DL/T 5130-2001 架空送电线路钢管杆设计技术规范

  ICS27.100 P62 备案号 :J132-2001 UL 中华人 民共和 国电力行业标准 DL/丁 5130一2001 架空送电线路钢管杆 设计技术规定 Technicalregulationfordesignofsteel transmissionpole 2001一10一08发布 2002一02一01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布 中华人 民共 和 国电力行业 标准 DL/T 5130一2001 架空送电线路钢管杆 设计技术规定 Technicalregulationfordesignofsteel transmissionpole 主编部门:国家电力公司东北电力设计院 批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会 批准文号:国经贸电力 2「001]997号 DL,/T 5131卜一2001 前 言 根据原电力工业部科学技术司 关《于下达 19% 年制定、制 订电力行业标准计划项目 (第一批)的通知》计综 [1996]40 号,第61项的安排,特制定 架《空送电线路钢管杆设计技术规 定》,以保证架空送电线路钢管杆结构在设计中做到技术先进、 经济合理、安全实用、确保质量。 本规定制定了钢管杆设计的准则,提出了对制造和安装的主 要要求。本规定于 19% 年开始编制,1997年2月完成大纲审 查,1999年12月完成送审稿审查。在编制过程中,主编单位会 同各参编单位,对国内钢管杆的设计 、制造及运行部门进行了广 泛的调查研究,并做了必要的试验和实测工作。本规定的实施将 对国内钢管杆的规范化设计提供了可靠依据。 本规定由电力行业电力规划设计标准化技术委员会提出并归 口。 本规定主编单位:国家电力公司东北电力设计院。 参编单位:国家电力公司华东电力设计院、潍坊长安铁塔股 份有限公司、无锡华德兴欣钢杆有限公司。 本规定主要起草人:张春奎、侯中伟、高占奎、魏顺炎、唐 国安、李喜来、秦益芬、王 军、王世华 、任吉华。 本标准委托国家电力公司东北电力设计院负责解释。 III./T 5131卜.2001 目 次 前 言 1 范围 ·······································…… 2 引用标准 ····················…… ’‘“”“”“”’一 二 3 总则 一 二 4 术语和符号 ····……““‘”’““’‘“’‘“““”一 行 5 荷载 ·,·····························,········‘… 一 二 6 基本规定·、·····················……’”‘”‘“.‘“一 二 7 材料 ·······-··,·············,··············一 一 卜 8 钢管构件及连接计算 ·“··,,·,,,·····‘一· ︸ 二 9 构造要求··,·················,·,·……““’“”‘一 二 10 制造和安装要求 ············,··········…… 一 二 11 基础 ····,···································一· 一 二 附录A 标〔准的附录) 本规定用词说明 一 卜 条文说明 ···-········……””“““’ 一 二 1 范 围 本规定规定了钢管杆设计的准则,及提出了制造安装的主要 要求。适用于新建220kV及以下电压等级交直流架空送电线路 无拉线钢管杆结构设计。 Z 引 用 标 准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标 准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被 修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能 性。 