1、变电站钢构架结构建模计算及分析 王一宇 广东省输变电工程公司 摘 要： 在变电站的整体构建中, 钢结构占据着一定的比例, 主要是因为钢结构的强度、韧性度较好, 是目前变电站建设中应用最广泛的建筑材料之一。钢结构在变电站的整体结构内占据较大的比例, 与混凝土结构相比, 钢结构的强度较高、韧度较强, 具有较好的稳定性, 通过使用 3D3S 对某 220 k V 变电站构架强度、刚度、稳定性进行分析, 展开了建模计算。关键词： 变电站; 钢构架; 建模计算; 中间构架; 通过使用 3D3S 软件对变电站钢构架进行建模计算, 与平面计算相比较, 3D3S的计算可靠性更高, 得到的计算数据也更加精准。本
2、文主要以 220 k V 变电站为例, 依据国家相关设计规范的要求, 对 220 k V 的构架进行建模计算。1 空间模型建立1.1 钢构架的类型结合实际情况, 目前, 我国的杆构架布置主要分为转角构架、中间构架, 即便是同类型的钢构架, 荷载情况不同, 构架的计算受力也有所不同, 使用 3D3S 软件建模的三维模型如图 1 所示。图 1 终端构架、中间构架三维软件分析示意图 下载原图图 2 计算结果示意图 下载原图1.2 材料的特点本文变电所角钢构架的型号为 Q235-B, 其余部位构件钢材的型号为 Q345-B, 密度为密度 =7 855.00 kg/m, 弹性模型量为 206 500.0
3、0 N/mm (系统内用字母E 表示) , 泊松比为 0.35 (系统内用字母 V 表示) .1.3 计算重点在进行模型计算时, 需要将人形钢柱的横杆、弦杆考虑在内, 端撑和边柱之间的横杆、钢梁上的腹杆均要考虑在内。在人形钢柱双向受弯时, 不同方向的最大拉力之间没有重合点, 因此, 不需要进行代数相加计算。根据钢结构验算双向拉弯的强度、稳定性时, 两个方向存在最大的拉力重合点。2 变电站荷载分析2.1 钢构架受力分析作用在杆构架上的荷载主要包括: (1) 导线、地线、避雷线之间的拉力; (2) 导线、避雷线、地线、绝缘子的质量等; (3) 导线、避雷线、绝缘子、地线在风中承受的压力; (4)
4、钢构架需要承受的风压、杆构架自身额定重力; (5) 地震、台风等外界因素带来的荷载; (6) 开展安装、检修工作时, 施工人员、施工机械的质量, 需要结合工程的实际情况进行。2.2 基本荷载分析基本荷载指的是终端构架、中间构架, 详细阐述如下。2.2.1 终端构架的荷载构架的质量;大风天气下, 计算导线的张力、地线的张力、导线和地线的侧向风压、导线和地线的垂直荷载、构架的风压;安装条件下需要计算导线和地线的张力、导线和地线的垂直荷载、横梁的附加荷载。2.2.2 中间构架荷载构架、绝缘子的质量;在大风环境下计算导线和地线的张力、地线的侧向风压、导线和地线的垂直荷载、构架的风压;安装条件下需要计算
5、导线和地线的张力、导线和地线的垂直荷载、横梁的附加荷载。将平行衡量设置用 X 表示, 垂直横梁用 Z 表示, 垂直荷载为 Y, 地线偏角为 a, 在进行导地线张力、垂直荷载计算时, 假设导地线侧向风压为风速为 20 m/s 大风风速为 30 m/s, 则大风的荷载Fx= (20/30) 2p=16P.3 计算结果分析根据相关规定, 经过 3D3S 处理的钢构架强度、刚度、稳定性进行了检验, 采取比值的形式代表检验结果, 构建的局部稳定性, 采取人工判断方式 (程序的应力比为各项应力的最大数值) 构架的应力计算结果如图 2 所示。通过分析数值发现, 小于规范的最大应力比值时, 即便是在变形的状态
6、下, 钢部分横梁的跨度也分别为 44.391 mm、44.152 mm, 均在规定的范围内, 符合设计规定。4 结束语综上所述, 本文主要应用的是 3D3S 软件对 220 k V 的变电所钢构架进行了详细分析。同时, 展开了空间钢构架建模计算, 在计算结果的基础上进行了钢构架设计。在 3D3S 软件分析的基础上, 进行了变电站钢构架建模设计, 能够提升钢构架的强度, 确保在使用过程中钢构架的强度、刚度、变形均满足相关要求。参考文献1王志慧.高强钢在大型变电站联合构架的应用分析D.兰州:兰州理工大学, 2014. 2姚远东.钢管混凝土 750kV 变电构架的优化设计及应用研究D.西安:西安建筑科技大学, 2016.
