应在设计文件中加以说明。
图2 起吊导、地线时采用转向滑轮示意
悬垂型杆塔，导线或地线锚线作业时，挂线点处的线条重力由于前后塔位高差对其影响较大，一般应取垂直档距较大一侧的线条重力。即：按塔位实际情况，一般应取大于50％垂直档距的线条重力。
2 导、地线的过牵引、施工误差和初伸长引起的张力增大系数应根据导、地线的特性确定。
4 水平和接近水平的杆件，单独校验承受1000N人重荷载，而不与其他荷载组合。一般可将与水平面夹角不大于30°的杆件视为接近水平的杆件。如果某些杆件不考虑上人，应在设计文件中说明。校验时，可将1000N作为集中荷载，杆件视为简支梁，其跨距取杆件的水平投影长度，杆件应力应不大于材料的强度设计值。
10.1.14 本条是根据以往实际工程设计经验确定的。
10.1.15 考虑阵风在高度方向的差异对曲线型铁塔斜材产生的不利影响，也称埃菲尔效应。
10.1.17 圆管构件在以往的工程中曾出现过激振现象，有的振动已引起杆件的破坏。虽然目前要精确地计算振动力尚有困难，有些参数不容易得到，一般可参照现行国家标准《高耸结构设计规范》GB50135的有关规定。
10.1.18 导、地线风荷载计算公式中风压调整系数βc，是考虑1000kV架空输电线路因绝缘子串较长、子导线多，有发生动力放大作用的可能，且随风速增大而增大。此外，近年来500kV线路事故频率较高，适当提高导、地线荷载对降低线路的倒塔事故率也有一定帮助。但对于电线本身的张力弧垂计算、风偏角计算和其他电压等级线路的荷载计算都不必考虑βc，即取βc＝1.0。
通过对各国风偏间隙校验用风压不均匀系数的分析，参照其中反映风压不均匀系数随档距变化规律的德国和日本系数曲线，结合我国运行经验，提出了风压不均匀系数的取值要求，即校验杆塔电气间隙时，档距不大于200m取0.80，档距不小于550m时取0.61，档距在200m～550m时风压不均匀系数α按下式计算：
式中：Lh——杆塔的水平档距(m)。
10.1.19～10.1.21 根据现行国家标准《高耸结构设计规范》GB50135关于塔架结构体型系数取值的规定，由钢管构件组成的塔架整体计算时的μs，按角钢塔架的μs乘以0.6～0.8采用。为计算方便，在以往500kV线路和大跨越钢管塔设计中采用的体型系数为0.82(1＋η)，1000kV淮南-上海(皖电东送)特高压交流线路工程钢管塔的体型系数为0.85(1＋η)。
杆塔本身风压调整系数βz，主要是考虑脉动风振的影响。为便于设计，对一般高度的杆塔在全高度内采用单一系数。总高度超过60m的秆塔，特别是较高的大跨越杆塔，其βz宜采用由下而上逐段增大的数值，可以参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定确定；对宽度较大或迎风面积增加较大的计算段(如横担、微波天线等)应给予适当加大。单回路杆塔可参考表41取值，同塔双回路杆塔可参考表42取值，表41、表42分别参照了±800kV向家坝-上海特高压直流线路工程和1000kV淮南-上海(皖电东送)特高压交流线路工程的取值，并做了局部调整。
表41 单回路杆塔风荷载调整系数βz
表42 双回路杆塔风荷载调整系数βz
当考虑杆件相互遮挡影响时，可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定计算受风面积As。
对基础的βz值是参考化工塔架的设计经验，取对杆塔效应的50％，即β基＝(β杆塔—1)/2＋1，考虑到使用上方便，对60m以下杆塔取1.0；对60m及以上杆塔取1.3。
10.1.22 本条所列计算公式是根据我国电力部门设计经验确定的。导、地线风荷载计算公式、杆塔风荷载计算公式和绝缘子串风荷载计算公式中均有系数B1，B1为覆冰工况时风荷载的增大系数，仅仅用于计算覆冰风荷载之用，计算其他工况的风荷载时，不考虑系数B1。
10.1.23 本条是参考现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009第7.2.1条制定。
表10.1.21风压高度变化系数μz，按下列公式计算得出：
式中：Z——对地高度(m)。
- 上一节：10 杆塔荷载及材料
- 下一节：10.2 结构材料
