、二号角钢24、三号角钢25、四号角钢26的截面形状为L 型或者直角型。所述L型的边A的长度与边B的长度相同，也可以不相同。所述L型的边 A的厚度与边B的厚度相同，也可以不相同。所述直角型的边A的长度与边B的长度相同， 也可以不相同。所述直角型的边A的宽度与边B的宽度相同，也可以不相同。所述一号角 钢23、二号角钢24、三号角钢25、四号角钢26可设置倒第一倒角28、第二倒角29、第三倒角 30,也可以不设置倒角。因此所述一号角钢23、二号角钢24、三号角钢25、四号角钢26的外 侧面32两两接触，拼接在一起形成十字形，直接采用螺栓进行连接。
[0027] 所述无填板四组合角钢18的十字形的边的厚度与下靴板11厚度相当或相同，保 证无填板四组合角钢18的端部与下靴板11的端部对齐后，所述角钢的内侧面33、下靴板 11的外侧面34处于同一平面，以便于内角包钢17紧贴下靴板11的外侧面34和无填板四 组合角钢18角钢内侧面33,通过连接部件7,例如螺栓，实现连接。
[0028] 如图13所示，所述内包角钢为一号内包角钢19、二号内包角钢20、三号内包角钢 21、四号内包角钢22。所述一号内包角钢19、二号内包角钢20、三号内包角钢21、四号内包 角钢22的截面外侧边35为L型或者直角型，其与为无填板四组合角钢拼合的十字形的外 侧吻合紧贴。所述一号内包角钢19、二号内包角钢20、三号内包角钢21、四号内包角钢22 的截面外侧边35也可以为与其被包围的形状相吻合的其他形状，如由钢板组成的此相似 形状。所述一号内包角钢19、二号内包角钢20、三号内包角钢21、四号内包角钢的截面内侧 边36形状可以根据需要来设定。所述内包角钢为等边或不等边。
[0029] 变坡节点内包角钢的截面规格和连接长度、螺栓规格和数量均需根据受力计算确 定，同时内包角钢长度不应小于被连接的四组合角钢的宽度，例如1. 5倍（即L彡1. 580角 钢)，有效保证连接的可靠性。
[0030] 变坡节点下部连接的十字型四组合截面构件不需设置其他构件(如填板）直接采 用螺栓进行连接。四组合角钢构件长度、宽度和厚度根据构件的内力大小计算确定同时满 足构造要求，保证构件的安全性；连接螺栓亦需满足计算和构造要求，保证构件间连接的可 靠性。
[0031] 变坡节点内包钢长度、宽度和厚度根据节点处的内力大小和构造要求无级匹配， 最大限度满足受力和构造要求。变坡节点下侧四组合角钢构件采用无填板直接相连的型 式，即四个角钢直接连接(或由其他构件组成的十字型截面)。变坡节点下侧四组合角钢构 件长度、宽度和厚度根据构件的内力大小和构造要求无级匹配，最大限度满足受力和构造 要求。
[0032] 本发明采用的无填板四组合角钢变坡节点型式，借助有限元仿真模拟分析软件和 真型试验设备，进行方案比选，确定了最佳变坡节点型式。
[0033] 进行大量的有限元仿真模拟分析计算，对比分析无填板四组合角钢变坡节点的可 行方案，通过技术经济比较，确定采用的最优的方案。进行确定方案的真型试验验证，进行 无填板四组合角钢变坡节点验证和设计优化。
[0034] 有限元分析主要考察此类无填板四组合角钢变坡节点传力的合理性、节点相关板 件及主要螺栓的受力性能。整个模型，在下端采用无填板的四组合角钢主材底端施加约束 边界条件，在上端施加荷载条件进行节点受荷模拟加载，连接于节点的其它各杆件通过在 螺栓孔上均匀加载实现荷载传递。根据有限元分析，通过有限元模型计算结果（VON-MISE 应力）考察节点的受力性能，节点各板件和螺栓受力情况如下，如图15所示。
[0035] 如图16、17所示，VON-MISE应力图分析结果可见，上下靴板在截面突变位置和螺 栓孔周边的应力相对集中外，其在与主材和斜材构件连接部位的应力稍大，其余部位应力 相对较小。上下靴板的整体受力性能较好，上靴板有效地将变坡节点上主斜材的内力传递 至底座板，相应的下靴板也有效将底座板传来的内力传递给变坡下主材构件。
[0036] 如图18所示，通过有限元VON-MISE应力图分析结果可见，底座板在与上下靴板连 接区域处应力较大，其余部位应力相对较小，底座板有效地传递变坡节点上下构件间的内 力，受力整体受力性能较好，在变坡节点处有效起到了"承上启下"的作用。
[0037] 如图19、图20所示，根据规范计算下部主材四组合角钢（以Q420L160X 14为例） 截面平均拉(压）应力和内包连接角钢（以Q420L180X 16为例）拉(压）应力可得：受拉工况 下，主材无螺栓孔位置为220MPa，有螺栓孔位置为270MPa，外包连接角钢净截面平均应力 为205MPa ;受压工况下，主材无螺栓孔位置为253MPa，有螺栓孔位置为303MPa，内包连接角 钢净截面平均应力为231MPa。通过有限元VON-MISE应力图分析结果可见，内包角钢最大应 力位置主要位于下靴板与无填板四组合角钢连接处，由于上下截面的断开，需通过内包角 钢将下靴板上的内力传递给无填板四组合角钢，所以此内包角钢内力相对较大。根据应力 分布图可见，内包角钢的整体受力较为均匀，受力性能良好，有效地传递下靴板的内力至下 部无填板四组合角钢，有效提高了变坡节点的刚度。
