一种不带端撑的66～220kv固结变电构架的制作方法

本实用新型属于一种电力构架设计领域，具体为一种不带端撑的固结变电构架的计算方法。

背景技术：

由于电网事业的发展，变电工程电气接线形式与设备力求紧凑布置，构架联合布置为备受关注的设计，目前国内66kv双层构架、110kv构架、220kv构架均采用构架两端带有端撑的形式，在布置电气设备时，必须避开其位置，导致布置电气设备不够灵活，由于存在支撑，构架机构单一使得变电站构架不够美观并且浪费钢材资源。

技术实现要素：

为了解决上述问题之一，本实用新型提供了一种不带端撑的66～220kv固结变电构架，该构架包括横梁以及用于支撑横梁的多个人字柱；该横梁为中空设计，人字柱柱头与横梁为固定连接，相邻人字柱形成为一个跨；以间隔3-6个跨的长度在横梁上设有温度伸缩缝，该伸缩缝处设有一连接插管。

进一步地，所述的横梁分为柱间横梁与柱头横梁，每个人字柱的头端支撑有柱头横梁，该横梁两端分别设有一法兰，同时在柱间横梁的两端分别对应连接法兰盘，通过法兰连接将柱间横梁固定在两端的人字柱上。

进一步地，温度伸缩缝设置在柱间横梁上，将此段横梁分为两部分，插管一端与横梁固定连接，另一端插入到横梁内，且与横梁内壁有缝隙，缝隙为3mm。

进一步地，人字柱上端中间处设有竖向加劲板，加劲板下部焊接固定在人字柱上，上端穿过横梁后上端抵住横梁内壁，并焊接固定；对穿横梁处进行焊缝固定。

进一步地，在竖向加劲板上从上至下依次设有三组横向加劲板。

进一步地，该伸缩缝的外围套有一圈盖板，防止雨水进入伸缩缝。

本实用新型的优势在于优化了变电构架机构，通过构造人字柱柱头与梁固结结构与温度伸缩缝，二者相互对应配合的设计方式，来取消构架的两端支撑支柱，提高设计标准，进而有利于电气设备的灵活布置，减小场地布置的占地空间。

附图说明

图1为本方案的一种实施例结构示意图；

图2为柱头的结构示意图；

图3为伸缩横梁与柱头位置连接示意图；

图4为一个单元5柱4跨温度应力计算节点位置示意图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1，本实用新型提供了一种不带端撑的66～220kv固结变电构架，该构架包括横梁1以及用于支撑横梁1的多个人字柱2，该人字柱2至少设置4个；该横梁1为管状，也可以根据计算需要设计剖面为多面体，人字柱1柱头与横梁为固定连接，相邻人字柱1形成为一个跨；以间隔3-6个跨的长度在横梁1上设有温度伸缩缝3，该伸缩缝3处设有一连接插管4。横梁整体分为多段，包括柱间横梁11与柱头横梁12，每个人字柱2的头端支撑有柱头横梁12，该柱头横梁12两端分别设有一法兰5，同时在柱间横梁12的两端分别对应连接法兰盘5，通过法兰5连接将柱间横梁固定在两端的人字柱上。温度伸缩缝3设置在柱间横梁12上，将此段横梁分为两部分，通过插管连接。插管4一端与横梁固定焊接，另一端插入到相对侧横梁内，且与横梁内壁有缝隙，缝隙为3mm。

梁柱节点的固结构造：

该不带端撑的固结变电构架，人字柱2上端中间处设有竖向加劲板6，加劲板6下部焊接固定在人字柱2上，上端穿过横梁1后抵住横梁1内壁，并焊接固定；对穿横梁处进行焊缝固定。现有铰接计算的钢管构架，梁柱节点在侧移荷载作用下，是靠钢管梁外皮传力的，管壁会局部失稳而伤失承载能力。因此固结构架，利用梁、柱连接处，位于梁下皮夹在人字柱中间的加劲板6(剪力板)，直接伸入梁1内上皮，用剪力板来传递梁、柱之间的弯矩、剪力。

