500KV构架计算书.docx
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500KV构架计算书
500kV构架计算书
一、设计基本条件
1.基本风压：
0.30kPa
2.抗震设防烈度：
6度
3.建筑场地类别：
为Ⅱ类。
二、风荷载计算
1.跨度L＝25m构架梁（H＝20m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝20m考虑
μZ＝1.25
4）风荷载体型系数：
构架梁宽度b＝1.6m，构架梁高度h＝1.6m
宽高比：
b/h＝1.6/1.6＝1.00
挡风系数：
Ф＝0.23
构架梁为三角形断面，风荷载体型系数按表3.3.2.3－3中的数值乘以0.9系数取用
风荷载体型系数：
μs＝0.9×2.2＝2.0（垂直方向）
风荷载体型系数：
μstw＝μst（1-ηn）/（1-η）
＝1.3×（1-0.6615）/（1-0.66）
＝3.81（纵向方向）
∴qwk＝wk•h•Ф（垂直方向）
＝βz•μs•μz•w0•h•Ф
＝1.0×2.0×1.25×0.30×1.6×0.23＝0.28kN/m
∴qwk＝wk×A×Ф（纵向方向）
＝βz×μs×μz×w0×A×Ф
＝1.0×3.81×1.25×0.30×（1.6×1.6÷2）×0.23＝0.42kN
2.高度H＝20m构架柱风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
结构形式为带端撑的人字柱门型构架
∴βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
详见下表
编号
高度（H）
风荷载高度变化系数（μZ）
1
H=10.0m
μZ=1.00
2
H=20.0m
μZ=1.25
4）风荷载体型系数：
构架柱外直径d＝0.40m
w0×d2＝0.30×0.402＝0.048>0.015
∴风荷载体型系数μs＝0.70
∴风荷载计算详见下表
qwk＝wk×d＝βz×μs×μz×w0×d
分段编号
计算高度（h）
风振系数（βz）
体型系数（μs）
风压高度系数（μz）
基本风压（w0）
负荷宽度（B）
风压线荷载（qwk）
1
10.0
1.0
0.7
1.0
0.30
0.40
0.08
2
20.0
1.25
0.10
注：
风压单位（KPa）；宽度单位（m）；线荷载单位（kN/m）。
3.跨度L＝28m进出线构架梁（H＝26.5m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝26.5m考虑
μZ＝1.25＋（26.5－20）×（1.42－1.25）/10＝1.36
4）风荷载体型系数：
构架梁宽度b＝1.8m，构架梁高度h＝2.0m
宽高比：
b/h＝1.8/2.0＝0.9＜1
挡风系数：
Ф＝0.30
构架梁为三角形断面，风荷载体型系数按表3.3.2.3－3中的数值乘以0.9系数取用
风荷载体型系数：
μs＝0.9×2.2＝2.0（垂直方向）
风荷载体型系数：
μstw＝μst（1-ηn）/（1-η）
＝1.3×（1-0.6614）/（1-0.66）
＝3.81（纵向方向）
∴qwk＝wk×h×Ф（垂直方向）
＝βz×μs×μz×w0×h×Ф
＝1.0×2.0×1.36×0.30×2.0×0.30＝0.49kN/m
∴qwk＝wk×A×Ф（纵向方向）
＝βz×μs×μz×w0×A×Ф
＝1.0×3.81×1.36×0.30×（1.8×2.0÷2）×0.30＝1.0kN
4.高度H＝26.5m构架柱风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
结构形式为带端撑的人字柱门型构架
∴βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
详见下表
编号
高度（H）
风荷载高度变化系数（μZ）
1
H=10.0m
μZ=1.00
2
H=20.0m
μZ=1.25
3
H=26.5m
μZ=1.36
4）风荷载体型系数：
构架柱外直径d＝0.478m
w0d2＝0.30×0.4782＝0.0685>0.015
∴风荷载体型系数μs＝0.70
∴风荷载计算详见下表
qwk＝wk×d＝βz×μs×μz×w0×d
分段编号
计算高度（h）
风振系数（βz）
体型系数（μs）
风压高度系数（μz）
基本风压（w0）
负荷宽度（B）
风压线荷载（qwk）
1
10.0
1.0
0.7
1.0
0.30
0.478
0.10
2
20.0
1.25
0.13
3
26.5
