变电构架梁建模(计算简图)节点处理问题
变电构架的节点设计
１构 架 内力 计算
１ ． Ｉ 荷 载 条 件
以某 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 变 电站 工 程 中 某 一 榀 ２ ２ ０ ｋ Ｖ
５ ０ ａ一遇基 本设 计风速 统一取 为 ３ ０ ｍ ／ ｓ 。 地 面粗糙 度统一 按 Ｂ类 考虑 。
荷载按 照 《 变 电站 建筑结 构设 计技 术规程 》
— — ・
人 Ｉ ．
安全 性 显 得 尤 为重 要 ，而 节 点 的合 理 设 计 是保
证构 架正常 运行 的重要 部分 。
线【 站内 侧１ ｌ
Ｊ
敞冰 Ｉ ． 况
安装 １ ．
２ 、 ４ ． ５
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４ ． ８
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刁
又
电构架 的节点设计
杨 杰 ， 朱英 伟 ，徐 国忠 金华 ３ ２ １ ０ ０ 公 司 ，浙 江
摘要 ： “ 钢 管 Ａ 字柱 ＋单 钢管 梁 ”是 一种 新型 的 变电构架 的结构 形 式，部 分 节点 易应 力集 中。本 文 分析 了梁挂 线板和 梁柱 连接 节点的应 力集 中情 况， 同时给 出 了消除应 力集 中的解决方 案，供工 程设 计人 员参考 。 关 键词 ：变电构 架 ：节点 设计 ； Ａ 字柱 ： 单 钢 管梁 。 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ：ｌ ６ ７ １ － ９ ９ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ － ０ ０ ６ ４ — ０ ７
Ｎｏ ｄ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｒ ａ ｍｅ ｗｏ ｒ ｋ
ＹＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ｅ ，ＺＨＵ Ｙｉ ｎ ｇ － ｗｅ ｉ ，Ｘ ＹＵ Ｇｕ ｏ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
变电构架格构式梁柱连接节点分析研究
变电构架格构式梁柱连接节点分析研究作者：鞠洪涛姜文周红来源：《中国新技术新产品》2020年第15期摘; 要：梁柱连接节点是变电构架结构关键部位，关系到构架的整体受力性能，该文采用通用有限元模拟软件对变电构架中梁柱连接节点受力性能进行数值模拟分析，得到了各节点的破坏形式，极限承载力和荷载—位移曲线。
计算了I型、槽型和T型3种不同插板形式梁柱连接节点，并对比3种插板计算结果，提出变电构架格构式梁柱连接设计合理优化建议。
关键词：格构梁柱连接;有限元模拟;数值分析;插板中图分类号： TU318; ; ; ; ; 文献标志码：A格构式梁柱变电构架断面通常为为四边形结构，主要用于自身高度、跨度及荷载水平较大的超高压和特高压构架结构，构架结构的安全可靠性是保证变电站正常运行的必要条件，而梁柱连接节点作为变电构架结构关键部位，关系到变电构架的整体受力性能，因此有必要对梁柱节点进行系统研究，从而能够更好地进行优化设计，保证变电构架安全可靠。
1 模型钢管长度确定和有限元验证1.1 模型钢管长度确定由于节点在分析过程中，边界条件和荷载均施加在各肢的端部，所以各肢建模长度的正确与否显得十分重要，为了避免端部约束对节点域的影响，支管长径比取5。
以构架梁柱连接节点中的I型插板形式节点进行试算，通过建立各肢长为别为4D、5D和6D三个不同有限元模型，其中D为各肢的外径。
通过计算对比极限承载力（表1）可知，4D、5D和6D的极限承载力都十分接近，并且荷载—位移曲线变化趋势接近，验证了国内外研究者在节点研究中支管长径比取5这一结论，所以构架梁柱节点中的钢管肢在有限元分析中均取5。
1.2 有限元模型验证为了验证所研究节点的有限元软件建模的正确性，分别采用两种软件对有限元模型进行验证。
具体验证的模型有I型插板形式的构架梁柱连接节点，2种程序的计算结果如图1和表2所示。
从图1和表2可以看出，ANSYS与SAP2000所建立的有限元模型计算得到的各节点荷载—位移曲线吻合较好，极限承载力较为接近，偏差均小于5%。
220kV变电站-结构计算-主变架解析
220kV构架及基础计算书设计资料1.220kV主变构架资料220kV主变构架，构架高度14.5m,构架梁跨度16m构架梁为3相挂点，导线挂点高度为14.5m , 平面外计算时偏角按0°考虑。
详见图一、图二、图三所示:聚单繼展开岡’“图二：构架梁展开图220kV 侧110kV 侧图三：挂线点位置示意图■* 0 ■D叩*d ■ MFFI J FSI >, ([« J SFI J IT! J fl ； 3 !F* IS , l(S , F>* J F3I 」m ®』；弓I 1 1 I I 1 ~1 ~I 1 ―1 ~l~fLI % j FjF j jit btps ] F?F*far 」,j! Ftg 」gaF 卜 f a±」@?・」主*甲』Fj* i fg.2. 220kV 主变构架荷载资料220kV 出线架图四：主变架两侧导线连接示意图2.1主变架两侧导线型号与长度主变架220kV 侧导线:LGJ-500/45,L=31.7m,v=25m/s, 最大弧垂2.0m 。
引下线两处，每相长度两处引下线合计为22米。
导线长度合计=31.7+22=53.7米： 主变架110kV 侧导线:2xLGJ-500/45,L=30.0m,v=25m/s, 最大弧垂1.5m 。
引下线两处， 每相长度两处引下 线合计为2x22=44米。
