變電構(gòu)架優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1、變電構(gòu)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究2012-06-12 結(jié)果構(gòu)架類型6m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁7m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁8m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁最大應(yīng)力比及控制工況0.797大風(fēng)工況_0.747_大風(fēng)工況_0.748_覆冰工況0.614大風(fēng)工況0.809大風(fēng)工況_0.687_大風(fēng)工況_0.797_覆冰工況0.525覆冰工況0.802大風(fēng)工況_0.711_大風(fēng)工況_0.681結(jié)果構(gòu)架類型6m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁7m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁8m進(jìn)出線構(gòu)架柱母線構(gòu)架柱進(jìn)出線梁母線梁最大應(yīng)力比及控制工況0.797大風(fēng)工況_0.747_大風(fēng)工

2、況_0.748_覆冰工況0.614大風(fēng)工況0.809大風(fēng)工況_0.687_大風(fēng)工況_0.797_覆冰工況0.525覆冰工況0.802大風(fēng)工況_0.711_大風(fēng)工況_0.681_覆冰工況0.512覆冰工況柱頂位移（mm）X方向Y方向53432061梁跨中位移（mm）水平豎向4216331238623462235545402436243535406040梁容許撓度：進(jìn)出線構(gòu)架：L/300=42000/300=140mm,各根開尺寸皆滿足要求。母線構(gòu)架：L/300=41000/300=137mm,各根開尺寸皆滿足要求。柱容許撓度：進(jìn)出線構(gòu)架：平面內(nèi)H/200=40550/200=203mm,各根開尺

3、寸皆滿足要求。母線構(gòu)架：平面內(nèi)（X方向）H/200=26300/200=131.5mm,各根開尺寸皆滿足要求。平面外（Y方向）H/150=26300/150=175.3mm,各根開尺寸皆滿足要求。表18格構(gòu)柱和6m、7m、8m根開人字柱鋼管混凝土經(jīng)濟(jì)性能比較結(jié)構(gòu)形式構(gòu)架柱用鋼量（t）柱費(fèi)用（萬元）柱費(fèi)用節(jié)省百分比構(gòu)架梁用鋼量（t）梁費(fèi)用（萬元）梁費(fèi)用節(jié)省百分比總費(fèi)用（萬元）格構(gòu)式鋼管142.69126.99069.661.940188.936m人字柱110.3898.2422%72.5164.53-4%162.77總費(fèi)用節(jié)省百分比0純鋼管人字柱鋼混88.590.4229%72.5164.53-

4、4%156814018%人字柱純鋼管108.6696.7124%72.5164.53-4%161.2415%人字柱鋼混74.1377.4539%72.5164.530140285725%人字柱純鋼管104.1492.6827%72.5164.53-4%157.2117%人字柱鋼混68.6572.1843%72.5164.53-4%135017528%根開7m根開8m根開注：普通強(qiáng)度鋼材單價(jià)為8900元/噸，鋼管混凝土中混凝土考慮材料、施工的工料費(fèi)用總計(jì)為750元/立方米。根據(jù)上述分析得，構(gòu)架柱采用鋼管混凝土后顯著的節(jié)約了材料用量，8m根開尺寸下的鋼管混凝土柱節(jié)約造價(jià)43%?？傮w來看，若以節(jié)約占

5、地為控制目標(biāo)，根開尺寸為6m的鋼管混凝土柱方案最優(yōu)；若以節(jié)省用鋼量為控制目標(biāo)，則根開尺寸為8m的鋼管混凝土柱方案最優(yōu)，其相對(duì)于格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)方案可節(jié)省費(fèi)用28.0%。若綜合考慮節(jié)材和節(jié)地的因素，根開尺寸為7m的方案最優(yōu)，既能節(jié)約占地，又能節(jié)省費(fèi)用25%。計(jì)算結(jié)果匯總表8高強(qiáng)鋼鋼管格構(gòu)柱經(jīng)濟(jì)性能比較主要材料構(gòu)架柱用鋼量（t）柱費(fèi)用（萬元）柱費(fèi)用節(jié)省普通鋼Q420Q460主要材料構(gòu)架柱用鋼量（t）柱費(fèi)用（萬元）柱費(fèi)用節(jié)省普通鋼Q420Q460Q500Q550142.69117.58107.77108.14106.84126.99152.87140.04140.56138.740-20%-10%-11

6、%-9%矩形構(gòu)架梁用鋼量(t)69.647.3744.339.8938.95梁費(fèi)用（萬元）61.9465.6861.3855.2053.89梁費(fèi)用節(jié)省0-6%1%11%13%總費(fèi)用（萬元）188.93218.55201.42195.76192.63總費(fèi)用節(jié)省百分比0-16%-7%-4%-2%表12不同跟開尺寸情況下經(jīng)濟(jì)性能比較根開尺寸（m）構(gòu)架柱用鋼量（t）格構(gòu)式142.69根開尺寸（m）構(gòu)架柱用鋼量（t）格構(gòu)式142.69110.38108.66構(gòu)架柱費(fèi)用（萬元）126.9998.2496.71柱費(fèi)用節(jié)省百分比023%24%構(gòu)架梁用鋼量(t)69.672.5172.51梁費(fèi)用(萬元)61.9

