变电构架优化设计研究精要.doc

变电构架结构优化设计研究 2012-06-12  目录 1. 工程背景 1 2. 主要研究内容 1 3. 结构计算软件 2 4. 变电构架所受荷载类型及荷载组合 3 5. 变电站构架的格构式钢结构方案 4 5.1格构式钢结构方案的计算模型 4 5.2主要计算结果 6 5.3采用高强钢材计算 6 6. 变电站构架的人字柱钢结构方案 10 6.1 人字柱钢结构方案的计算模型 10 6.2 钢管人字柱构架体系建模分析 10 7. 计算结果汇总 17 8. 主要研究结论 18 9. 推荐方案 19 工程背景 电力传输工程是国防、工农业生产和人民生活中的生命线工程，变电构架是电力传输工程的基础设施之一，它对保证电力传输的安全运行起着非常重要的作用。750kV特高压变电高度、跨度及荷载水平均高，其构架结构的合理选型是保证变电站设计达到安全适用、经济合理的前提条件。 目前国内外500kV及以上电压等级变电构架的结构型式主要采用 主要研究内容 本设计以金昌750kV变电站为背景，针对750kV变电站构架进行结构。750kV变电站构架的格构式 （2）建立750kV变电站的人字柱-三角形格构式梁钢结构构架计算模型，对人字柱构架的进出线构架柱和母线构架柱的根开尺寸和构件截面高度、进出线梁和母线梁的截面高度进行优化设计。结合格构式 （4）建立750kV变电站构架的钢管混凝土人字柱-三角形格构式梁构架结构计算模型，分析对比钢管混凝土柱和空钢管柱两种方案的构件应力比、结构位移、用钢量及造价。 结构计算软件 目前，针对工程设计的有限元软件层出不穷，建模灵活性越来越好，计算精度越来越高。在我国的建筑设计领域，SAP2000，Midas，STAAD/CHINA，PMSAP等软件占据了大部分市场。 MIDAS软件是1989年由韩国浦项制铁开发公司(POSCOEC)集团的专门研究机构进行开发的，2002年11月北京迈达斯技术有限公司MIDAS软件。针对土木结构，分析像预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等的桥梁结构，非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析动力弹塑性分析。STAAD/CHINA软件是由1995年成立的阿依艾工程软件(大连)有限公司开发，拥有强大的三维图形建模与可视化前后处理功能，较适用大中型设计单位和承担大型钢结构建筑的加工与安装企业使用。 PMSAP是中国建筑科学研院建筑工程软件研究所开发的PKPM系列软件中的一个模块。PKPM是一个系列，除了建筑、结构、设备（给排水、采暖、通风空调、电气）设计于一体的集成化CAD系统以外，目前PKPM还有建筑概预算系列（钢筋计算、工程量计算、工程计价）、施工系列软件（投标系列、安全计算系列、施工技术系列）施工企业信息化（目前全国很多特级资质的企业都在用PKPM的信息化系统）。PMSAP模块是针对复杂高层的分析和设计软件PKPM的层概念一直扣的很紧，不利于计算一些没有层概念的建筑制约了软件系列运用的灵活性。与MIDAS、PMSAP、STAADCHINA等软件，SAP2000程序是由Edwards Wilson由20世纪70年代初开发完成的，该软件于80年代初进入中国。创始的SAP(Structure Analysis Program)程序至今已经出现许多版本SAP2000是这些新一代程序中必威体育精装版也是最成熟的产品。SAP2000保持了原有产品的传统，具有完善、直观和灵活的界面，为在交通运输、工业、公共事业、运动和其它领域工作的工程师提供分析引擎和设计工具。该软件符合我国建筑结构设计规范的要求，能够处理各种复杂的结构体系，可以更好地提升我国结构设计的效率和水平。开发时间早，建模准确，计算准确度高，国际上。本次优化计算软件采用SAP2000。 本设计中变电构架承受的荷载主要包括结构自重、风荷载、温度作用、检修荷载、覆冰荷载等，采用kN、m、°C国际单位制。各种荷载的符号及其说明如表1所示。挂线点示意图见附图1。 表1 750kV构架设计荷载（°C） 荷载符号说明 Gk 结构自重及其他恒载效应标准值 Wk 大风气象条件下作用于构架上的风荷载效应标准值 W10k 对应风速为10m/s时作用于构架上的风荷载效应标准值 D11k 大风气象条件下导线荷载效应标准值，对应结构风压取Wk D12k 覆冰有风气象条件下导线荷载效应标准值，对应结构风压取W10k D13k 最低温气象条件下的导线荷载效应标准值，对应结构风压取W10k t-40 夏季安装，最低日平均气温运行，计算温差t=40°C t35 夏季或冬季安装，最大风运行，计算温差t=35°C D31k 三相同时上人停电检修导线荷载效应标准值（仅考虑母线），对应结构风压取W10k 承