导线长度合计 =2x(30+22)=104米：2.2主变架两侧导线荷载［电气提供］2.2.1主变架220kV 侧导线荷载计算结果LGJ-500/45 A = 531.68 mm^2 E = 65000 MPa a = .0000205 1/C N = 1 入 1= 2.55 m 入 2= 2.55 m L = 31.7 m第一引下线长^LGJ-5002xLGJ-500llOkV架G 1= 47.5 Kg 串X 片=1 X 17每片受风.02G 2= 47.5 Kg 串X 片=1 X 17每片受风.02 构架允许最大张力 8000 N /相11 m 距一侧12.7 m 第二引下线长11 m 距一侧 27.7 m2.2.2主变架110kV 侧导线荷载计算结果2.3主变架荷载表条件 气温 风速 覆冰 导线荷载（N/m ） K张力（N ）最低气温 -20 00 16.54242.413656E+12 2944.828 最大风 10 25 0 23.959484.608003E+12 3986.185 覆 冰 -5 10 0 16.66543 2.442548E+12 2962.283 最高气温40 0 0 16.54242.413656E+12 2790.088 安装1016.665432.442548E+122943.682各气象条件下的张力 （控制条件：过牵引）LGJ-500/45 A = 531.68 mm^2 E = 65000 MPa a = .0000205 1/C N = 2（双分裂） 入 1= 2.55 m 入 2= 2.55 mL = 30 m第一引下线长G 1= 57.5 Kg 串X 片=1 X 17每片受风.02 G 2= 57.5 Kg 串X 片=1 X 17每片受风.02 构架允许最大张力 8000 N /相11 m 距一侧3 m第二引下线长 m 人2单片覆冰 1 m 人2单片覆冰1 11 m 距一侧Kg Kg 27 m 最低气温 -20 0 0 16.5424 1.426696E+12 2048.54平均气温 10 0 0 16.5424 1.426696E+12 1987.488 最大风 -525 0 19.7219 1.886624E+12 2318.705 覆 冰 -5 10 10 27.8693 3.871095E+12 3316.716 最高气温 40 0 0 16.5424 1.426696E+12 1931.512 安装-101016.665431.443064E+122039.095各气象条件下的张力 （控制条件：过牵引）安装时梁上人及工具重 2.0kN 梁自重按1.2kN/m 计算★ 水平拉力Hp 按照110kV 侧水平拉力输入，110kV 侧导线为双分裂; ★ 垂直荷载R:按照220kV 侧与110kV 侧的合计值输入;3. 场地条件地震抗震烈度6度，建筑场地类别I 类；地面粗糙度为B 类，基本风压为0.90kN/ rfo主变架风荷载计算1. 人字柱风荷载计算a ）亠=1.2焉= 1.00+12.25~10（1.07 —1.00）=1.0612.5—10焉矶『=1.126 X 0.9 X 0.273 2 =0.076>0.015 故体形系数 ^S =0.6 标高 10.00m 以上时： ％ = d 巴 ®0=1.2 X 0.6 X 1.06 X 0.9=0.69 kN/ rf 标高 10.00m 以下时：⑷ K = P z 巴 ％=1.2 X 0.6 X 1.00 X 0.9=0.65 kN/ 山% X d=0.69 X 0.273=0.19 kN/m （当为？273 钢杆）q K 人柱』KX d=0.69X 0.377=0.26 kN/m （当为？377钢杆）标高 10.00m 以下：q K 人柱=K X d=0.65 X 0.273=0.18 kN/m （当为？273 钢杆）q K 人柱=X d=0.65 X 0.377=0.25 kN/m （当为?377 钢杆）总上所述，构架10.00m 以上及以下时线荷载差别不大，为方便计算均取构架q K 人柱=KX d=0.69 X 0.3=0.207 kN/m （钢杆为？300）b ）标高 14.5-4.5/2=12.25m，按B 类场地粗糙度查得风压高度变化系数C) d ）e ）沿高度方向线荷载: 标高10.00m 以上：q K 人柱 10.00m 以上值:主变架横梁计算1.设计资料计算简图及尺寸如图三所示，导线张力及竖向荷载见前页。
8-变电构架分析与设计
8. 变电构架分析与设计8.1 概要(编号修改，下同)该例题通过一个常见的多跨变电构架模型，介绍了使用midas Gen 建立该类钢结构模型的大体步骤和关键部位的模拟方法，演示建模过程思路、空间风荷载自动施加、刚性连接等功能的使用技巧和方法，并对钢结构设计部分，参数定义注意事项做了简要说明。
例题的步骤如下：1.变电构架资料及计算简图2.建立几何模型3.添加约束条件4.添加荷载5.分析及添加荷载组合6.查看内力7.设计要点8.1.1变电构架资料及计算简图（数据仅供参考）某四榀变电构架，单榀构架两侧设置避雷针和端桩。
结构模型及尺寸如图1-图3所示。
考虑风荷载、地震荷载及导线站内和出线张力影响。
地震分组：2组，烈度：8度（0.2g）、场地：3类场地。
图1 四榀构架三维图变电构架分析与设计图2 单榀构架正立面图图3 单榀构架正立面杆件示意图本例题，具体参数如下：（1）材料：Q235 ；（2）杆件规格：弦杆-P152X9 桁架水平横杆-L75X6 桁架水平支撑-L75X6 竖向斜杆：L80X7 竖向端部杆：L90X8 竖向端部斜杆：L125X8竖向竖杆：L90X8 架构柱：P400X8 端柱：P400X8柱水平支撑：L125X10 地线柱：P400X10 避雷针一段：P180X5 避雷针二段：P50X38.1.2建立几何模型此类模型在Gen中建模时思路非常重要，一个好的建模思路，能达到事半功倍的效果。
充分了解模型特点，利用建模助手、复制移动、镜像功能便捷建模。
可以先建立一榀构架，再利用建好的一榀构架去镜像和复制出整体模型，主要步骤如下：1)建立材料和截面变电构架分析与设计Gen中可以定义常规的角钢、工字型钢和钢管等一般截面类型，也可以考虑SRC和钢管混凝土等截面类型，还可以自定义任意截面类型，包括变电构架常见的格构式截面等。
主菜单选择特性->材料->材料特性值特性->截面->截面特性值材料号：1，名称：Q235，规范GB12（s），数据库：Q235，材料类型：各向同性截面数据：具体定义见图4。
