[发明专利]避雷针法兰设计方法及终端设备

权利要求书

1.一种避雷针法兰设计方法，其特征在于，包括：

获取倒塌避雷针的相关信息，分析避雷针倒塌的原因；所述相关信息包括避雷针的设计信息、材料信息、加工信息和安装信息；

根据倒塌避雷针的相关信息，运用AR自回归技术，基于Davenport谱模拟脉动风荷载，同时考虑水平及竖向相关性，得到各种结构类型避雷针的风荷载时程样本；

根据各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，分析避雷针法兰的受力性能，并根据分析结果对避雷针法兰进行优化。

2.如权利要求1所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，避雷针的结构类型包括：

架立在构架A字柱上的单钢管避雷针、独立的落地单钢管变截面避雷针、独立的落地等边三角形钢管与角钢格构式结合式的避雷针。

3.如权利要求2所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，所述根据各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，分析避雷针法兰的受力性能，包括：

对避雷针法兰进行ANSYS有限元实体建模，分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的应力及变形。

4.如权利要求3所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，所述分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的应力及变形，包括：

分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的法兰螺栓、法兰板和加劲板的应力及变形。

5.如权利要求4所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，所述避雷针法兰为刚性法兰，刚性法兰的轴心受拉作用时：

式中：为受力最大的一个螺栓的拉力，N为法兰所受的拉力，n为法兰盘上螺栓数目，为螺栓承载力设计值；

刚性法兰受拉或压或弯共同作用时：

式中：M为法兰所受的弯矩；N为法兰所受的轴心作用力；Y_i为螺栓中心到旋转轴的距离；当M/|N|≥0.8r₂时，取管外径一半的0.8倍为旋转轴；当M/|N|<0.8r₂时，取管中心为旋转轴；Y为受力最大螺栓中心到旋转轴的距离；r₂为钢管外壁半径。

6.如权利要求5所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，法兰盘厚度的设计过程为：

板上均布荷载其中L_y＝min(1.8L_y1,2.2L_y2)；

板中最大弯矩M_max＝β·q·L_x²；

法兰盘厚度

式中：β为弯矩系数，t为法兰盘厚度，f为材料强度设计值。

7.如权利要求6所述的避雷针法兰设计方法，其特征在于，加劲板采用对接焊缝时，加劲板厚度为：

1)竖向对接焊缝时：

2)水平对接焊缝时：

加劲板采用角焊缝时，加劲板厚度为：

式中：P为一个螺栓区格的加劲板对应承受的压力，α为加劲板承担反力的比值，σ_f为垂直于焊缝长度方向的拉应力，τ_f为垂直于焊缝长度方向的剪应力，B为加劲板宽度，t为加劲板厚度，e为P偏心距，h为加劲板高度，S₁为加劲板下端切角高度，S₂为加劲板下端横向切角尺寸，f_t^W为对接焊缝抗剪、抗拉强度设计值，f为钢材强度设计值，f_v为钢材抗剪强度设计值。