GB1300-77 焊接用钢丝 GB2694-1981输电线路铁塔制造技术条件 GB50061-1997 66kV及以下架空电力线 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡 「1的 基本形式与尺寸 GB986-1988 埋弧焊焊缝坡0的基本形式与尺寸 GB3098.1-1982 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T1591-1994低合金高强度结构钢 GB/T3098.2-1982 紧固件机械性能螺母 GB/T-5117-1995 碳钢焊条 CB/丁一~5118-1995 低合金钢焊条 GB/T9793-1997金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及 其合金 GBJ17-1988 钢结构设计规范 DL/T5092-1999 110一500kV架空送电线路设计技术规 程 DL/T646-1998 输电线路钢管杆制造技术条件 3 总 则 3.0.1 本规定遵照GB50061,DL/T5092中有关杆塔结构设计 的主要原则编制。 3.0.2 钢管杆设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方 法,用可靠度指标度量钢管杆的可靠度。在规定的各种荷载组合 作用下或变形的限值条件下,满足线 钢管杆的设计应考虑制造工艺、施工方法 (包括运输安 装)以及运行维护和环境等因素。 3.0.4 钢管杆的设计应满足强度、稳定、刚度等方面的要求 设计采用新理论或新结构型式,当缺乏运行经验时,应经过试验 验证 )〔 3.0.5 在进行钢管杆设计时,除应按本规定执行外,应符合现 行国家标准和电力行业标准有关规定的要求 4 术 语 和 符 号 4.1 术 语 4.1.1 重冰区Heavyicearea 设计冰厚为20mm及以上地区。 4.1.2 荷载标准值Standardvalueofload 通常是指钢管杆在使用期间可能出现的最大荷载平均值。 4.1.3 荷载设计值Designvalueofload 荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。 4.2 符 号 A,— 绝缘子串承受风压面积计算值; Ag— 毛截面面积; An— 净截面面积; BR— 有效弯曲半径; C— 从中和轴至计算点的距离; Cx.Cy— 计算点在X轴和Y轴的投影长度; Cc— 永久荷载荷载效应系数; CC,— 可变荷载荷载效应系数; -Q-Wt最“”剪应tS; j一Ozatmr}}t*数, Do— 圆的外直径或多边形两对应边、外边至外边的距离; D— 平均直径; GK— 永久荷载标准值; I 惯性矩; Ix,IY 绕X轴和Y轴惯性矩; J— 极惯性矩; Lw 焊缝计算长度; Lp— 水平档距; M— 弯矩; Mx,M、— 绕 X轴和Y轴截面弯矩; N— 轴心拉力或压力; N,.N2— 轴心拉力和轴心压力; Nv,从— 每个螺栓所承受的剪力和拉力; Nv,Nb,N,— 每个螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计 值 Q、— 第,项可变荷载标准值; R- 钢管杆的抗力设计值或钢管外壁半径; T— 拉力或扭矩; v— 基准高度的风速; w— 多边形一条边的平直宽度; wo— 基准风压标准值; w,— 绝缘子串风荷载标准值; ws— 作用在杆身单位长度上的风荷载标准值; Wx— 垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值 d— 导线或地线外径或覆冰时的计算外径或螺栓杆直径 d, 螺栓或锚栓在螺纹处有效直径; f 钢材的强度设计值或螺栓、锚栓抗拉强度设计值; f— 多边形构件压弯局部稳定强度设计值; 九— 环形构件受弯局部稳定强度设计值; f— 环形构件受压局部稳定强度设计值; 芹lf11一 对接焊缝的抗压、抗拉强度设计值; 此,JV 螺栓受压、抗剪强度设计值; 厂— 角焊缝的强度设计值; 方。