变电站钢结构梁柱节点连接加固工程研究
变电站钢结构梁柱节点连接加固工程研究发表时间：2018-01-28T19:43:10.550Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：曾广桥[导读] 摘要：钢结构已经广泛应用于工业和民用建筑，由于设计、施工和使用管理不当，材料质量不符合要求，使用功能改变，遭受灾害损坏以及耐久性不足等原因，需要对钢结构进行加固设计。
（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州 516003）摘要：钢结构已经广泛应用于工业和民用建筑，由于设计、施工和使用管理不当，材料质量不符合要求，使用功能改变，遭受灾害损坏以及耐久性不足等原因，需要对钢结构进行加固设计。
变电站户外横梁更换或新站安装工程，按设计图纸施工，钢构架焊接在A架铁板上采用的是直接焊接的方式。
采用这种焊接方法，焊接面只有角铁边厚的焊接面，稳定度不够，长期在户外恶劣环境容易产生脱焊现象，横梁需要承载导线和绝缘子的重量，这也要求横梁受力需要更牢固；同时，处于重工业区或海边等污染腐蚀严重的变电站，长期运行容易使焊接面锈蚀，对钢构架的安全稳定造成威胁。
本文首先对国内外已有的钢结构连接节点加固的方法进行分析总结，并以110kV变电站钢架构横梁加固工程为例研究了连接节点在变电站改造工程中的应用。
关键词:变电站；钢架构；连接节点；加固0引言钢结构已广泛应用于工业和民用建筑，由于设计、施工、使用管理不当，材料质量不符合要求，使用功能改变，遭受灾害损坏以及耐久性不足等原因，需要对钢结构进行加固设计[1]。
但是在选择具体的加固方案时，要根据结构特点、工作环境、施工条件、经济效益等综合考虑[2][3]。
目前钢结构的加固方法主要包括减轻荷载、改变计算图形、加大原有结构构件截面和连接节点的加固、阻止裂纹开展等，施工方法主要有负荷加固、卸荷加固和从原结构上拆下加固或更新部件进行加固。
荷载和结构体系的改变与工业生产技术改进有关，当前国内外在钢结构改扩建工程中涉及的加固改造技术研究主要集中在加大原有结构构件截面和加强连接强度两个方面[4-7]。
变电构架格构式梁柱连接节点分析研究
中国新技术新产品2020 NO.8（上）- 113 -工 程 技 术格构式梁柱变电构架断面通常为为四边形结构，主要用于自身高度、跨度及荷载水平较大的超高压和特高压构架结构，构架结构的安全可靠性是保证变电站正常运行的必要条件，而梁柱连接节点作为变电构架结构关键部位，关系到变电构架的整体受力性能，因此有必要对梁柱节点进行系统研究，从而能够更好地进行优化设计，保证变电构架安全可靠。
１ 模型钢管长度确定和有限元验证１．１ 模型钢管长度确定由于节点在分析过程中，边界条件和荷载均施加在各肢的端部，所以各肢建模长度的正确与否显得十分重要，为了避免端部约束对节点域的影响，支管长径比取5。
以构架梁柱连接节点中的I 型插板形式节点进行试算，通过建立各肢长为别为4D 、5D 和6D 三个不同有限元模型，其中D 为各肢的外径。
通过计算对比极限承载力（表1）可知，4D 、5D 和6D 的极限承载力都十分接近，并且荷载—位移曲线变化趋势接近，验证了国内外研究者在节点研究中支管长径比取5这一结论，所以构架梁柱节点中的钢管肢在有限元分析中均取5。
表1 不同肢长的极限承载力肢长极限承载力（kN）偏差肢4肢2肢4肢24D 479.73210.63——5D 485.73212.68 1.25%0.97%6D483.43211.790.77%0.56%１．２ 有限元模型验证为了验证所研究节点的有限元软件建模的正确性，分别采用两种软件对有限元模型进行验证。
具体验证的模型有I 型插板形式的构架梁柱连接节点，2种程序的计算结果如图1和表2所示。
表2不同插板形式的极限承载力节点模型极限承载力（kN）偏差ANSYS SAP2000相对于SAP2000构架梁柱连接节点253.29243.87 3.9%导线挂线节点310.68300.69 3.3%法兰节点1804.551763.202.3%从图1和表2可以看出，ANSYS 与SAP2000所建立的有限元模型计算得到的各节点荷载—位移曲线吻合较好，极限承载力较为接近，偏差均小于5%。
结构设计PKPM常见错误及做法
结构设计电算常见错误做法常见错误做法总结于下。
1．暗梁当楼面梁使用。
这是最常见的错误。
暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够，荷载不能按自己设想的方式传递，即楼面荷载—板—暗梁—柱的传递方式几乎是不可能的。
这样将大大低估板的内力。
我个人认为，根据内力按最短距离传递的原则，用暗梁代替梁只有在板受集中力时，在集中力处沿板的最短方向（双向板沿两个垂直方向）设置暗梁，可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求，此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑。
但很多时候，这种做法也没有必要，直接加大板的受力钢筋即可，除非因抗剪（冲切）需要箍筋而使用暗梁。
2．与上一个问题相对应的是，在刚度发生较大突变（增加）处，应视为梁。
典型的问题是不同高程的板之间出现的错台，错台本身平面外刚度比较大，而板的平面外刚度较小，不管你是否愿意，板上的荷载都要传递到错台上，因此应当按梁来设计，尤其是抗剪钢筋应满足要求。
地下通道、车站遇到的这种情况较多，其荷载又比较大，但大多数人对错台的处理却非常草率，这很令人担忧。
3．框架结构形成事实上的铰接。
最常见的是梁刚度比柱大的多，使柱对梁的约束作用较弱，形成事实上的铰。
这样减少了超静定次数，于抗震不利，也难以形成“强柱弱梁”。
坂神地震时，地铁车站柱的破坏相当严重，也提醒我们不能忽视这个问题。
地铁车站顶底板可看作筏板，其梁的刚度当然大于柱，但中板处不宜将梁的刚度做得较大。
另外，地下工程如通道、涵洞、地铁车站等，有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙，这样横剖面就形成铰接的四边形，两侧墙土压力相差较大时很容易失稳，也不利于抗震。