参考图2，作为方案的改进，在竖向加劲板6上从上至下依次设有三组横向加劲板7，横向加劲板7一端焊接在人字柱上另一端焊接在中间的竖向加劲板6上。

作为方案的改进，该伸缩缝的外围螺栓固定有一圈盖板5，防止雨水进入伸缩缝。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种基于上述任一项所述的变电构架性能的核算方法，固结变电构架计算包括如下计算步骤：

步骤1、固结构架，在适当跨度内设置温度伸缩缝分段，每一分段内的荷载由导、地线风压；导地线角度荷载；避雷针、地线支架或上层柱结构风压组成，简称大风组合；

步骤2、构架用伸缩缝分为多个计算单元，通过结构力学位移法经典方程计算每个单元梁、柱的侧移弯矩及剪力；

步骤3、计算每个单元的梁、柱温度应力(也是弯矩及剪力)；

步骤4、计算人字柱张力方向(与侧移方向垂直)的柱子轴力，一般情况下，导线张力也按大风工况取值；

步骤5、将各单元的温度应力、构架侧移弯矩、剪力及人字柱轴力叠加，根据叠加受力最大值的单元，来核算钢材的强度、刚度及稳定性。

固结变电构架温度应力计算，温度应力由梁的伸长或者缩短，使得人字柱沿每个单元构架对称轴收缩(或向外膨胀)，其最大变形值，

δ＝αδtnl/2

其中，δ-单元构架梁的伸长或缩短值mm,α-钢的线膨胀系数为定值1.2×10^-5(mm/℃)；δt-大风组合结构的计算温差，与大风组合，取35℃；nl/2-构架梁总长的一半。其中n为跨数，l为两个人支柱之间的梁的长度。

参见图4，温度应力用位移法计算时，要预先将，除对称轴以外的立柱的柱脚，按对称轴柱脚为0，边柱柱脚为一个单位位移掰开，边柱柱脚与对称轴柱脚之间预位移按比例分配。比如从左侧边柱开始算起，设定第一根边柱侧移δ1＝δ1x(一个单位位移)；第二根柱δ2＝δ1x/2(采用5柱4跨，对称轴在第三柱上)，是一个单位位移的1/2；第三根柱在对称轴上，位移为0，第四柱与二柱对称δ4＝δ2；第五柱与一柱对称δ5＝δ1，以上是温度应力位移法典型方程的基本格式，简称温应方程。温应方程的自由项中填写外荷载，1节点填0(无外荷载)，2节点填0(同上)，3节点填用外力pw，pw按横梁刚度无限大估算(所以pw值偏大)

pw＝δ(6i/l+6i/2l)，i是柱的线性刚度，l是柱高。解方程得到1,2,3节点的初步位移值(1、2节点是转角弧度，3节点是位移毫米)，因为pw偏大，3节点的初步位移δ大一定大于温应收缩或膨胀的最大值δ，(δ偏大值称为δ大)。此时，再减小自由项中的pw值，使求解的其δ大＝δ，最后得到：由梁收缩或膨胀(外荷载)最后在1节点产生的转角为θ1,2节点产生的转角为θ2，3节点产生的位移为δ(还原到δ，即δ大＝δ)。用最后的θ1，θ2，δ，求得固结构架温度应力的弯矩或剪力，再与侧移弯矩剪力叠加。

本实用新型通过此方法设计，可以取消构架的两端支撑支柱，提高设计标准，进而有利于电气设备的灵活布置，减小场地布置的占地空间。本设计方法打破目前电力行业构架设计常规理念，首次将温度伸缩缝设置在变电构架横梁上，抵抗侧向位移，基于该结构基础上，更改以往常规人字柱与横梁铰接设计结构，采用固定连接，基于本申请横梁的整体设计，在柱头与横梁连接处构造柱头结构，现有铰接计算的钢管构架，梁柱节点在侧移荷载作用下，是靠钢管梁外皮传力的，管壁会局部失稳而伤失承载能力。因此，固结构架，利用梁柱连接处，位于梁下皮夹在人字柱中间的剪力板，直接伸入梁内上皮，用剪力板(加劲板)来传递梁柱之间的弯矩、剪力。伸缩缝的大小以及加劲板的的厚度根据整个构架力学稳固性来计算设计。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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