— 角焊缝的有效厚度; hf— 角焊缝的焊脚尺寸; 二— 螺栓数目; rr— 受剪面数 目; ,— 均布荷载; r— 回转半径; row 重要性系数; r,— 永久荷载分项系数; r(}—; 第z项可变荷载分项系数; t— 厚度; 戈— 螺栓中心到旋转轴的距离; Yi— 受力最大螺栓中心到旋转轴的距离; a— 风压不均匀系数,或X轴和多边形顶角点之间的夹 91— 杆身风荷载调整系数; 风— 正面角焊缝的强度设计值增大系数; a— 风向与导线或地线— 导线或地线— 风压高度变化系数; 产5— 风荷载体型系数; 6r— 垂直于焊缝长度方向的应力; rf 沿焊缝长度方向的剪应力; 0— 可变荷载组合系数; a— 法兰板厚度或变形的规定限值 5 荷 载 5.1 一 般 规 定 5.1.1 钢管杆承受的荷载一般分解为:横向荷载 、荷官在线!纵向荷载和 垂直荷载三种。横向荷载是沿横担方向的荷载,如直线杆 卜导 线、地线水平风力,转角杆导线、地线张力产生的水平横向分力 等。纵向荷载是垂直于横担方向的荷载,如导线、地线张力在垂 直横担或地线支架方向的分量等。垂直荷载是垂直于地面方向的 荷载,如导线 钢管杆应计算线路正常运行情况、断线 (含分裂导线时 纵向不平衡张力)情况和安装情况下的荷载组合,必要时尚应验 算重冰区不均匀覆冰等稀有情况 2 正 常 运 行 情 况 5.2.1 各类杆的正常运行情况,应计算下列荷载组合: 日最大风速、无冰、未断线)最大覆冰、相应风速及气温,未断线)最低气温、无冰、无风、未断线 (适用于终端杆和转角 杆) S.3 断 线 直线杆 (含悬垂转角杆)的断线 (含分裂导线时纵向不 平衡张力)情况,应计算下列荷载组合: 1 断导线 (含分裂导线时纵向不平衡张力)情况 1)单回路和双回路杆: 单导线时,断任意一根导线,分裂导线时,任意一相有不平 衡张力、地线未断、无风、无冰。 单导线 单导线断线张力与最大使用张力的百分比值 标称导线截面 单导线断线张力与最大使用张力的百分比值 (mmz) (%) 95及以下 30 120一185 35 210及以上 40 两分裂导线的纵向不平衡张力,应取一相导线 两分裂以上导线的纵向不平衡张力,应取不小于一相导线kN, 针式绝缘子杆的导线断线)多回路杆: 单导线时,断任意二根导线;分裂导线时,任意二相有纵向 不平衡张力。断线张力或纵向不平衡张力仍按单回路和双回路杆 的规定选用。地线 断地线 不论带有多少回路的钢管杆,任意一根地线有不平衡张力, 导线未断 (无不平衡张力)、无风、无冰。 地线不平衡张力,取最大使用张力的20% 5.3.2 耐张、转角型杆的断线)单回路杆,同档内断任意两相导线 (终端杆应考虑断剩 两相的情况);双回路及多回路杆,同档断导线的数量为钢管杆 上全部导线数量的三分之一,地线)断任意一根地线)无论单、多回路,均同一档内断任意两相导线 (单回路 终端杆应考虑断剩两相的情况)地线)断任意一根地线 断线情况时,所有的导线和地线的张力,均应分别取最 大使用张力的70%及80%. 5.3.3 重冰区线路各类杆的断线 (或纵向不平衡张力)情况时 的导线及地线张力,应按覆冰不小于正常覆冰荷载的50%,无 风和气温为一5℃的条件,由计算确定。 各类杆的断线数 目应与非重冰区的规定相同。同时,尚应验 算导线及地线存在不均匀脱冰情况的各种荷载组合:66kV及以 下直线杆应验算导线和地线不同时发生不均匀脱冰各种荷载组 合;66kV及以下耐张杆以及110一220kV各类杆应验算导线及 地线同时存在有不均匀脱冰情况的各种荷载组合。 5.3.4 断线情况下的断线张力或纵向不平衡张力均按静态简载 主f算。 5.4 安 装 情 况 5.4.1 各类杆的安装情况,应按lom/s风速、无冰、相应气温 的气象条件下考虑下列荷载组合: 1直线杆 (包括悬垂转角杆)的安装荷载确定原则 导线或地线及其附件的起吊安装荷载应包括提升重力 (一般 按两倍计算)、安装工人及工具的附加荷载,提升时应考虑动力 系数 1.1,附加荷载可按表5.4.1取用: 表5.4.1 附 加 荷 载 导 线 地 线 直线杆 耐张杆 直线杆 耐张杆 几,赢FEk(V朴)x#9 110及以下 1.5 2.0 1.0 1.5 220 3.5 4.5 2.0 2.0 2 耐张杆的安装荷载确定原则 1)锚地线时,相邻档内的导线及地线均未架设;锚导线时, 在同档内的地线已架设 紧地线时,相邻档内的地线已架设或未架设,同档内的导线 均未架设;紧导线时,同档内的地线已架设,相邻档内的导线)挂线或紧线时均允许计及临时拉线的作用,临时拉线,其方向与导线)紧线牵引绳对地夹角一般按不大于200考虑,计算紧线 张力时应计及导线及地线的初伸长,施工误差和过牵引的影响。 