4．板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧。
很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋，因此配筋不小心就这样倒置。
分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置，传递受力及防止温度收缩裂缝，它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出，更重要的是，板墙截面高度较小，为增加有效高度发挥受力筋作用，一般情况下应当外置受力钢筋。
PKPM复杂结构建模技巧及常见问题
PKPM复杂结构建模技巧及常见问题2008-05-18 16:34:51 来源: 作者: 【大中小】评论：0 条1 计算模型应满足条件1.1 基本反映原结构的受力特征和传力关系;1.2 基本符合原结构的边界条件;1.3 基本符合分析程序采用的计算假定条件。
2 框支墙输入模型框支墙偏心处理方法：（见图）梁轴2.1在框支层按框支墙位置加建辅助轴线；2.2在墙支两端点垂直框支梁轴线设相对刚度较大的辅助短梁，力求正确反映墙与梁间的偏心传力关系。
3 大截面柱梁输入模型3.1注意梁一定要直接或间接与柱定位节点相连;下图梁只穿过柱截面,荷载没传至柱.大截面异形柱输入:分解为矩形柱+剪力墙输入4 楼板计算模型4.1 各种楼板模型及其适用情况楼板模型刚度设定适用情况弹性板6 面内面外均按实际刚度. 板-柱,板-柱墙结构楼板弹性板3 面内无限刚,面外按实际刚度. 厚板转换层楼板弹性膜面内按实际刚度,面外刚度为0. 一般梁板楼面楼板刚性板面内无限刚,面外刚度为0 位移及刚度控制计算4.2下述情况宜用弹性膜楼板模型(结果供强度设计用)4.2.1 楼板开大洞或回形、凹形、弧形、长条形平面和楼板平面不规则—刚性楼板假定不成立4.2.2 转换层、裙房屋面层、嵌固层楼板—竖向刚度突变层；4.2.3 两结构单元间只有簿弱的水平构件联结时—水平刚度突变部位；4.2.4 需作楼板局部变形验算楼板.4.2.5复杂结构有关层面:连体结构的连结体及连结体两端上下各两层;错层结构咬合部位两侧的楼板。
5 地下室的输入模型5.1 地下室边墙宜按开低洞联肢墙或墙柱加深梁输入,不宜按连续剪力墙输入;否则易造成内力分配失真.5.2 嵌固层设定[9]5.2.1 地下室顶板作为嵌固端条件1) 地下室顶板与室外地坪高差不超过3级台阶;2) 地下室顶板为梁板结构(不是无梁楼盖),且满足《抗规》第6.1.14条关于地下室梁柱受弯承载力要求;3) 地下室侧壁有良好侧限,且地下室侧壁离塔楼边不超过3倍地下负一层层高.5.2.2 无地下室时嵌固端设定1) 当基础面纵横方向设置刚度较大基础梁时,以基础面为嵌固端;2) 当基础面离地面有一定距离时,若地面处设置刚性地面时,嵌固端设在刚性地面.5.2.3有地下室时嵌固端设定1) 单层地下室,宜取基础面作嵌固端,可避开规范对”地下负一层的抗震等级与部结构一致”及”嵌固层楼板厚度不小于160”的要求,可能反而经济合理;2) 当地下一层为抗爆级别较高的防空地下室时,顶板较厚,可取顶板为嵌固层;3) 塔楼与地下室顶板投影面积比<<1时,地下室侧限离塔楼远, 地下室顶板不能有效嵌固,回填土对地下室约束刚度比宜≤2.5.3 基础埋深不在同一标高时处理方法5.3.1 利用程序处理基础不等高功能；5.3.2 将基础高的柱的截面加大延至低基础面,模拟成等高基础面。
变电站建筑钢框架结构及节点设计探讨
206信息技术与机电化工1.工程概况本次建设项目名称为漳州海园220kV 输变电工程，在站址选择上，由于漳州地区相关电网规划以及古雷石化产业区远景负荷预测成果，在整个电网的拟布置上，共用变电站点已经达到了3个，规格为220kV。
截止到目前，古雷半岛上已经设置了220kV 油田变位，地点在古雷半岛的中南部，由于该地区的石化产业区绝大多数位于产业区中部，在实际变电站建设上，需要以电网情况、负荷发展趋势等结合在一起，以此来满足北部和中下游地区的电力供应需求。
2.变电站建筑钢框架结构2.1基础设计如果柱下扩展基础宽度较宽，规格在4m 以上，或者地基打造不均匀，需要使用柱下条基，并考虑节点处各种不利因素，将基础适当加宽。
另外，在混凝土基础打造上，可以添加垫层，如果涉及到防水层设计，设计人员还应该将防水层厚度考虑其中。
如果建筑地段所处位置较好，基础埋深将会高于3m，业主应建议甲方在施工时进行地下室建设。
该项工程底板应满足承载力要求，不必进行外伸操作，这样可以为防水设计提供便利条件。
为了保证效果，人们可以在每隔30m 到40m 位置处设计一个后浇带，两个月之后，可以使用微膨胀混凝土进行全面浇筑[1]。
2.2结构平面设计站在现浇板配筋角度来说，所使用的材料以二级钢为主，受力钢筋直径不得低于12，而且除了吊钩之外，不能应用一级钢。
钢筋间距设计也具备一定要求，间距不能大于200。
如果板上部钢筋之间的跨度低于2m，工作人员可以不需要采用断开操作，而且该种情况也能证明钢筋的排列方式为双向双排模式。
除此之外，板上下钢筋间距应该保持相等状态，在直径上也可以保持不同，但在钢筋直径类型上，应该保持一定的统一性。
2.3楼梯设计具体楼梯断板计算方式如下：当休息平台板厚度处于90左右时，楼段板厚度集中在120左右，处于此种情况时，梯段板跨度不会高于4m，计算系数保持在1/10，上下配筋操作处于相同状态下；另一种情况是休息平台板厚度为90左右，梯段板厚度范围为160到200，此时的梯段跨度能够保持在6m 左右，其计算系数应为1/8。
变电构架结构设计概述及优化
变电构架结构设计概述及优化摘要：我国经济建设中，大量的能源消耗对基础建设提出了更高要求，而电能的大量输送显得更为迫切。
变电站构架作为电力能源传输的基本通道，是电力产业传输的重要支柱。
作为既要承受自重、风荷载、地震作用等基本荷载，又要承受裹冰荷载以及导(地)线荷载等特殊荷载的高耸结构，安全可靠的结构设计、合理的传力途径、反复调整出最优方案成为变电站构架的结构设计重点。