1.36
0.14
注：
风压单位（KPa）；宽度单位（m）；线荷载单位（kN/m）。
5.地线柱（L＝8m，标高26.5～34m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
结构形式为单钢管柱（H>8m）
∴βz＝2.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝36m考虑
μZ＝1.42＋（34－30）×（1.56－1.42）/10＝1.48
4）风荷载体型系数：
钢管外直径d＝0.33m
w0d2＝0.30×0.332＝0.0327>0.015
∴风荷载体型系数μs＝0.70
∴qwk＝wk×d
＝βz×μs×μz×w0×d
＝2.0×0.70×1.48×0.30×0.33＝0.21kN/m
6.构架上避雷针（L＝13m，标高34m~47m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
结构形式为单钢管柱（H>8m）
∴βz＝2.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝43m考虑
μZ＝1.56＋（47－40）×（1.67－1.56）/10＝1.64
4）风荷载体型系数：
钢管外直径d＝0.21m
w0d2＝0.30×0.212＝0.013（0.015>0.013>0.002）
∴风荷载体型系数μs＝0.6＋（1.2－0.6）×（0.015－0.013）/（0.015－0.002）＝0.7
∴qwk＝wk×d
＝βz×μs×μz×w0×d
＝2.0×0.7×1.64×0.30×0.21＝0.145kN/m
7.跨度L＝36m主变进线构架梁（H＝20.0m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝20.0m考虑
μZ＝1.25
4）风荷载体型系数：
构架梁宽度b＝2.0m，构架梁高度h＝2.2m
宽高比：
b/h＝2.0/2.2＝0.9＜1
挡风系数：
Ф＝0.30
构架梁为三角形断面，风荷载体型系数按表3.3.2.3－3中的数值乘以0.9系数取用
风荷载体型系数：
μs＝0.9×2.2＝2.0（垂直方向）
风荷载体型系数：
μstw＝μst（1-ηn）/（1-η）
＝1.3×（1-0.6620）/（1-0.66）
＝3.82（纵向方向）
∴qwk＝wk×h×Ф（垂直方向）
＝βz×μs×μz×w0×h×Ф
＝1.0×2.0×1.25×0.30×2.2×0.30＝0.50kN/m
∴qwk＝wk×A×Ф（纵向方向）
＝βz×μs×μz×w0×A×Ф
＝1.0×3.82×1.25×0.30×（2.2×2.0÷2）×0.30＝1.0kN
8.构架上阻波器（L＝7m，标高26.5m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
结构形式为单钢管柱（H>8m）
∴βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝26.5m考虑
μZ＝1.25＋（26.5－20）×（1.42－1.25）/10＝1.36
4）风荷载体型系数：
钢管外直径d＝2.372m
w0d2＝0.30×2.3722＝1.69>0.015
∴风荷载体型系数μs＝1.3
∴qwk＝wk×A
＝βz×μs×μz×w0×A
＝1.0×1.3×1.36×0.30×6.6＝3.5kN
9.跨度L＝36m主变进线构架梁（H＝34.0m）风荷载计算：
风荷载标准值：
wk＝βz×μs×μz×w0（3.3.2.1）《NDGJ96-92》
1）基本风压：
w0＝0.30kPa
2）高度Z处风振系数：
βz＝1.0
3）风荷载高度变化系数：
按高度H＝34.0m考虑
μZ＝1.49
4）风荷载体型系数：
构架梁宽度b＝2.0m，构架梁高度h＝2.2m
宽高比：
b/h＝2.0/2.2＝0.9＜1
挡风系数：
Ф＝0.30
构架梁为三角形断面，风荷载体型系数按表3.3.2.3－3中的数值乘以0.9系数取用
风荷载体型系数：
μs＝0.9×2.2＝2.0（垂直方向）
风荷载体型系数：
μstw＝μst（1-ηn）/（1-η）
＝1.3×（1-0.6620）/（1-0.66）
＝3.82（纵向方向）
∴qwk＝wk×h×Ф（垂直方向）
＝βz×μs×μz×w0×h×Ф
＝1.0×2.0×1.49×0.30×2.2×0.30＝0.59kN/m
∴qwk＝wk×A×Ф（纵向方向）
＝βz×μs×μz×w0×A×Ф
＝1.0×3.82×1.49×0.30×（2.2×2.0÷2）×0.30＝1.12kN