4)挂线的动力系数。附加荷载按表 5.4.1取用。 3 导线、地线的架设次序,一般考虑自上而下逐相架设, 对双回路或多回路钢管杆,应按实际需要,考虑分期架设的情 况 5.5 导线 导线及地线风荷载的标准值按下式计算: WX二。·Wof,}·P}·d·Lr,·sin2O (5.5.1一1) Wo=V/1600 (5.5.1一2) 式中:WX— 垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值,kN; a— 风压不均匀系数,根据设计基准风速,应按照表 5.5.1一1取用; P}— 风压高度变化系数,按表5.5.1-2取用; k.— 导线或地线二 或覆冰 时 (不论线径大小)应取/.=1.2;线; d— 导线或地线的外径或覆冰时的计算外径;分裂导 线取所有子导线外径的总和,m; L,— 杆的水平档距,m; 0— 风向与导线或地线方向之间的夹角,。; 叭— 基准风压标准值,kN/mz; V— 基准高度的风速,m/s。 表55.1一1 风压不均匀系数 。 黑: (15 20簇V30 30(V35 扮35 ll 1.00 0t85 0.75 D.70 表551一 风压高度变化系数产2 离地面高 lO 15 2O 30 40 50 60 (m) 产 2 088 1.〕0〔 110 1.25 137 156 一 ,471 注:中问值按插入法计算 5.6 杆身风荷载的标准值 5.6.1 杆身风荷载的标准值按下式计算: WS=W。·产2·户、·月:D (5.6.生) 式中:ws— 作用在杆身单位长度上的风荷载标准值,kNrn/; 产— 风载体型系数,按表56.1一1取用; 风— 杆身风荷载调整系数,按表5.6.1一2取用; D— 杆身直径的平均值,m。 表5.6.1一1风载体型系数 断面形状 风载体型系数 川 环形及 十六边形以上 0.9 十二边形 1l 八边形及六边形 1.2 四边形 1.6 注 :已包括杆身附件的影响 了于 表5.6.1-2杆身风荷载调整系数V7 20 30 40 50 60 (m) 1.0 1.2 1.2 66kV及以下 1.2 1.5 110-220kV 1.0 1.25 1.35 1.5 1.6 注 :中间值按插人法计算 5.7 绝缘子串风荷载的标准值 5.7.1 绝缘子串风荷载的标准值按下式计算: W,=Wo·Px·AI (5.7.1) 式中:W, 绝缘子串风荷载标准值,kN; A, 绝缘子串承受风压面积计算值,m2a 6 基 本 规 定 6.1 计算的基本规定 6.1.1 钢管杆 的极 限状态是指在规定的各种荷 载组合作用下或 变形限制条件下,满足线路安全运行的临界状态。极限状态分为 承载能力极限状态和正常使用极限状态。 1承载能力极限状态:钢管杆达到最大承载力或不适合继 续承载的变形。其表达式为: Y0(7(;·CG-GK+0·EYQi·CQi·Qfk)(R (6.1.1一1) 式中:Yo 钢管杆重要性系数,按安全等级选定。一级:特别 重要的钢管杆取Y0二1.1;二级:各级电压线路 的钢管杆,应取Yo二1.0;三级:临时使用的钢 管杆,应取Yo=0.9; YG— 永久荷载的分项系数,对钢管杆受力有利时,宜 取YG=1.0;不利时,应取Y。二1.2; 第i项可变荷载的分项系数,应取yQ,=1.4; 永久荷载标准值; Qk 第 i项可变荷载标准值 ; pl— 可变荷载组合系数,按表6.1.1-1取用; C(:,CQi— 分别为永久荷载和可变荷载的荷载效应系数; R 钢管杆的抗力设计值。 正常使用极限状态:钢管杆的变形达到正常使用的规定 限值一其计算表达式为: CG·GK+0·YCQ;Q;kS (6.1.1一2) 式中:S— 钢管杆变形的规定限制值 6.t。卫 钢管杆荷载的分类 表6.1.1-1 可变荷载组合系数 荷 载 清 况 亨 正常运行情况 1.0 、块,。{ 220kV直线杆和各种电压等级的耐张、转角杆 0.9 图坎’“沉 } HOW 及以下直线 永久荷载。导线及地线、绝缘子及其附件和结构构件与 杆上的各种固定设备等的重力荷载; 2 可变荷载。