220kV斜撑构架结构设计和力学分析

摘要

设计了一种新型的220kV斜撑构架，将常规构架两端设置的端撑合二为一交叉设置于构架中部。该构架既满足侧向稳定受力要求，也充分利用了土地和空间资源减少了土建费用，还避免了常规变电站构架扩建时需拆除端撑并需打设临时拉线的弊端，方便了构架的改造扩建。
　　介绍了220kV斜撑构架的工程概况、基本尺寸、出线方案和荷载工况。梳理了不同类型的构架柱和构架梁，从力学性能和构造等方面出发，按整体稳定要求对其截面进行了初步选型。
　　建立三种类型的斜撑构架力学模型，分析不同工况组合下应力比、位移和屈曲系数等力学性能。使用子空间迭代法计算结构的振型周期与振型参与质量，采用地震设计反应谱法校核了结构在地震作用下的强度和刚度。对斜撑根开尺寸和横杆对构架力学性能的影响进行了分析，对所选截面进行了优化设计，并设立了斜撑柱脚与构架柱柱脚的联合基础。提出了柱顶节点布置和下层构架梁连接板的构造方案，并对所设计的斜撑节点进行了实体有限元分析。
　　多层斜撑构架具有节点和构件加工安装方便、用钢量小、支撑更为简洁等特点;根开距离可选为4m，可设立联合基础，添加横杆对构架力学性能影响不大;十字型插板交叉节点应力最小，可充分发挥十字型断面两个方向的刚度，构造较为简单和易于施工。该斜撑构架结构合理、安全可靠，可在实际工程中推广使用。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 引言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外变电构架研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 220kV斜撑构架概况

2．1 工程概况

2．2 基本尺寸

2．3 出线方案

2．4 荷载条件

2．4．1 导线荷载

2．4．2 风荷载

2．5．1 极限状态

2．5．2 概率极限状态设计方法

2．6 荷载效应组合

2．6．1 承载能力极限状态效应组合

2．6．2 正常使用极限状态效应组合

第3章 斜撑构架截面选型

3．1．1 构架柱分类

3．1．2 构架结构选型原则

3．1．3 构架柱选型结果

3．2．1 构架梁截面分类

3．2．2 梁截面选型

3．3 斜撑截面选型

3．4 本章小结

第4章 斜撑构架力学分析

4．1 有限元模型建立

4．2．1 荷载工况

4．2．2 承载力计算结果

4．3．1 荷载工况

4．3．2 位移计算结果

4．4 稳定性分析

4．5 抗震性能分析

4．5．1 抗震分析法概述

4．5．2 振型分析

4．5．3 反应谱工况设置

4．5．4 内力与位移分析

4．6 不同类型斜撑方案比选

4．7 斜撑根开距离的选定

4．8 添加小横杆计算

4．9 斜撑构架的优化设计

4．10 地基设计

4．10．1 A号联合基础抗拔和抗倾覆验算

4．10．2 B号联合基础地基承载力和抗倾覆验算

4．11 本章小结

第5章 斜撑构架节点设计与有限元分析

5．1 柱节点设计

5．2 构架梁节点设计

5．3．1 节点选取

5．3．2 节点设计

5．4 多层斜撑节点有限元分析

5．4．1 荷载工况

5．4．2 节点有限元分析

5．5 本章小结

第6章 结论

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况