四、进出线构架柱计算：
1.构架柱截面特性：
钢管截面：
D×t＝478mm×8mm
面积：
A＝118.06cm2
惯性矩：
Ix＝Iy＝32635cm4
抗弯刚度：
Wx＝Wy＝Ix/（D/2）＝32635/（47.8/2）＝1365cm3
回转半径：
ix＝iy＝（Ix/A）0.5＝（32635/118.06）0.5＝16.63cm
2.构架柱下端杆件内力：
N1＝964kN
Mx1＝76kN-m
My1＝5kN-m
N1＝510kN（中段）
Mx1＝120kN-m
kN-m
3.构架稳定验算：
●计算长度及长细比：
下段：
计算长度：
l01＝μ01•L01＝0.7×10.0＝7.0m＝700cm
长细比：
λ01＝l01/ix＝700/16.63＝42
稳定系数：
φ01＝0.852（钢材Q345，b类截面）
平面外计算长度
计算长度：
l0＝μ0•L＝0.5×28＝14.0m＝1400cm
长细比：
λ0＝l0/ix＝1400/16.63＝84
稳定系数：
φ0＝0.542（钢材Q345，b类截面）
中段：
计算长度：
l01＝μ01•L01＝1.0×10.0＝10.0m＝1000cm
长细比：
λ01＝l01/ix＝1000/16.63＝60
稳定系数：
φ01＝0.732（钢材Q345，b类截面）
平面外计算长度
计算长度：
l0＝μ0•L＝0.5×28＝14.0m＝1400cm
长细比：
λ0＝l0/ix＝1400/16.63＝84
稳定系数：
φ0＝0.542（钢材Q345，b类截面）
●钢材材质：
Q345B
∴钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：
f＝310N/mm2（t≤16mm）
弹性模量：
Es＝206×103N/mm2
●局部稳定验算：
D/t＝478/8＝60
<100×（235/fy）0.5＝100×（235/345）0.5＝83
∴钢管的局部稳定满足要求。
●平面内整体稳定计算
下段
∵截面为圆形钢管，为封闭截面
∴截面塑性发展系数：
γx＝1.15
截面影响系数：
η＝0.7
均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数：
φbx＝1.0
等效弯矩系数：
βmx＝1.00
欧拉临界力：
＝π2×206×103×（118.06×102）/（1.1×512）
＝8381×103N＝8381kN
＝105＋60＝165N/mm2≤f＝310N/mm2
●平面外整体稳定计算
∵截面为圆形钢管，为封闭截面
∴截面塑性发展系数：
γx＝1.15
截面影响系数：
η＝0.7
均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数：
φbx＝1.0
等效弯矩系数：
βtx＝1.00
欧拉临界力：
＝π2×206×103×（118.06×102）/（1.1×1022）
＝2095×103N＝2095kN
＝166＋6＝172N/mm2≤f＝310N/mm2
中段
∵截面为圆形钢管，为封闭截面
∴截面塑性发展系数：
γx＝1.15
截面影响系数：
η＝0.7
均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数：
φbx＝1.0
等效弯矩系数：
βmx＝1.00
欧拉临界力：
＝π2×206×103×（118.06×102）/（1.1×732）
＝4091×103N＝4091kN
＝65＋93＝158N/mm2≤f＝310N/mm2
●平面外整体稳定计算
∵截面为圆形钢管，为封闭截面
∴截面塑性发展系数：
γx＝1.15
截面影响系数：
η＝0.7
均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数：
φbx＝1.0
等效弯矩系数：
βtx＝1.00
欧拉临界力：
＝π2×206×103×（118.06×102）/（1.1×1022）
＝2095×103N＝2095kN
＝88N/mm2≤f＝310N/mm2
●无加劲板法兰强度验算（ZRF-2钢材采用Q235-B）
法兰外力：
（18个24螺栓）
N＝-635kNMx＝54kN-m
法兰螺栓的最大拉力：
=60382N
<
kV
法兰板厚度：
（t=30）
法兰板强度验算：
顶力：
剪应力：
正应力：
其它计算略。
附注：
本工程500kv构架结构计算采用STAAD/CHINA（2004版）程序建模及结构内力计算。
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