某换流站厂房结构设计分析（论文）.pdf

建筑与结构设计l A rchitecturalandSwutmrdDesignl 某 换 流 站 厂 房 结 构 设 计 分 析 Structural Design ofa Convert Staion Plant 蔡 扬 (中国建筑设计院有限公司，北京 100044) CAIYang (ChinaArchitectureDesignInstitute Co．Ltd．，Beijing 100044，China) 【摘 要】论述了某换流站厂房的结构布置、有限元分析，材料用量统计等内容 提出了结构造型和节点做法的建议，为类似工程 提供参考。 【Abstract】This paper discusses structural arrangement selection，缸ite element analysis and material usage statistics of a converterstationplant．Somesuggestionsareprovidedforsimilarprojects． 【关键词】换流站厂房；结构布置；有限元分析 【Keywords】convertstationplant；structuralarrangement；finiteelementanalysis 【中图分类号】TU_271．9 【文献标志码】A 【文章编号】1007．9467(2015)01．0031-04 [DOI]10．13616／j．cnki．gejsysj．2015．01．003 1引 言 根据国家电网公司的近期规划，未来 5年是我国发展特 高压直流输电技术的关键时期。直流输电技术符合电力工业 发展规律和清洁能源的发展方向，在我国有广阔的应用前景。 换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换 为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系 统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。换流厂房 是换流站的“心脏”，是放置换流阀的封闭建筑。从结构形式来 说是无吊车荷载且屋架下弦有较大吊挂荷载的单层工业厂 房 。本文重点论述低端换流厂房的结构设计方法。 低端换流厂房为单层背靠背建筑，结构采用钢屋架一混 凝土剪力墙、框架柱的混合结构体系。 低端换流厂房外侧设有变压器 ，按工艺要求，变压器间设 置横向钢筋混凝土剪力墙，变压器与厂房间设置纵向钢筋混 凝土剪力墙。厂房中部纵向防火墙采用钢筋混凝土框架结构， 砌体填充墙为蒸压灰砂砖。钢屋架支承于两侧防火墙及厂房 中部的框架柱上。 低端换流厂房平面形状呈矩形，横向跨度为 23．1mx2m， 标准柱距为 10。5m及 l1．0m，房屋长度为 76．5m。屋架下弦底 标高为 16．0m，结构屋脊高度为 21．39m，建筑面积为 3568m2。 结构平面示意图如图 1所示。 2 工 程 概 述 3 结 构 布 置 本换流站工程位于四川1省宜宾市。换流站建筑物由2栋 高端换流厂房及辅控楼、1栋低端换流厂房及控制楼、阀外冷 设备间组成。 【作者简介】蔡扬(1985一)，男，湖北荆州人，一级注册结构工程师 从事建筑结构设计与研究，(电子信箱)caiy@cadg cn。 3．1 屋盖 结构 屋盖结构采用有檩钢屋盖结构体系(压型钢板屋面 )，由 梯形钢屋架、檩条、屋盖支撑等构件组成。钢屋架支承于钢筋 混凝土剪力墙及框架柱等竖向受力构件。在混凝土结构上预 埋钢埋件，钢屋架再与钢埋件焊接。 31 f工程建设与设计 丽 ∞[ {OS00 {{ {铃nn {0500 10soo l弧∞ 8500 __—— r 警一 一 - — 一 KL1 #Z{ Kz2 1 KZ2 K KZ2 1 K垃 { K 娌{ K72 {K筮K 蠢 图 1结构平面示意图 钢屋架结构减小了结构自重，对结构抗震有利。同时也便 于吊装电气设备的型钢吊梁与屋架下弦的连接。 屋架高度为 1．55~3．80m。屋架节间布置满足腹杆倾斜角 度约为45o的要求，同时考虑避让暖通专业风管。屋架上、下弦 杆及腹杆截面均为热轧 H型钢。 屋架上下弦横向水平支撑布置在边跨及中跨，上下弦纵 向水平支撑布置在屋架端部及中部节间，横向与纵向支撑形 成封闭支撑体系。支撑均采用圆钢 +紧固件。 为加强屋盖结构整体刚度，屋架上下弦节点处设置屋架 通长水平系杆 ，截面为方钢管。 在上下弦通长水平系杆间对应横向水平支撑处设置竖向 支撑，截面为方钢管。 屋面檩条为主副檩条体系，主檩条采用高频焊接 H型 钢，屋面附檩条采用z型冷弯薄壁型钢。 3．2 防火墙 厂房端部防火墙采用纵横向相交钢筋混凝土剪力墙，墙 厚 300ram。剪力墙既能满足工艺的降噪防火要求，也能为结 构提供足够大的抗侧刚度。剪力墙顶预埋钢板及锚栓 ，屋架与 剪力墙连接节点如图 2所示。 厂房中部纵向防火墙采用钢筋混凝土框架结构 ，砌体填 充墙为蒸压灰砂砖。屋架支承处设置 KZ1，截面为 600mm X 600mm。为减小框架梁计算跨度 ，相邻 KZ1中部设置 KZ2，截 32 面为 400minx 400mm。框架与山墙相交处设置 T型钢筋混凝 土柱。沿柱高每隔约 5m设置一道框架梁。KZ1柱顶预埋对拉 锚栓钢牛腿。屋架与 KZ1连窿 f现图 3，屋架与 KZ3典型 连接节点详见图4。 图 2屋架与剪力墙连接节点 图 3屋架与 KZ1连接节点 图4 屋架与 KZ3典型连接节点 l工程建设与设计 l Construction&DeJ~ForProject 图 8降温作用下结构位移云图 4．4_3模态分析 分析表明 ，整体结构的