法蘭盤是鋼管塔構(gòu)件連接的主要節(jié)點形式,以傳遞拉力、壓力為主。當(dāng)鋼管受拉時,法蘭盤承受彎、剪共同作用,且以受彎為主。由于連接鋼管的法蘭盤受力不利,因此傳統(tǒng)的加工方法是在法蘭板和鋼管間焊均勻分布的加勁肋。法蘭盤和鋼管之間一般有8片以上的加勁肋,每片加勁肋與法蘭盤及鋼管分別由兩條焊縫連接,總計有30～35條焊縫,進(jìn)而整個節(jié)點有60～70條焊縫。過多的焊縫不僅加工麻煩,焊接殘余應(yīng)力難以預(yù)計,而且耗材增加。以上海青浦電視塔為例,塔架結(jié)構(gòu)總重300t,而所有連接總重為57t,占總重的19%。因此,改進(jìn)連接形式,改善節(jié)點受力,減少連接耗材,具有積極意義。

據(jù)我國現(xiàn)有的工藝條件,推薦的節(jié)點形式如圖1所示其應(yīng)用的可行性討論如下：
 

1.塔架整體 、局部受力特性
 

剛性斜桿鋼管塔架的剛度較大,其內(nèi)力計算一般采用整體空間桁架法。由于忽略了節(jié)點的剛度,計算結(jié)果偏于安全。大量的計算結(jié)果表明：鋼管塔架的斜桿、橫桿、橫隔、副桿所受內(nèi)力較小, 截面較小,一般根據(jù)剛度要求設(shè)計。為了避免這些構(gòu)件在運(yùn)輸和施工過程中產(chǎn)生過度變形, 斜桿、橫桿長細(xì)比可取100左右,橫隔、副桿的長細(xì)比取150左右。構(gòu)件采用管壁較薄的鋼管較經(jīng)濟(jì), 壁厚為6mm左右。由于自重原因,各桿件承受的最大拉力為最大壓力的85%～90%。因此 ,法蘭盤所受拉力等于折減后的桿件受壓承載力。

2.法蘭盤節(jié)點的受力形式及其加工原則
 

法蘭盤的受力形式受到鋼管、螺栓、焊縫等因素的制約,考慮這些因素非常重要。
 

1.法蘭盤節(jié)點的加工原則為：螺栓間及螺栓與鋼管壁間的間距 ,以不防礙施工時螺栓扳頭工作為準(zhǔn),越小越好。由于去除加勁肋,螺栓能更接近管壁,附加彎矩隨之減小,對減小法蘭盤厚度很有利；而螺栓分布可以很密,螺栓對法蘭板的變形起到一定的限制作用。
 

2.法蘭盤連接承受拉力時,法蘭盤連接產(chǎn)生附加彎矩,受彎剪共同作用。
 

3.法蘭盤厚度取決于鋼管壁厚。
 

4.鋼管管壁決定了最大焊角尺寸。法蘭盤所受彎矩通過焊縫傳遞給鋼管,焊縫承載力也可確定板厚,這從另一角度說明了法蘭盤厚度取決于鋼管壁厚。
 

綜上所述,通過合理利用螺栓對法蘭板變形的限制作用,適當(dāng)調(diào)整鋼管管壁厚度,無加勁肋法蘭盤連接是可行的。