关键词；变电站；构架；结构优化1 变电站构架的结构选型1.1 材料及截面的选取为实现国家电力工程所倡导的“两型三新一化”理念，变电架构的结构设计应积极考虑在通用设计基础上采用“新材料、新技术、新工艺”，在确保结构安全前提下，减少占地面积，降低建造成本。
变电站构架结构按材料分主要有混凝土结构和钢结构2类，混凝土变电站构架主要应用在220k V以下等级的变电站中;220 k V及以上等级的变电站构架多采用钢结构;而500 k V及以上的交直流工程中则均采用钢结构构架[1]。
由于钢结构强度高、自重轻、抗震性能好、加工方便、速度快，比起混凝土结构更加节能环保，故得到了广泛应用[2]。
1.2 空间结构形式的选取合理的空间体系往往可以得到传力简洁、受力合理、更为经济的结构，而变电构架的结构设计原则就是遵循现行国家规范、规程的前提下，进一步深化完善通用的基础设计，使设计更为优化。
变电构架结构形式主要有焊接普通钢管人字柱结构、格构式角钢(钢管)塔架结构、高强度钢管梁柱结构、型钢结构、薄壁离心钢管混凝土结构、钢管混凝土结构、环形截面钢筋混凝土杆结构、预应力环形截面钢筋混凝土杆结构、打拉线结构[3]。
在这几种结构中，焊接普通钢管人字柱结构，加工工艺较其他结构形式构架更为成熟，运输及安装均相对方便，是我国220 k V及以上的变电站工程中得到应用最广泛的结构形式。
a.焊接钢管人字柱结构:此构架结构为由钢管焊接成人字形柱，横梁多采用格构式三角桁架与梁铰接相连。
变电站钢构架结构建模计算及分析
变电站钢构架结构建模计算及分析摘要采用软件STAAD/CHINA 2005建立500kV久隆变电所钢构架的三维模型,分析构架的受力情况和各种工况下荷载的计算方法,采用后处理软件SSDD 2005对构架进行强度、刚度及稳定性检验,计算结果显示构架结构强度和变形均满足规范要求。
关键词空间结构计算;终端构架;中间构架;转角构架钢结构在变电站整体结构中占有很大的比例,与混凝土相比,具有较高的强度和韧性,性能稳定,适合批量生产,是目前应用最广泛的材料之一。
由美国REI公司开发的STAAD/CHINA系列空间结构计算和设计软件可对变电站钢构架进行建模计算和分析。
与平面计算相比,空间结构计算能更接近实际受力情况,可靠度更高,所得结果也更精确。
本文以500kV久隆变电所为例,依据《变电所建筑结构设计技术规定》(NDGJ96-92)和《钢结构设计规范》(GB50017-2003),利用软件STAAD/CHINA 2005对500kV钢构架进行设计计算。
1 建立空间模型1.1 构架分类根据构架的布置情况分为三类:终端构架、中间构架和转角构架。
对于同类构架,根据荷载情况计算受力最大的构架。
利用软件STAAD/CHUNA 2005建立三类构件的三维模型,见图1和图2。
图1 终端构架和中间构架结构三维图图2 转角构架结构三维图1.2 材料性质角钢构件钢材型号为:为Q235-B,其余构件钢材型号为Q345-B,弹性模量E=206000.00N/mm2,泊松比v=0.30,密度ρ=7850.00 kg/m3。
1.3 计算要点计算时,人字柱及其横杆、端撑,格构式钢梁弦杆按梁单元考虑;端撑与边柱间的水平横杆、格构式钢梁腹杆按桁架单元考虑,人字柱及端撑柱脚均为固接。
人字柱钢管在双向受弯时,两个方向的最大压(拉)应力不存在重合点,不能简单代数相加。
STAAD/CHINA 2005按照钢结构规范进行双向压(拉)弯构架强度及稳定性验算时,认为截面两个方向的最大压(拉)应力存在重合点,给出的结果将偏保守。
描述软件梁建模的过程及画图方法
描述软件梁建模的过程及画图方法软件梁建模的过程及画图方法，建立一个适用于软件的等效单元模型是最基本也是最重要的工作。
建立软件的等效单元模型就像是学生从一年级升入二年级，或者是教师将新生带入新班级的步骤。
在建立等效单元模型时需要考虑到建筑、结构和施工三部分之间的关系，因此本文所提供的建模流程为建筑——结构——施工。
首先对结构和地基进行分析后得出：如果不采取任何措施，软件土层下的荷载传递能力仅与土壤类别相关。
其次按照一定比例在结构与地基上搭接了梁，并对其进行约束处理，然后利用拉伸功能对梁的位移进行求解；之后根据梁的位移推导出结构内力；通过改变结构形式，调整荷载传递路径以使原来梁受压而现在梁受弯时的应力满足正常使用极限状态的要求。
最后对整个工程进行验算，主要检查支座沉降和局部裂缝问题，验算完成后建立了软件等效梁的概念。
最终在等效的基础上通过叠加构造节点将软件等效梁变换成真实的钢筋混凝土梁，在此过程中实际钢筋有局部被剪断。
该文章运用的软件为广联达钢筋平台。
由此可见，本人认为建立软件梁等效模型需要经历四大步骤。
第一，分析问题；第二，确定等效单元模型；第三，合理选择约束条件；第四，根据已知的材料特性和荷载情况建立正确的几何参数，最后进行配筋计算。
下面我们详细描述建模过程及绘制示意图。
1.2、1.3、1.4、1.5这些步骤是没有固定顺序的，但总体思想却是“先结构后施工”。
首先要分析结构上存在哪些可变量（如结构的尺寸、楼板厚度），以便更好的掌握影响它们的各种因素，再进行计算，并找出最优的控制条件。
当计算机绘图发展起来以后，必须按先计算结构再计算装饰装修再施工的顺序进行施工图设计。
1.6、1.7、1.8和1.9都是针对同样的问题进行研究。
1.10和1.11是因为这两张图已经很接近了，故删去了所有不必要的线段，剩余的图形很容易看懂。
在梁设计中，混凝土和预应力是经常用到的参数，很多时候为了保证梁的强度，会加上很多的约束条件，如上图所示，预应力索会穿过很多约束边缘。
pkpm建模常见问题PPT课件
变形问题——梁的轴力
• 一般梁与楼板相连，且在同一标高，楼板平面内的刚度很大，
面内相对位移很小，所以，梁的轴力是可以忽略的，刚性楼 板假定就是这样考虑的。
• 考虑楼板的面内变形，或没有楼板，梁会有轴力。 • 混凝土梁的轴压力一般不考虑，轴拉力与弯矩一起按偏拉构
件设计。
• 钢梁产生轴力，梁应按钢柱的方式验算应力比。 • 斜梁、坡梁一般都有轴力。 • 框支转换梁一般应考虑轴拉力，应按偏拉构件设计。
• 梁弯矩放大系数是最后乘在组合设计弯矩上（弯矩包络图
.
