变电构架优化设计研究.doc

变电构架结构优化设计研究 2012-06-12 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc327385939 1. 工程背景 PAGEREF _Toc327385939 \h 1 HYPERLINK \l _Toc327385940 2. 主要研究内容 PAGEREF _Toc327385940 \h 1 HYPERLINK \l _Toc327385941 3. 结构计算软件 PAGEREF _Toc327385941 \h 2 HYPERLINK \l _Toc327385942 4. 变电构架所受荷载类型及荷载组合 PAGEREF _Toc327385942 \h 3 HYPERLINK \l _Toc327385943 5. 变电站构架的格构式钢结构方案 PAGEREF _Toc327385943 \h 4 HYPERLINK \l _Toc327385944 5.1格构式钢结构方案的计算模型 PAGEREF _Toc327385944 \h 4 HYPERLINK \l _Toc327385945 5.2主要计算结果 PAGEREF _Toc327385945 \h 6 HYPERLINK \l _Toc327385946 5.3采用高强钢材计算 PAGEREF _Toc327385946 \h 6 HYPERLINK \l _Toc327385947 6. 变电站构架的人字柱钢结构方案 PAGEREF _Toc327385947 \h 10 HYPERLINK \l _Toc327385948 6.1 人字柱钢结构方案的计算模型 PAGEREF _Toc327385948 \h 10 HYPERLINK \l _Toc327385949 6.2 钢管人字柱构架体系建模分析 PAGEREF _Toc327385949 \h 10 HYPERLINK \l _Toc327385950 7. 计算结果汇总 PAGEREF _Toc327385950 \h 17 HYPERLINK \l _Toc327385951 8. 主要研究结论 PAGEREF _Toc327385951 \h 18 HYPERLINK \l _Toc327385952 9. 推荐方案 PAGEREF _Toc327385952 \h 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，变电站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。和传统的变电站相比，750kV特高压变电构架的高度、跨度及荷载水平均比较高，其构架结构的合理选型是保证变电站设计达到安全适用、经济合理的重要前提条件之一。 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格构式钢结构和人字柱钢结构两种型式。格构式钢结构至今仍在国外变电构架设计中被广泛采用，该结构由矩形断面格构式柱和矩形断面格构式钢梁组成，梁柱铰接或刚接。梁、柱弦杆通常采用圆钢管，腹杆采用钢管或角钢。格构式钢结构的优点在于其整个结构均由较小钢管或角钢组成，节点采用螺栓或焊接连接，构件尺寸小、自重轻，制作、运输及防腐处理方便，但杆件种类和数量较多，现场拼装工作量较大，防腐维护费用高。人字柱钢结构是国内500kV变电构架中应用最为广泛的一种结构型式，该结构由人字形普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁组成，梁柱采用铰接。构架柱弦杆和钢梁弦杆均采用普通钢管，柱、钢梁弦杆拼接接头采用刚性法兰，钢梁腹杆采用螺栓连接，安装、制作和运输较方便。 主要研究内容 本设计以金昌750kV变电站为工程背景，针对该750kV变电站构架进行结构选型和优化设计。主要内容包括： （1）提出4个优化初步方案，然后和甘肃省电力设计院共同研究初步方案的可行性，确定2个优选方案进行优化工作。 （2）对2个优选方案建立有限元分析模型，并对其进行优化设计，确定最终推荐方案，给出结构布置和构件尺寸，最后计算经济指标。 具体方案是： （1）建立750kV变电站构架的格构式钢结构计算模型，分别采用普通（强度）钢材和高强钢材两种方案进行对比计算，对两种方案的钢构件应力比、结构位移、用钢量及造价进行对比分析。 （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。结合格构式钢结构方案，对钢构件应力比、结构位移、用钢量及造价进行对比分析。 （3）应用高强钢材建立750kV变电站的人字柱-三角形格构式梁钢结构构架模型，对比分析采用高强钢材和普通钢材两种情况下的构件应力比、结构位移、钢材用量和结构造