避雷针属于高耸结构,多采用圆钢管结构,圆钢管节段之间采用法兰盘连接。由于结构基频较小,风荷载的作用下会产生大幅度的位移和振动,对钢结构而言属于疲劳荷载。高强螺栓作为避雷针中的主要联接件,其疲劳强度直接影响避雷针的承载能力、安全性能和疲劳寿命。高强螺栓在实际工作中需要施加很大的预紧力,极易在螺纹根部形成应力集中区域,加之风荷载的动力作用,导致螺栓发生疲劳破坏,所以对避雷针法兰盘高强螺栓的疲劳分析尤为重要。本文首先运用ANSYS对三种不同形式的避雷针建立梁单元模型,并进行了风振响应分析;获取梁单元模型动力时程计算得到的应力时程,运用雨流计数法对该应力时程进行统计,得到变幅应力谱,基于Miner累计损伤理论和S-N曲线得出圆筒的疲劳损伤值;对避雷针法兰盘连接部位建立局部精细化实体模型,使用梁单元模型动力时程计算所得的剪力和弯矩时程,对实体模型进行计算,得出高强螺栓上应力最大点的应力时程,运用雨流计数法对所得应力时程进行统计,得到变幅应力谱,根据Miner累积损伤理论、S-N曲线和风速概率分布,得出螺栓疲劳损伤值;最后,分析了不同预紧力和法兰盘厚度对高强螺栓疲劳性能的影响。主要结论如下:(1)对三种避雷针的梁单元模型进行模态分析,得出了结构的自振频率。模态分析得到的三种避雷针有限元模型的基频与现场实测的数据基本吻合,验证了有限元模型的正确性。(2)在设计风荷载下,经单跨和三跨构架避雷针的圆筒和法兰盘高强螺栓风振疲劳分析可知,在单跨构架避雷针中,由于二支撑避雷针的弯矩风振系数大于三支撑避雷针,相同时间内二支撑避雷针圆筒和法兰盘高强螺栓的疲劳损伤值均大于三支撑避雷针;三跨构架避雷针中,相同时间内边缘避雷针圆筒和法兰盘高强螺栓的疲劳损伤值大于中部避雷针。(3)在设计风荷载作用下,随着预紧力的增大螺栓应力幅值减小,应力均值增大,相同时间内螺栓的疲劳损伤值会减小,较高的预紧力可以有效提高螺栓的疲劳性能;但是,预紧力达到材料屈服强度与截面面积乘积的80%时,风荷载作用下螺栓局部区域的应力均值会超过材料的屈服强度,因此,螺栓预紧力应小于材料屈服强度与截面面积乘积的80%。(4)法兰盘厚度的增加会使螺栓应力降低,可以提高螺栓的疲劳性能;双排螺栓布置与单排螺栓布置相比,可以减小螺栓的应力幅值与均值,改善螺栓的疲劳性能;当部分螺栓损坏时,相邻螺栓的应力幅值与均值都将增大,螺栓的疲劳性能降低。