15
变形问题——避免短梁的方法
• 结构产生短梁后，短梁局部将会超限，因为其相对刚度很大，
把局部荷载都吸收在自己身上。短梁的超限往往是剪扭截面 不够或斜截面抗剪不够等。
在梁宽度范围内，应简化为一点输入
.
16
对柱边的短梁，也可以采用定义 刚性梁的方法
超过梁宽范围产生短梁，此时 才是真正的短梁，应尽量避免， 因为应力过于集中。对柱边短 梁可以采用加宽、加掖等方法。
调原则，可以认为是不同的分析模型。
• SATWE采用节点协调的单元划分原则，对划分合理性依赖
强，划分难度较大。
• PMSAP采用节点广义协调的单元划分原则，对划分合理性
依赖不强，划分比较容易控制。目前一些国外软件也采用这 种广义协调的单元划分原则。
• 单元划分目前不能人工调整，都由程序自动进行，当出现由
• 要保证连梁的正确高度，所以只能调节洞口的高度。 • 对上连多塔，则要具体分析结构的实际情况，如果比较复杂，
最好采用空间建模SPASCAD。
错误的简化
.
5
正确的简化 按层数多的 塔定义层高
注意：当然可以采用更先进 的建模——空间建模。这样 可以随心所欲。无须考虑简 化的问题。可以采用 SPASCAD——PMSAP来建 模、分析。
对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究思考
对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究思考发表时间：2019-09-12T10:29:25.750Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：郭增平[导读] 摘要：主控楼、配电楼和构支架等是变电站建筑中的主要组成部分，在我国大部分地区水泥杆的构支架已经逐步被钢管杆取代，钢筋混凝土框架结构代替了砖混结构的变电站建筑，使得变电站的安全性大大提高。
珠海兴业新能源科技有限公司广东珠海 519000摘要：主控楼、配电楼和构支架等是变电站建筑中的主要组成部分，在我国大部分地区水泥杆的构支架已经逐步被钢管杆取代，钢筋混凝土框架结构代替了砖混结构的变电站建筑，使得变电站的安全性大大提高。
随着我国变电站框架结构设计的标准化，必须要把握变电站建筑框架结构的设计，了解钢结构节点的设计情况，这样才能优化变电站建筑的结构设计情况。
关键词：变电站；建筑框架结构；钢结构；节点；设计电能通过高电压进行传输可有效降低电能损耗，高压变电站是电力系统供配电的重要场所。
变电站组装电气设备安装的结构设计至关重要，是能否满足电力系统的安全运行、保证用户安全用电需求的重要环节。
一、变电站建筑框架结构设计（一）基础设计天然基础设计可以应用柱下条形基础，尤其是的柱下扩展基础地基土比较松软的情况，或有效防止地基不均匀沉降。
节点处的基础宽度要适当增加，对于柱下节点处基础底面积重复使用的情况，条形基础下方的垫层可以运用C20混凝土铺设100mm，这样基础浇筑混凝土的质量才可以达到设计要求[1]。
如果地基土基础埋深超过3m，承载力比较差，可以建设地下室并通过筏板或桩筏基础来提升地基承载力，这样不容易发生地基不均匀沉降的现象。
在设计筏板基础时，要保证地基土承载力满足设计要求，通过适当扩大建筑四周的地下室筏板，保证其上部荷载可以均匀分摊。
如果筏板长度或面筋较大，可以设置后浇带，在筏板的凝土浇筑60天后进行封堵。
进行山区建设时，要及时评价场区的工程地质和水文地质。
框架计算简图及梁柱线刚度
一、框架梁柱线刚度初估梁柱截面尺寸： ⑴、梁：493010104254103010604.2500250121,500250·1093.4780010373.1108.2,10373.165030012122300,2173273121(,650,65097512181(,7800mm I mm mm h b mmN l EI i C mm I I mmb mm ～ h ～b mm h mm mm ～l ～h mm l b ⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯=========次梁取级，混凝土用取）取）⑵、柱：混凝土用30C 级按层高确定截面尺寸：底层取mm H 71006504506000=++=，mmN i mmmm h b mm mm ～H ～b c ·10896.15400/100.3800121800800,355473201151(1144⨯=⨯⨯⨯=⨯=⨯==取）底层mm N i c ·10442.17100/100.38001211144⨯=⨯⨯⨯=取梁的线刚度值为基准值1，则柱为：846.3，底层柱为：925.2，见下图2：G 44444G G G 3333321G21212121H J K L H J K L H J K L H J K L HJKL1.03.8462.9251.03.8461.03.8461.03.8463.8463.8463.8461.03.8461.03.8461.01.03.8461.03.8461.03.8461.03.8461.01.01.01.01.02.9252.9252.9252.9253.8463.846二、荷载计算双向板板厚：mm h mm ～l ～h 100,785.97501401(===取） 1、恒荷载计算：（标准值）⑴、屋面恒载：屋10 3.44 KN/ m 2 100厚现浇混凝土屋面板 0.1×25=2.5 KN/ m 2 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×20=0.2 KN/ m 2 合计： 6.14 KN/ m 2 ⑵、楼面恒载：楼10 0.7 KN/ m 2 结合层一道100厚现浇混凝土屋面板 0.1×25=2.5 KN/ m 210厚水泥砂浆抹灰 0.01×20=0.2 KN/ m 2 合计： 3.4 KN/ m 2 ⑶、梁自重：主梁mm mm h b 650300⨯=⨯主梁自重 25×0.3×(0.65-0.1)=4.125 KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×(0.65-0.1+0.3) ×2×20=0.34KN/m合计： 