风和冰 (雪)荷载;导线、地线的张力;安 装检修的各种附加荷载;结构变形引起的次生荷载以及各种振动 动力荷载 6.1.3 钢管杆的强度、稳定和连接强度,应按承载力极限状态 的要求,采用荷载的设计值和材料强度的设计值进行计算;钢管 杆的变形,应按正常使用极限状态的要求 ,采用荷载的标准值和 正常使用规定限值进行计算 6.1.4 钢管杆的计算应考虑挠度的二次效应影响。 6.1.5 外壁的坡度小于2%的钢管杆,应计及风激横向振动的 效应 6.2 结 构 基 本 规 定 6.2.1 在荷载的长期效应组合 (无冰、风速5m/s及年平均气 温)作用下,钢管杆杆顶的最大挠度不应超过下列数值: ]直线)直线转角杆不大于杆身高度的7/ 2转角和终端杆 1)66kV及以下电压等级挠度不大于杆身高度的15/; 2)-110kV-220kV电压等级挠度不大于杆身高度的20 i}:杆身高度应从基础顶面算起、 7 材 料 7.1 钢管杆使用材料的原则及要求 7.1.1 钢管杆的钢材一般采用Q235,Q345,有条件时也可采 用Q390钢。钢材的强度设计值及物理特性指标应符合GBJ17, GB700和 GB/T15910 7.1.2 对钢材手工焊焊接用焊条应符合 GB/T5117和 GB/ T5118的规定。 7.1.3 对自动焊和半自动焊应采用与主体金属强度相适应的焊 丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不低于相应手工焊焊条的 数值。焊丝应符合GB1300规定的要求。 7.1.4 螺栓和螺母的材质及其机械特性应分别符合GB3098.1 和GB3098.2的规定。 7.2 钢管杆常用材料性能 7.2.1 钢管杆常用材料性能见表7.2.1-1 表7.z.1a 钢材 (钢板)机械性能 表 7.2.1-2 钢材 (钢板)化学成分 标准代号 {牌号 化学成分% C Mn Si P 分越 GB700 Q235A 0.14-0.22 0.30-0.65 0.30 0.045 0.05 Q345A 0.2 1.00--1.60 0.55 0.045 0.045 GB/T1591 口390A 0.2 1.00-1.60 0.55 0.045 0.045 表7.2.1-3 钢材 (钢板)弹性模, 7.2.2 钢材 、螺栓、锚栓和焊缝的强度设计值应分别按照表 7.2.2-1和表7.2.2-2取用。 表7.2.2-1 钢材、螺栓和锚栓的强度设计值 N/mmz 钢材厚度或螺栓直径 抗压和抗弯 抗剪 孔壁承压 、谕tit}+}h9(mrn ) MfA I 介 户 簇20 215 215 125 Q235 20-40 200 200 115 370 40-50 190 190 110 钢 毛16 315 315 185 510 Q345 17-25 3oo 300 175 490 材 26-36 290 290 170 470 簇16 350 350 205 530 Q390 17-25 335 335 195 510 26-36 320 320 185 490 48级 200 170 篡 58级 240 210 粗 K, 制 6.8级 300 240 螺t+J 栓除 8.8级 400 300 Q235钢 外径势16 160 覆35号优 外径李16 190 质碳素钢 t主 ,适用于构件上螺栓端距大于等于L.5d(d螺栓直径) IO 表 7.2.22 焊缝的强度设计值 N/m耐 钢材 (钢板) 又寸接焊缝 角焊缝 一 } 一l 烨缝质量为 焊接方法和 抗拉、抗 厚度 下列 级 别 时, 焊条型号 钢号 压和抗叮 抗拉和抗弯J7 (二 ) OFF fn}17 厂 一级、二级 三级 一 白动焊、半 自动 -20 215 215 185 125 160 焊和 FA3x型N条 印 35钢 20-40 200 200 170 115 160 的于工焊 40一50 190 190 160 110 160 一 白动焊 、半 自动 -}16 315 }315- 185 一270 {200 焊和 E50xx型焊 Q345型 17-25 300 {255175 } 200 条的手工焊 26-36 290 1245170 {200 自动焊、半 自动 簇16 350 350 300 205 一222200 焊和 E55xx型焊 Q390钢 17一25 335 335 