[0038] 如图21所示，通过有限元VON-MISE应力图分析结果可见，螺栓 杆表面部分位置应力较大，但均在材料的弹性范围(材料弹性极限应力为 360)内，抗剪螺栓应验算其抗剪承载力和承压承载力。螺栓能有效传递被连接构 件的内力，按此方式布置其传力性能较好。
[0039] 通过有限元VON-MISE应力图分析结果可见，无填板四组合角钢的变坡节点上靴 板、底座板、下靴板、内包角钢，无论受拉还是受压，基本上都处于弹性状态，受力性能较好， 能有效地将变坡节点上方构件的内力传递给下部无填板四组合角钢。
[0040] 相关术语解释： 变坡节点指输电铁塔塔身主材(垂直方向外轮廓线）坡度变化点，即节点上下塔身主材 构件坡度不同，在本专利中指单角钢或双组合角钢向无填板四组合角钢变坡点的连接(简 称"单变四变坡节点"或"双变四变坡节点")，如图1、图2所示。
[0041] 常规四组合角钢采用四肢等边角钢组合成十字型截面，需通过填板和螺栓共同连 接四肢角钢，目前国内输电铁塔四组合角钢均采用此截面型式，构件截面如下图7所示。
[0042] 无填板四组合角钢采用四肢等边角钢组合成十字型截面，但其无需通过填板连接 四肢角钢，直接采用螺栓进行拼接，目前国内暂无，属首次运用，故称作"无填板四组合角 钢"，构件截面如下图14所示。
[0043] 本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1. 一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，包括上靴板（9)、底座板（4) 和下靴板（11)，其特征在于：设置有内包角钢（17)、无填板四组合角钢（18)，所述无填板四 组合角钢（18)的端部与下靴板（11)的端部对齐设置，所述无填板四组合角钢（18)、下靴板 (11)的外部设置内包角钢（17)，所述内包角钢（17)上段与下靴板（11)连接，所述内包角钢 (17)下段与无填板四组合角钢（18)连接，所述无填板四组合角钢（18)两两直接对接设置。
2. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述内无填板四组合角钢（18)采用连接部件（7)直接拼接在一起。
3. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述内包角钢（17)的安装方向与下部无填板四组合角钢（18)方向一致。
4. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述下靴板（11)连接在变坡底座板（4)上，所述内包角钢（17)设置在变坡底座板（4) 下方。
5. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述内包角钢（17)紧贴下靴板（11)和无填板四组合角钢（18)。
6. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述下靴板（11)厚度与无填板四组合角钢（18)的厚度相同。
7. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述内包角钢（17)上段采用连接部件与下靴板（11)连接。
8. 如权利要求2所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述连接部件（7)为螺栓。
9. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特征 在于：所述内包角钢（17)下段采用连接部件与无填板四组合角钢（18)连接。
10. 如权利要求1所述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其特 征在于：所述内包角钢（17)长度大于或者等于被连接的无填板四组合角钢（18)的宽度。
【专利摘要】本发明公开了一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，包括底座板和上下靴板，设置有内包角钢、无填板四组合角钢，所述无填板四组合角钢的端部与下靴板的端部对齐设置，所述无填板四组合角钢、下靴板的外部设置内包角钢，所述内包角钢上段与下靴板连接，所述内包角钢下段与无填板四组合角钢连接，所述内包角钢的安装方向与下部无填板四组合角钢方向一致。本发明中的结构，提高变坡节点刚度和安全性的同时，四组合角钢构件勿需设置常规连接方式所需的填板，有效减轻整塔重量、减小焊接工作量、加工便利、施工方便、缩短建设工期，节约工程成本，具有一定经济性。
【IPC分类】E04H12-10
【公开号】CN104594697
【申请号】CN201510058749
【发明人】冯勇, 肖兵, 黄兴, 杨洋, 刘翔云, 肖洪伟, 李彦民, 王成, 张亚迪, 李刚, 王伸富, 王梦杰, 李美峰, 刘洪昌, 李钟 , 周建军, 鄢秀庆, 刘强, 辜良雨
【申请人】中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月5日