4.465 KN/m 次梁自重 25×0.25×（0.5-0.1 ）＝2.5 KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×（0.5-0.1+0.25）×2×20＝0.26KN/m 合计： 2.76KN/m⑷、柱自重：mm mm h b 800800⨯=⨯柱自重 25×0.8×0.8＝16KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×0.8×4×20＝0.64KN/m合计： 16.64KN/m⑸、外墙自重：粉煤灰轻渣空心砌块：自重取8.0 KN/ m3标准层 8×0.2×（5.4-0.65）＝7.6KN/m 水刷石外墙面 5.4×0.5＝2.7KN/m 水泥粉刷内墙面 （5.4-0.65）×0.36＝1.71KN/m 合计： 12.01KN/m 底层 8×0.2×（7.1-0.65）＝10.32KN/m 水刷石外墙面 6.0×0.5＝3.0 KN/m 水泥粉刷内墙面 （6.0-0.65）×0.36＝1.926 KN/m 合计： 15.246 KN/m ⑹、内墙自重：(同外墙)标准层 8×0.2×（5.4-0.65）＝7.6 KN/m 水泥粉刷墙面 （5.4-0.65）×2×0.36＝3.42 KN/m 合计： 11.02 KN/m 底层 8×0.2×（6-0.65）＝8.56 KN/m图2. 梁、柱相对线刚度图水泥粉刷墙面 （6-0.65）×2×0.36＝3.852 KN/m 合计： 12.412 KN/m 2、恒载作用下框架受力分析：板传到次梁以及次梁传到主梁的荷载按三角形和梯形进行传递，计算时折算为均布荷载。
变电站出线构架计算
变电站出线构架计算⽬录1. 计算说明 (3)1.1 计算⽬的 (3)1.2 基本资料 (3)2. 计算结果 (3)3. 计算过程 (4)3.1 构架横梁计算 (4)3.1.1 横梁计算简图 (4)3.1.2 横梁荷载 (4)3.1.3 内⼒计算 (6)3.1.4 截⾯特性计算 (7)3.1.5 应⼒计算 (9)3.1.6 梁挠度计算 (9)3.2 构架计算 (10)3.2.1 截⾯特性计算 (11)3.2.2 构架内⼒计算 (12)3.2.3 应⼒计算 (16)3.2.4 挠度计算： (17)3.3 中间跨构架 (17)3.3.1 内⼒计算 (17)3.3.2 应⼒计算 (21)3.3.3 挠度计算： (22)3.4 基础设计 (22)3.4.1 地基承载⼒验算 (23)3.4.2 基础抗拔安全系数与抗倾覆安全系数验算 (24)4. 计算成果分析 (25)5. 附表及附图 (25)开关站进出线构架结构计算及其基础设计1. 计算说明1.1 计算⽬的本计算书为XXXXXXX扩建220kV开关站进出线构架进⾏结构计算及其基础设计。
1.2 基本资料互提资料卡：；参考资料：《变电架构设计⼿册》（电⼒⼯业部中南电⼒设计院）、《⽔⼯钢结构》（武汉⽔⼒电⼒⼤学等合编第3版）、《电⼒⼯程⾼压送电线路设计⼿册》（中国电⼒出版社第2版）、《钢结构设计⼿册》（中国建筑⼯业出版社第2版）。
2. 计算结果出线构架横梁弦杆和腹杆拟采⽤⾓钢，弦杆和腹杆夹⾓为o，截⾯为⼀正三⾓形；格构架柱采⽤⾓钢，所有钢材均⽤Q235钢。
钢构架结构设计满⾜规范要求，截⾯见计算简图。
地基应⼒及基础抗拔抗倾满⾜要求，截⾯见计算简图。
3. 计算过程3.1 构架横梁计算桁架弦初步选⽤L80×7的⾓钢，腹杆选⽤L70×7的⾓钢3.1.1 横梁计算简图横梁按简⽀梁计算，如下图所⽰。
横梁计算简图横梁截⾯⽰意图3.1.2 计算⼯况出线构架按终端构架计算，根据互提资料运⾏⼯况、安装⼯况和检修⼯况单根导线荷载见下表。
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变电构架梁建模(计算简图)节点处理问题----与一位大学教师的通信及QQ聊天记录
2010年11月26日
第一封信：
================== 第二封信：
这梁，也像上面铁路中的图一样的，。
其倒三角的“桁架梁”，上下弦杆是用角钢，腹杆全部是圆钢。
但你看一下，单线展开图，若按桁架结构来计算的话，其节点是不能平衡的，也就是其空间不是静定结构的。
像此类结构应该是按组合结构来计算的。
我的问题还是上面那两个问题。
怎么样建模才符合实际情况，钢结构应该如何简化其结点（刚结点。
铰结点），怎么样的情况下可以按刚结点。
？
=================================================================
第三封信：
第四封信：
=========================================
建工人 20:49:32
这种结构，我用ansys算过的呀 .必须要用结构分析软件计算 ;而不是结构力学所能解决的问题啊.
星望 20:50:04
是啊,但关键是建模时,如何处理节点的问题啊
建工人 20:50:59
上面两个，下面一根，这三根弦杆当作梁，建模时用Beam单元
建工人 20:51:44
腹杆用link单元，也就是两端铰接在梁上
星望 20:53:19
那如果铁路上的那个加上斜腹杆之后呢?难道就不能桁架来处理吗?
建工人 20:54:37
都是桁架啊
建工人 20:54:44
超静定桁架
建工人 20:55:34
所有的桁架，上下弦杆都是当作梁处理的
星望 20:56:01
但这样的话,节点上就存在弯矩了
建工人 20:56:04
结构力学教材上的那种桁架模型，在这类钢结构中是不现实的
建工人 20:56:21
弯矩很小
建工人 20:56:28
我都算过了
建工人 20:56:41
就像铁路上的这个桁架结构一样的
你把弦杆当作梁处理
腹杆当作两端铰接的仅受轴力的杆处理 ;到时候安全系数，或荷载稍微搞保守点就是了 . 建工人 20:58:13
弦杆是这样的
建工人 20:58:27
腹杆还是要作为“杆”哦
星望 20:59:17
那我问你:真正的桁架,如果所有的节点都应固结来处理,与按铰结来处理,两者那个更安全? 建工人 20:59:45
肯定是按铰接安全啊
星望 21:00:18
为什么呢? 按铰接不是不考虑弯矩怎么会更安全呢?
