铁塔角钢可以这样随意代换吗？就近期工作有感

传动结构设计者经常遇到这个问题。 塔加工单位报告称，某一种或多种规格的角钢不存在库存或采购困难的情况。 可以用更高等级的钢种代替吗？ 根据一般经验，用强度较高的材料替代较低等级的材料通常不会有问题。 如基础钢筋、基础混凝土等。那么，塔角钢可以随意更换吗？ 本文就结合我最近的工作经历来谈谈这个小问题。

1、分析过程

(一) 实力

角钢的强度计算分为抗拉强度计算和抗压强度计算。 唯一的区别是孔的数量不同。 强度承载力的计算依据是钢材的设计强度值乘以角钢的净横截面积。 该牌号更换为更大牌号后，强度承载力明显提高。 也就是说，如果将该牌号更换为更大的牌号，则强度计算不会出现问题。

(2)稳定性

众所周知，角钢的稳定承载能力是角钢的毛截面积、钢材强度设计值、稳定系数和压杆稳定强度折减系数的乘积。 当牌号更换为大牌号时，钢材的强度设计值无疑会增加，屈服强度的增加会导致稳定系数的下降。 同时，压杆稳定性强度折减系数也会发生变化，因此无法立即判断是否绝对安全。 只有分析强度设计值、稳定系数、压杆稳定强度折减系数的等级变化和乘积变化，才能做出定量判断。

目前，杆塔结构计算行业标准为DL/T 5154-2-2012。 规定钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》，即GB 50017-2017执行，故取值如下。

钢材的屈服强度和设计强度均与厚度范围有关。 稳定系数和压杆稳定强度折减系数都与屈服强度有关，即也与肢厚有关。 该牌号更换为较大牌号后，虽然钢材的设计强度有所提高，但稳定性系数与压杆稳定性强度折减系数的乘积会减小。 三者的乘积是否大于1无法立即确定。

2 分析结果及结论

下面列出四种情况的分析结果：

（一）Q345代Q235 t16情况

（3）Q420代Q345 t16情况

可见，当钢级提高一级时，虽然强度大大提高，但稳定系数与压杆稳定性强度折减系数的乘积也大大降低，因此理所当然地认为这是一个安全的观点。 缺乏依据，不能简单直观地判断。

以Q420替代Q345的情况下，更换后承载能力会增加，可以放心使用。

对于Q345代Q235，当计算的长细比大于190时，承载能力会降低。 但减少幅度并不大（不到2%）。 几乎认为是安全的。

另外，由于高强度钢的焊接性能比低强度钢差，因此一些有焊接部位的构件不宜随意提高钢级。 例如，角钢塔蹄板、横担大节点板等采用Q345钢材比Q420钢材更为合理，此时不能随意更换。

从上面的分析我们可以看出，以小钢号代替大钢号并不像我们想象的那么万无一失，至少不是我们想象的那样。 承载能力得到了很大的提高，甚至在某些情况下，更换也会降低其承载能力和受力性能。 因此，塔加工厂家在加工过程中如有任何形式的材料替代，必须与设计单位联系，待设计确认没有问题后才实施。 决不能认为这是理所当然的。