285 195 条的手上焊 26一36 320 320 270 185 1220 注 :自动焊和半 自动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不低 于相应手工焊焊条的数值 17 8 钢管构件及连接计算 8.1 断 面 特 性 8.1.1 常用的钢管断面特性可采用表8.1.1中的近似计算公式 表 8.1.1 钢管断面的特性 } 环形 AR=3.14Dt r=0.354)1 1,=1,=0.393)13t 、Q/1一0D.63t7 C,=0.5 (D+t)~ {C=0.5(D+t)sim MaxC/J一0.637)13D(t+t) 十六边形 Ak=3.19Dt r=0.356D l,=I=0.403)13t C,=0.510 (D+t)~ M-Q/1,=0D.63t4 C=0.510(D+t)sina MaxC/ --0.628(D+t) D3t a=11.25,33.75, { W -0.199 (D一t一2BR) 56.25,78.750 十t二边形 Aa=3.22Dt r=0.358)1 1,=1,=0.411D3-t M- Q/1, _0D63t1 C,=0.518 (D+t)~ 0.622(D+t) 中C=0.518(D+t)、i,a MaxC/1 月3t a=15.45,750 W =0.268 (D 2刀F} 18 续表 断面型式 断 面 特 性 一 八边形 A6=3.32D-t I=1,,=0.438Dt M-Q/1一D0.6}t18 C二0.541(D+t),。 今C,,=0.541(D+t)swa M-C/J=0.603W(.D,+t) a=22.5,67,。}}W一。414一“‘一2‘13R) Ac=3.46D-t I,=1,.=-0.481D-t M-“/一‘0D-6v06 C=0.577(D+t)cosy C,=05.77(D+t)sin, Maxc/J-0.577D-(Dt+,2 Yiiz3K1’ “二30,90- {W=0-577(D一一‘2BR) 一一 四边形 A=4.OOD-t 1.,=1.=-0.666D3·t MacQ/1,=皆导3 C,=0.707 (D+t)cwa C=。707(D+t)。。 MacC/J一。500DD(.t+t) 帝 a=450 W= (D一t一213R) 表8.1.1中的符号意义如下; a- X轴和多边形顶角点之间的夹角,。; D— 平均直径,D=T)。一t,。 ; D。— 圆的外直径或多边形两对应边,外边至外边的距离, pl介t t 厚度,rnm; A,,— 毛截面面积,仙n; Ix 绕X轴的毛截面惯性矩,rnm0; I,- 绕 丫轴的毛截面惯性矩+mm3; 19 Cx— 计算点在X轴的投影长度,mm; Cy— 计算点在Y轴的投影长度,mm; 厂— 回转半径二 ; 导一毗趴釉她溯”,1、; 孚一1tWCoHwhAj7AM,1/mm3; j— 极惯性矩,mm; W— 多边形一条边的平直宽度,mm,(图8.1.1); BR— 有效弯曲半径,mm,(图8.1.1); 如果弯曲半径4t,BR=实际弯曲半径; 如果弯曲半径4t,BR=4to 图8.1.1 多边形断面的展开宽度和弯曲半径 8.2 钢 管 构 件 计 算 8.2.1 构件的轴心受拉强度计算 (8.2.1-1) 式中:N】— 轴心拉力,N; A— 净截面面积,mm2; 广一一钢材的强度设计值,N/mm2 8.2.2 多边形构件的压弯局部稳定计算 1 多边形构件压弯局部稳定的强度设计值 1)当W/t符合下列要求时,其强度设计值取钢材的强度 设计值。 20 四边形、六、/l边 形 、,『W /660.. 当于簇茸时/,二f (8.2.2-1) 十二边形 ,,,W/610- f=f (8.2.2-2 当于洋时 十六边 形 当W545时, (8.2.2-3) fd=.f £ 丫f 式中:八— 多边形构件压弯局部稳定的强度设计值,N/m.20 2) 当 W/t不符合式 (8.2.2-1)、式 (8.2.2-2)、式 (8.2.2-3)要求时,其强度设计值按下列公式计算: 四边形 、六 、八边形 当660


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