在鐵塔計算和制圖設計工作中，經常習慣將導線橫擔的上平面、地線支架的下平面以及酒杯、貓頭塔的曲臂內側等部位，空出一付交叉材進行驗算。有時甚至計算模型和結構圖紙不一致，比如計算模型中為滿布置交叉材而結構圖中為空材，或計算模型中為空材而結構圖中為滿布交叉材，或與結構圖對應有兩個計算模型，一個模型滿布，一個模型空材等等。不同設計院的做法還不盡相同，做法很多。這種常常困惑設計人員的現象在行業(yè)中稱之為“空材”驗算。此種做法在規(guī)范中并未有明文涉及，且并未有統(tǒng)一的規(guī)定，使得廣大結構設計人員一知半解，不明所以。基于此，本文從構造、受力的基本概念出發(fā)，結合算例對該問題展開分析討論。

橫擔是支撐導地線、金具絕緣子的結構，是鐵塔的重要組成部分。下面以導線橫擔為例對空材驗算的力學依據進行簡要探討。

由于掛雙串的需要，典型橫擔結構已由以往的尖橫擔演變?yōu)楝F在的鴨嘴橫擔。它是一種前后和上下均由兩個平面桁架傳力的結構，前后桁架通過掛線角鋼相連，

以上的力學分析，如果在上、下主材的交點處引入半剛性連接，在計算模型和剛度矩陣中應將該交點一分為二，兩個端點之間則通過內力差和半剛性連接的剛度參數建立聯系進行內力變形求解，從而求解出各桿件的內力?？梢?，它的關鍵在于半剛性連接的剛度參數是多大，這是需要進行科學研究的問題。用現行軟件和理論是無法模擬的。目前的做法是在傳力路徑上去模擬等效，而種種模擬等效只是在兩個極端之間進行，即在交叉滿布（完全剛性）和交叉空材（完全柔性）之間。通過這另個極端，去盡力確保包絡的或半包絡的內力結果不小于實際的內力。以下算例則是為了來說明現在常用的做法是怎樣改變橫擔結構各部分桿件的內力的。

下面針對某個耐張塔的導線橫擔進行計算分析，分析參數的設置如下：

（1）結構形式兩組：上平面交叉材滿布與空材（空一副交叉材）；

（2）荷載情況三種：前后兩節(jié)點均承受豎向力30kN，前后兩節(jié)點均承受橫向力30kN，后側節(jié)點承受縱向力30kN；

（3）考慮橫擔收口與否的影響，設置了橫擔收口與不收口兩種情況。

某年某真型試驗鐵塔在斷線工況下出現橫擔上平面交叉材壓屈，經核查應變片應變結果，發(fā)現上平面的交叉材中有較大應變，即表明上平面交叉材并非零桿，而軟件中對于上平面空材的情況，顯然均為零桿。

某年某工地一終端塔在架線安裝過程中出現地線支架下平面主材和交叉材壓屈的情況。而該終端塔的地線支架下平面是做了空材處理的。理論上，此時下平面是不能傳遞縱向荷載的，其壓屈只能是因為垂直荷載超限。但該終端塔在安裝時并未打臨時拉線，即現場的破壞原因只可能是因為縱向荷載的超限，這與實際計算理論也是矛盾的。

其實如若不空材，則軟件計算假定的是連接節(jié)點完全剛性；如若空材，由于其不傳力，則相當于軟件計算假定的是連接節(jié)點的剛度為0，顯然都過于理想化。而實際上，不管空材或者不空材，該平面上總是能傳遞一定的內力的。當不空材時，其上平面內力將比軟件計算的要小（因為節(jié)點連接半剛性的存在）；當空材時，其上平面內力將比軟件計算的要大（軟件計算為0），因為橫擔主材的梁屬性將有端部彎矩的產生，從而使得交叉材受力。

故現在流行將導線橫擔上平面、地線橫擔下平面、酒杯塔和貓頭塔曲臂內側等具有明顯的實際傳力和軟件分析不一致的部位，采用滿布和空材的包絡計算方式，是不無道理的。這種做法應該是各種做法中，最為安全穩(wěn)妥的一種，因為它使得橫擔的是有部位構件的分析內力均不小于實際內力。只是這樣做難免造成一定程度的浪費，就看如何在經濟性和安全性之間權衡了。

（1）建議對典型橫擔結構在縱向力作用力下的受力性能進行數值模擬和試驗對比分析以研究橫擔節(jié)點的半剛性；

（2）建議鐵塔計算軟件中嘗試引入半剛性節(jié)點的概念，即允許在節(jié)點處輸入某個自由度上的半剛性參數（如SAP軟件就可以實現該功能）；

（3）在無更進一步研究成果時，建議如下：

  a）對于承受較大縱向力的鐵塔（如重冰區(qū)塔、3級舞動區(qū)耐張塔等），針對實際傳力與軟件計算不符的平面建議采用交叉滿布制圖，計算則考慮滿布和空材的包絡計算方式，適當加強設計；

  b）對于常規(guī)鐵塔，針對實際傳力與軟件計算不符的平面建議采用交叉空材制圖（封口可加橫桿），且計算模型與圖紙一致，并適當加強附近零桿的設計。對于終端塔，適當增強空材平面的桿件設計。

（4）對于所有的結構，其設計計算的正確與否，都首先取決于理想化的結構計算模型是否與實際相符，結構設計人員在任何時候都應牢記于心。