应用MIDAS∕GEN软件进行变电构架设计.pdf

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1、2Q!垒堡篁!塑i篁筮!!Q塑】江酉建堑电氢王猩应用MIDAS／GEN软件进行变电构架设计■黄文1，李勇泉2—1．长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2．河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450001摘要：变电站门形构架的受力及稳定性分析是门形构架设计的主要内容，通过合理地选取荷载组合的种类，可以使门构计算的过程大大简化。关键词：门形构架受力分析荷载组合1变电站构架概述变电站门型构架是变电站中主要的金属结构，可分为进出线门构、中间门构及母线门构，母线门构可以与其他几种门构组合形成联合门构。进出线门构用于导地线进出变电站，荷载大；中间构架、母线门构用于导地线及母线在变

2、电站内的转接，荷载小于进出线门构；进出线门构与母线门构的联合门构荷载最大，结构也最为复杂(图1)。图1联合门构示意图门构的A形柱及端撑主要部分采用钢管焊接而成，横梁为三角形桁架，主材采用钢管，斜材采用角钢。整个结构可以按空间桁架结构进行分析计算。MIDAS／GEN是一个通用有限元计算软件，提供了柱、梁等建筑工程常用单元。可以进行空间杆系结构的分析计算，并进行国内外主要钢结构规范的检验工作。2建模可以利用MIDAS／GEN提供的工具给门构建模，也可以将在其他程序中创建的模型导入到MIDAS／GEN中，无论用哪一种方式，建模时须注意整个结构必须是稳定结构，并合理定义杆件之间的连接，这是影响到建

3、模的成功和计算结果的质量关键因素。建模主要有以下几个步骤(1)放置节点，利用节点建立杆系。(2)定义杆件的截面特征，如截面形状、材质等；定义杆件间的连接类型，如果横梁和A形柱采用螺栓连接，就可以定义为铰接，A形柱之间的分段，采用法兰盘连接，可以定义为刚接，端撑和A形柱的连接为铰接。(3)定义支承形式。柱脚插入基础中的支承可以定义为刚性支承，用地脚螺栓联接基础和柱脚的支承一般定义为铰接。一些特殊结构的门构，如布置在水电站厂房顶上的门构，有时会因为厂地面积所限，不能在门构两侧设置刚性端撑，只能在门构内侧设置两根柔性拉杆以平衡侧向力，两根拉杆在受一个方向的侧向拉力时，一根受拉，一根受压，压杆退出

4、工作，在计算时不予考虑，只考虑拉杆作用。拉杆的截面远小于刚性端撑，受力时变形大，会造成门构有部分微小弯矩传人基础，同时，布置在厂房顶上的门构基础就是厂房的混凝土横梁，门构传来的弯矩对横梁来说是一种垂直梁轴线方向的扭转，这对是梁比较敏感的一种荷载，同时拉杆又将水平力传到梁上，使梁顶承受了比较大的偏心荷载，因此，在计算这种布置的门构时，要先将A形柱支承定义为铰接，计算出柔性拉杆的受力及变形、门构的基础荷载。再将A形柱定义为刚接，计算柱脚的弯矩，复核混凝土梁的的抗扭(图2)。l；＼／犬图2J房顶门构结构布置图3荷载组合门构主要有正常运行工况、安装工况和事故工况。主要的荷载种类有门构的自重、不同气

5、象条件下的导线荷载、门构风荷载、温度荷载及地震荷载，若再考虑不同的挂线方式及事故工况下的不同断线方式，不同工况下的荷载组合有近百种之多，都输入程序进行计算，工作量巨大，也没有必要。通过对工程实际情况的定性分析，可知对门构主要结构有控制作用的工况有：(1)在正常运行时的0度大风工况，对门构中间A形柱负荷最大，荷载有：导线0度最大风时三向荷载+门构0度最大风时风荷载+自重；(2)在正常运行时的90度大风工况，对门构端撑及相连的A形柱负荷最大，荷载有：导线90度最大风时三向荷载+门构90度最大风时风荷载+自重；(3)安装时双倍挂线工况及正常运行时最大覆冰工况，均对门构横梁在重力方向有较大作用力，

6、计算时时必需要同时考虑这两种工况。安装时双倍挂线工况的荷载有：两相已挂相导线荷载+一相双倍起吊导线荷载+门构风荷载+自重+检修重量，风速按10米／秒考虑。正常运行时最大覆冰工况的荷载有：导线10米／秒风速时的三向荷载+门构风荷载+自重+覆冰。(4)正常运行时最低温工况，导线对横梁水平方向及A形柱负荷较大，荷载有：导线10米／秒风速时的三向荷载(最低温)+门构风荷载+自重。以上各工况的荷载效应的分项系数及荷载组合系数按《变电构架设计手册》选取。从工程实践情况看，以上几种工况的荷载，基本上可以满足门构整体的受力计算要求。多跨门构的总长度小于120米，可以不考虑温度荷载，横梁和A形柱的联接螺栓孔

7、应开成长圆孑L，以部分适应温度引起的变形和安装误差。门构风荷载可以通过程序自动生成，风荷载用于计算基础荷载时，参数风振系数z=1，而在用于结构计算时，风振系数z可以按《变电构架设计手册》中相关规定选取。4结构分析及杆件优化MIDAS／Gen主要是进行线性分析，同时也可以进行对只受拉单元、只受压单元、P—Delta、大变形的几何非线性分析。MIDAS／Gen的线性屈曲分析功能主要用于求解由桁架、梁单元或者板单元构成的结构临