7、464.5364.53梁費(fèi)用節(jié)省百分比0-4%-4%總費(fèi)用（萬元）188.93162.77161.24總費(fèi)用節(jié)省百分比014%15%8104.1492.6827%72.5164.53-4%157.219108.4296.4924%72.5164.53-4%161.02注：節(jié)省鋼材是指人字柱方案相對(duì)于格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)方案的鋼材節(jié)省用量的百分比。表157m根開尺寸人字柱高強(qiáng)鋼經(jīng)濟(jì)性能比較鋼號(hào)構(gòu)架柱用鋼量（t）構(gòu)架柱費(fèi)用（萬元）柱費(fèi)用節(jié)省三角形構(gòu)架梁用鋼量（t）構(gòu)架梁費(fèi)用（萬元）構(gòu)架梁費(fèi)用節(jié)省總費(fèi)用（萬元）總費(fèi)用節(jié)省百分比普通鋼108.6696.71072.5164.530161.240Q42097.5

8、7133.93-38%72.5164.530198.46-23%Q46092.34126.61-31%72.5164.530191.14-19%Q50089.89123.18-27%72.5164.530187.71-16%Q55087.54119.89-24%72.5164.530184.42-14%表18格構(gòu)柱和6m、7m、8m根開人字柱鋼管混凝土經(jīng)濟(jì)性能比較結(jié)構(gòu)形式構(gòu)架柱用鋼量（t）柱費(fèi)用（萬元）柱費(fèi)用節(jié)省百分比構(gòu)架梁用鋼量（t）梁費(fèi)用（萬元）梁費(fèi)用節(jié)省百分比總費(fèi)用（萬元）總費(fèi)用節(jié)省百分比格構(gòu)式鋼管142.69126.99069.661.940188.9306m根開人字柱純鋼管110.3

9、898.2422%72.5164.53-4%162.7714%人字柱鋼混88.590.4229%72.5164.53-4%154.9518%7m根開人字柱純鋼管108.6696.7124%72.5164.53-4%161.2415%人字柱鋼混74.1377.4539%72.5164.53-4%141.9825%8m根開人字柱純鋼管104.1492.6827%72.5164.53-4%157.2117%人字柱鋼混68.6572.1843%72.5164.53-4%136.7128%注：普通強(qiáng)度鋼材單價(jià)為8900元/噸，鋼管混凝土中混凝土考慮材料、施工的工料費(fèi)用總計(jì)為750元/立方米。主要研究結(jié)論

10、1）750kV輸變電人字柱結(jié)構(gòu)構(gòu)架柱和鋼管格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)構(gòu)架柱相比較，顯著的節(jié)約了鋼材用量，而構(gòu)架梁以8m根開尺寸人字柱構(gòu)架為例，構(gòu)架柱節(jié)約費(fèi)用27%。而構(gòu)架梁采用三角形形式比格構(gòu)式構(gòu)架梁采用矩形形式鋼材用量增大，這是因?yàn)槿俗种鶚?gòu)架梁梁高都是2.4m，而格構(gòu)柱構(gòu)架中進(jìn)出線梁梁高2.5m，母線梁高2.0m，但總體來看，總造價(jià)節(jié)約17%。在各方案中7m根開尺寸時(shí)既能有效節(jié)省占地，又能顯著降低鋼材用量，減少結(jié)構(gòu)造價(jià)。推薦采用根開尺寸為7m的鋼管人字柱。（2）750kV鋼管格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)和人字柱結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)鋼與采用普通鋼相比，雖然用鋼量有一定的節(jié)省，但是由于剛強(qiáng)剛價(jià)格較貴，綜合經(jīng)濟(jì)效益，高強(qiáng)鋼比普通鋼造價(jià)提高

11、，但綜合日后的維護(hù)費(fèi)用，以及社會(huì)效益，采用Q460以上的剛強(qiáng)鋼材有一定的優(yōu)勢(shì)。（3）750kV輸變電人字柱結(jié)構(gòu)構(gòu)架柱采用鋼管混凝土后，顯著節(jié)省了鋼材的用量。以7m根開人字柱結(jié)構(gòu)為例，人字柱結(jié)構(gòu)鋼管混凝土柱相比人字柱結(jié)構(gòu)純鋼管柱節(jié)省材料32%，節(jié)省費(fèi)用20%?？傮w來看，人字柱鋼管混凝土結(jié)構(gòu)相比人字柱純鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)省費(fèi)用12%，人字柱鋼管混凝土結(jié)構(gòu)相比格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)節(jié)省費(fèi)用25%。綜合節(jié)地，鋼材用量等因素，推薦采用根開尺寸為7m的人字柱管混凝土結(jié)構(gòu)。（4）通過比較6m，7m，8m，9m根開尺寸下的人字柱結(jié)構(gòu)，根開尺寸越小，穩(wěn)定性不好，需加大截面尺寸，而根開尺寸越大，構(gòu)架柱越容易受彎，從結(jié)果來看，采用8m根開尺寸經(jīng)濟(jì)效益較好，總體來看，若以節(jié)約占地為控制目標(biāo)，根開尺寸為6m的方案最優(yōu)；若以節(jié)省用鋼量為控制目標(biāo)，則根開尺寸為8m的方案最優(yōu)，其相對(duì)于格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)方案可節(jié)省鋼材17%。若綜合考慮節(jié)材和節(jié)地的因素，根開尺寸