高强钢在联合构架中的应用分析.pdf

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1、第21卷第2期兰州工业学院学报Vo1．21No．22014年4月JournalofLanzhouInstituteofTechnologyApr．2014文章编号：1009-2269(2014)02-0054-04高强钢在联合构架中的应用分析王志慧(1．兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州730050；2．兰州职业技术学院汽车工程系，甘肃兰州730070)摘要：采用有限元分析软件MIDAS／GEN对大型变电站的高强钢联合构架进行了多种工况下的空间应力分析，以139ITs_长的联合构架为例，分析结论为大风工况是

2、控制s-；L，高强钢联合构架的结构安全，同时将高强钢构架与普通钢构架进行对比，证明采用高强钢具有减轻构架自重、降低用钢量、缩短工期、节约成本的优势．关键词：高强钢；联合构架；空间应力分析中图分类号：TU3文献标志码：A横向联合宽度72m，母线构架为单孔门型构架；出0引言线构架单孔跨度为22m、27I11、20．5m，梁挂线点我国大型输变电工程变电站的主要构筑高度为18．8m、24ITI；母线采用软母线，构架跨度为物——构架普遍存在钢材材质单一、强度低的缺22m、27．5m，梁挂线点高度13m．上述构架均采用

3、点，造成我国设计的构架的构件截面偏大、质量偏圆钢管人字柱、单根圆钢管梁，钢材选用Q420，屈重、经济效益低．随着我国输变电电压等级的提高、服强度为420MPa．该330kV构架的联合程度、空电网规模逐渐增大，常规的普通钢材已不能满足大间受力均比较复杂．荷载变电构架的使用要求．高强钢构架可以充分发2联合构架建模分析挥钢材强度高的特点，同时又可以减少用钢量，因此在我国的使用将越来越多_】J．以往构架的研究多采用有限元分析软件MIDAS／GEN对该变电针对普通钢，本文研究高强钢联合构架在多种工况站工程的330kV

4、联合构架进行空间建模和空间应下空间应力情况和整体稳定性，为以后高强钢在联力分析．构架承受的导线荷载及见立面图见图1和合构架的使用提供坚实可靠的理论依据．表1，具体资料由设计单位电器室提供．根据设计资料构建构架的空间模型见图2．1高强钢联合构架概况本文以甘肃省兰州市某大型330kV变电站工程的330kV联合构架为研究对象，进行联合构架的空间应力分析．该330kV构架通过对出线构架、中央构架六跨连续，母线构架向进出线构架靠拢联合，主变进线构架向中央构架靠拢联合，形成巨型钢结构联合构架．出线构架、中央构架、主变进

5、图1导线荷载立面图线构架为3列6孑L连续门型构架，每列长139ITI，收稿日期：2014—01一l8作者简介：王志慧(1979-)，女，黑龙江佳木斯人，副教授，硕士生第2期王志慧：高强钢在联合构架中的应用分析．55．图2构架空间模型2．1荷载工况根据《变电构架设计手册》，各荷载工况下的承根据《变电站建筑结构设计技术规程》规定，载能力极限状态和正常使用极限状态荷载效应组构架计算的荷载工况主要包括：大风工况、覆冰有合见表2．风工况、安装工况、地震作用工况、温度作用工况．表2联合构架荷载工况·56·兰州工业学院学

6、报第21卷2．2荷载类型1l't1k1}1}1『l1}I『根据《变电构架设计手册》规定，构架荷载主I

7、l⋯}’’l1’r{k一要包括：永久荷载(结构自重)、可变荷载(含构架●●II1风荷载、导线水平和垂直荷载、地震作用等)．●-_’1)结构自重．『'1『1IjlL联合构架的结构自重由MIDAS／GEN软件根Il——I一J11●●一一据模型截面规格自动计算．I}II-一2)构架风荷载．—I『111‘10l1『构架梁、柱承受的风荷载根据《建筑结构荷载Il1I_～_：：—规范》的规定进行计算，大风工况下风速为30

8、m／一s，覆冰有风工况下风速为10m／s．Il}：-．3)导线荷载．＼1lIllI：I王，】【】lll】【j‘1【构架梁挂设电力导线，终端构架梁仅单侧挂设～3根，中间构架梁两侧各挂设3根，各荷载工况下(图中圆点代表沿一z轴方向的导线垂直荷载)的导线荷载由电气工艺专业计算后提供．图4加载模式(1，方向)4)地震作用．根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的算，结论如下：规定，兰州地区的抗震设防烈度为8度，设计基本1)在变电站运行时，大风工况为承载能力极地震加速度值为0．20g，设计地震分组为第三组，

9、限状态控制工况，此时构架的构件应力最大，加载根据工程实际场地类别为Ⅱ类．地震作用由MI．模式见图3．最大应力出现在出线构架的人字柱柱DAS／Gen软件根据上述条件自动计算．底，应力是407．4MPa，小于高强钢的屈服强度2．3分析计算420MPa，证明联合构架在各荷载工况下结构安全．使用MIDAS／GEN软件建模后的联合构架加2)在变电站运行时，大风工况为正常使用极载图如图3～4，经过上述多个荷载工况下的分析计限