变电站钢构架结构建模计算及分析

2017-12-13王一宇

科技与创新 2017年24期

关键词：风压构架张力

王一宇

（广东省输变电工程公司，广东广州 510160）

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，广东广州 510160）

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 kV变电站构架强度、刚度、稳定性进行分析，展开了建模计算。

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。本文主要以220 kV变电站为例，依据国家相关设计规范的要求，对220 kV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

图2 计算结果示意图

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ρ=7 855.00 kg/m3，弹性模型量为206 500.00 N/mm2（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。