马杰
（西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065 ）
摘要：采用SAP2000软件对南湃水电站出线构架进行三维结构计算和分析，计算结果表明构架的应力比和变形均满足规范要求。因此，构架结构布置是合理的，可为类似工程设计提供参考。
关键词：南湃水电站，出线构架，钢结构，结构计算
中图分类号：TU318 文献标识码：A
1 出线构架选型和布置
开关站出线构架常用结构形式有等截面普通钢管结构和格构式钢结构两种【1】。考虑到格构式钢结构出线构架杆件类型和数量多、现场安装工作量大，南湃水电站出线构架采用安装、制作及运输均很方便的等截面普通钢管结构。
南湃水电站115kV单孔出线构架位于副厂房屋顶，由A型柱、端撑、地线柱和横梁组成。A型柱根开2.5m，高10m,由圆钢管通过法兰连接而成，在一半柱高处设一道刚性连接的水平支撑。端撑根开3.45m，由圆钢管通过法兰连接而成，端撑与A型柱之间设水平支撑，高度与A型柱水平支撑同高。A型柱顶与地线柱通过法兰相接，地线柱高4m，采用与A型柱身相同截面的圆钢管。横梁跨度16.95m，距地面高度10m，截面呈正三角形，边长0.9m,三个顶点处为圆钢管，钢管之间通过角钢桁架连接。
2 作用荷载及组合
2.1 作用荷载
作用在出线构架上的荷载有自重、导线拉力、风荷载、检修荷载等。
（1）自重
构架自重由Sap2000软件根据钢材容重及杆件几何尺寸自动计算。
（2）导线拉力
根据电气专业提供的资料，横梁上共有6个挂点， 每个挂点作用水平导线拉力10kN, 方向与横梁轴线垂直。地线柱作用水平地线拉力5kN，方向与横梁轴线垂直。
（3）风荷载
南湃水电站地处老挝北部山区，地面粗糙度为B类，基本风压为0.35kN/m2。将出线构架沿高度方向分成3段，分别计算各段的风荷载体型系数、风压高度变化系数及风荷载，以均布荷载形式施加在杆件上。
（4）检修荷载
参照《变电构架设计手册》【2】的规定，检修荷载取值如下：单相带电上人检修：1.5kN；三相停电同时上人检修：1.0kN。计算时不考虑6个挂点同时上人检修的情况。
南湃水电站地震基本烈度为Ⅵ度，建筑物抗震设防烈度为Ⅵ度，计算时不考虑地震荷载。由于出线构架总长16.95m，没有超过100m，计算时不考虑温度荷载作用【3】。
2.2 荷载组合
根据《变电站建筑结构设计技术规程》【3】的规定，本计算采用如下荷载组合及荷载分项系数：
承载能力极限状态下的荷载组合:
（1）最大风工况：1.2自重+1.3导线拉力+1.4风荷载；
（2）检修工况：1.2自重+1.2导线拉力+0.25风荷载+1.4检修荷载。
正常使用极限状态下的荷载组合:
最大风工况： 自重+导线拉力+风荷载。
3 计算结果及分析
3.1 计算假定
（1）钢材为线弹性材料；（2）构架柱与基础连接为固结，构架柱与横梁连接为铰接，横梁弦杆与腹杆连接为铰接。
3.2 计算模型
出线构架柱和横梁均采用Q235-B钢材, 螺栓采用Ｃ级普通螺栓，焊接采用
E43焊条。人字柱和端撑采用Φ299X8钢管，横梁弦杆采用Φ114X8钢管，横梁腹
杆采用L70X7角钢。
采用SAP2000软件对出线构架进行结构计算，构架计算模型如下图所示。
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图1 出线构架计算模型
3.3 计算结果
（1）应力比
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从表1可以看出，构架柱最大应力比为0.361，横梁最大应力比为0.535，
均小于1，表明构架布置是合理的，且各杆件有较大安全裕度。
（2）变形
经过计算，横梁竖直方向最大变形值为33.41mm，小于L/200=
84.75mm。人字柱顶沿Y轴方向（平面内）最大变形值6.3mm，小于H/200=50mm；沿X轴方向（平面外）最大变形值13.2mm，小于H/200=50mm。因此，出线构架的变形满足规范正常使用极限状态限值要求【4】。
4 结论
通过对南湃水电站出线构架进行结构内力计算和截面复核，计算结果表明
出线构架结构布置是合理的，所选截面尺寸满足构架受力整体稳定及强度要求。南湃水电站已于2017年投产发电，出线构架正常使用已满4年，这表明构架结构设计是合理和可靠的。
参考文献：
[1]龚金凤,姚凯.变电站出线构架型式的选择[J]. 建材发展导向,2014(11):204～205.
[2]中南电力设计院.变电构架设计手册[M].武汉:湖北科学技术出版社.2006.
[3]DL/T 5457-2012,变电站建筑结构设计技术规程[S].
[4]DL/T 5218-2005,220kV～500kV变电所设计技术规程[S].
作者简介：马杰（1982- ），男，高级工程师，主要从事水电站土建设计工作。