建工人 21:00:31
换句话说啊 :按固结算出来，结构能够承受的荷载，要小于按铰接的
建工人 21:01:35
你现在是截面设计还是荷载复核啊？？先告诉我这个
星望 21:02:22
当然是已知荷载设计截面
建工人 21:02:34
按铰接，设计出来的截面尺寸要大些；
按固结，设计出来的截面尺寸要小些
星望 21:04:22
那你能不能给我说出个理由出来:为什么会这样呢?固结节点,计算长度是小了,但不是要考虑弯矩吗?
建工人 21:05:16
我说了，尽管是按固结，但弯矩的影响很小
星望 21:05:23
还有像铁路上的那种结构,安全系数是不是要放大一些?
建工人 21:05:31
因为你的腹杆还是按铰接杆考虑的
建工人 21:05:46
所以这样建模其实是比较接近实际情况的。
建工人21:06:41
我计算了极限承载能力，大概是“荷载标准组合的3-4倍”左右.
建工人21:08:15
铁路上的这种情况，其实这种结构型式是很合理的
建工人21:09:17
当然，如果上弦杆平面每个空格里再添加一根“平面斜杆”，可能更合理些
建工人21:09:48
这种倒三角形的受力状态很好,稳定性比较好.
现在用得很多
星望21:10:25
这个我知道啊,因为下面受拉,不存在稳定的问题
建工人21:11:25
你现在是要计算铁路上的这种“钢管倒三角形桁架”还是“型钢倒三角形桁架？？
星望21:12:47
总结一下:"桁架"可以按组合结构的建模,但用桁架建模安全系数更大一些,因为节点弯矩很小,影响比较小.
星望21:13:03
型钢倒三角
建工人21:13:24
干嘛不用圆钢管啊？？
星望21:14:14
荷载小,浪费钱啊.难道,钢管更合理吗?
星望21:15:04
钢管,因为荷载小,怕节点不好处理吧
建工人21:15:07
圆钢管用得多些，而且美观
建工人21:15:13
可能造假会高些
建工人21:16:35
桁架按组合结构建模，上、下弦杆按固结的梁处理，所有腹杆都按两端铰接的杆处理，这是比较符合实际情况的，我看过很多论文，在处理桁架是都是这样的。
因为腹杆都是两端铰接的杆，所以即使上、下弦杆处理成梁而产生弯矩，根本就不会影响腹杆啊
建工人21:17:46
而上、下弦杆本身的连接本来就比较接近固结（一般不叫”固结”，叫“刚接”比较地道）
星望21:18:14
明白啊. 但像铁路上的那个梁及另外我传给你的两个图不是真正意思上的桁架吧.桁架应该是二力杆
建工人21:19:02
都叫桁架,所有人都这么叫
星望21:20:00
但结构力学课本上不是这样的.
建工人21:19:59
因为上、下弦杆处理成梁，在某种程度上，肯定比处理成铰接杆高估了桁架的承载能力.这下应该说清楚了
星望21:21:50
"高估",你直接给出结论.应该给出一个理由.
建工人21:22:18
桁架按组合结构建模，上、下弦杆按刚结的梁处理，所有腹杆都按两端铰接的杆处理，这是比较符合实际情况的，我看过很多论文，在处理桁架是都是这样的。
因为腹杆都是两端铰接的杆，所以即使上、下弦杆处理成梁而产生弯矩，根本就不会影响腹杆啊，
而上、下弦杆本身的连接本来就比较接近固结（一般不叫”固结”，叫“刚接”比较地道），上、下弦杆处理成梁，在某种程度上，肯定比处理成铰接杆高估了桁架的承载能力；
所以，这样处理后，再设计出来的截面，会比全部处理成铰的截面小些
星望21:24:04
这么说,桁架上下弦杆按梁单元来计算,不存在问题安全.而安桁架来处理,安全系数偏高一些>
建工人21:24:26
对
建工人21:24:51
按梁处理上、下弦杆，你设计出来的截面稍微去保守点，就没问题
而如果按铰接算，设计出来的截面，会被审图的打回来的
星望21:25:31
为什么还要保守,你不是说更合理吗?----
建工人21:26:10
稍微取大一点点哦，肯定还是会比按铰接设计的截面要小
建工人21:31:18
你把弦杆当铰接建模，整个模型没什么战斗力的
建工人21:32:05
因为本来弦杆上面每一段连接的地方，就比较“刚”···
星望21:33:02
但腹杆与弦杆不能刚结来处理.
建工人21:34:00
恩,如果刚接，那就太高估桁架的承载能力了.
建工人21:36:02
我当时硕士的时候，主要研究了桁架的
建工人21:36:08
当时看了很多文献的
=====================================================================
后记及总结:
首先记住:"理论永远落后于实践."
这类"桁架",上下弦杆在建模时,只能按梁单元来建模,也就是整个梁按组合结构来计算,而不能按按真正的桁架(我理解的真正桁架应该是所有的杆件都是二力杆---只受轴力,不受弯矩)来计算.这样一来好像与大学所学的有点出入,大学钢结构课本上,这类梁结构应该是形成桁架才成,而我们在变电构架梁往往出现,第二、三及四封信中的梁.这种梁不能形成真正意思上的桁架结构,若按桁架结构来建模,就不是空间上的静定结构,只能按组合结构来建模.那问题就出来了:这样行吗? 从笔者与建工人的对话中可知:这样做是可以的,而且是更符合实际.因为上下弦杆是连续杆件,节点有一点的刚度.可以承受一定的弯矩,而这类的结构节点弯矩比较小.
第二按组合结构计算,同样的结构承载力更高,原因是:因为节点按刚结,这样的上下弦杆的计算长度更小,其稳定性更高,相应承载力更大一些.
还有一个问题:节点多刚,才比较“刚”,刚用什么算的?这个问题请大家一起思考?
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