在铁塔计算和制图设计工作中，经常习惯将导线横担的上平面、地线支架的下平面以及酒杯、猫头塔的曲臂内侧等部位，空出一付交叉材进行验算。有时甚至计算模型和结构图纸不一致，比如计算模型中为满布置交叉材而结构图中为空材，或计算模型中为空材而结构图中为满布交叉材，或与结构图对应有两个计算模型，一个模型满布，一个模型空材等等。不同设计院的做法还不尽相同，做法很多。这种常常困惑设计人员的现象在行业中称之为“空材”验算。此种做法在规范中并未有明文涉及，且并未有统一的规定，使得广大结构设计人员一知半解，不明所以。基于此，本文从构造、受力的基本概念出发，结合算例对该问题展开分析讨论。

横担是支撑导地线、金具绝缘子的结构，是铁塔的重要组成部分。下面以导线横担为例对空材验算的力学依据进行简要探讨。

由于挂双串的需要，典型横担结构已由以往的尖横担演变为现在的鸭嘴横担。它是一种前后和上下均由两个平面桁架传力的结构，前后桁架通过挂线角钢相连，

以上的力学分析，如果在上、下主材的交点处引入半刚性连接，在计算模型和刚度矩阵中应将该交点一分为二，两个端点之间则通过内力差和半刚性连接的刚度参数建立联系进行内力变形求解，从而求解出各杆件的内力。可见，它的关键在于半刚性连接的刚度参数是多大，这是需要进行科学研究的问题。用现行软件和理论是无法模拟的。目前的做法是在传力路径上去模拟等效，而种种模拟等效只是在两个极端之间进行，即在交叉满布（完全刚性）和交叉空材（完全柔性）之间。通过这另个极端，去尽力确保包络的或半包络的内力结果不小于实际的内力。以下算例则是为了来说明现在常用的做法是怎样改变横担结构各部分杆件的内力的。

下面针对某个耐张塔的导线横担进行计算分析，分析参数的设置如下：

（1）结构形式两组：上平面交叉材满布与空材（空一副交叉材）；

（2）荷载情况三种：前后两节点均承受竖向力30kN，前后两节点均承受横向力30kN，后侧节点承受纵向力30kN；

（3）考虑横担收口与否的影响，设置了横担收口与不收口两种情况。

某年某真型试验铁塔在断线工况下出现横担上平面交叉材压屈，经核查应变片应变结果，发现上平面的交叉材中有较大应变，即表明上平面交叉材并非零杆，而软件中对于上平面空材的情况，显然均为零杆。

某年某工地一终端塔在架线安装过程中出现地线支架下平面主材和交叉材压屈的情况。而该终端塔的地线支架下平面是做了空材处理的。理论上，此时下平面是不能传递纵向荷载的，其压屈只能是因为垂直荷载超限。但该终端塔在安装时并未打临时拉线，即现场的破坏原因只可能是因为纵向荷载的超限，这与实际计算理论也是矛盾的。

其实如若不空材，则软件计算假定的是连接节点完全刚性；如若空材，由于其不传力，则相当于软件计算假定的是连接节点的刚度为0，显然都过于理想化。而实际上，不管空材或者不空材，该平面上总是能传递一定的内力的。当不空材时，其上平面内力将比软件计算的要小（因为节点连接半刚性的存在）；当空材时，其上平面内力将比软件计算的要大（软件计算为0），因为横担主材的梁属性将有端部弯矩的产生，从而使得交叉材受力。

故现在流行将导线横担上平面、地线横担下平面、酒杯塔和猫头塔曲臂内侧等具有明显的实际传力和软件分析不一致的部位，采用满布和空材的包络计算方式，是不无道理的。这种做法应该是各种做法中，最为安全稳妥的一种，因为它使得横担的是有部位构件的分析内力均不小于实际内力。只是这样做难免造成一定程度的浪费，就看如何在经济性和安全性之间权衡了。

（1）建议对典型横担结构在纵向力作用力下的受力性能进行数值模拟和试验对比分析以研究横担节点的半刚性；

（2）建议铁塔计算软件中尝试引入半刚性节点的概念，即允许在节点处输入某个自由度上的半刚性参数（如SAP软件就可以实现该功能）；

（3）在无更进一步研究成果时，建议如下：

  a）对于承受较大纵向力的铁塔（如重冰区塔、3级舞动区耐张塔等），针对实际传力与软件计算不符的平面建议采用交叉满布制图，计算则考虑满布和空材的包络计算方式，适当加强设计；

  b）对于常规铁塔，针对实际传力与软件计算不符的平面建议采用交叉空材制图（封口可加横杆），且计算模型与图纸一致，并适当加强附近零杆的设计。对于终端塔，适当增强空材平面的杆件设计。

（4）对于所有的结构，其设计计算的正确与否，都首先取决于理想化的结构计算模型是否与实际相符，结构设计人员在任何时候都应牢记于心。