摘要：变电站构架的优化对于变电站系统来讲具有非常重要的意义，可以进一步提升其实际效果，使系统所发挥的效果能够进一步提升，发挥出变电站结构的实际效果。因为我国变电站系统设计的过程中，一般都是在很多年前建立的，所以在结构上有很大的进步空间，所以需要通过更有效的措施进行优化，使其更符合现阶段的实际建设要求。
关键词：变电站；构架结构；类型；优化
1变电站构架的主要类型
1.1焊接钢管人字柱结构
变电站构架结构中，焊接钢管人字柱结构是采用的最为广泛的结构类型。这种构架主要是采用直缝焊接钢管人字形的结构，梁采用的是格构结构，断面形态为三角形，梁柱连接为铰接。人字柱变电构架基础受力特点是垂直负荷小，水平负荷变大，在设计时主要考虑的优点就是，这种结构具有抗倾覆性。人字柱变电构架基础，主要是包括法兰盘基础和柱底部的法兰盘。
1.2高强度钢管梁柱结构
高强钢管梁柱结构采用的是多边形的高强钢管，钢材强度等级为Q460。梁柱连接的方式为刚接。主要的构型结构包括梁翼缘、腹板和柱之间为熔透焊接。梁翼缘和柱焊接采用混合节点，或者梁翼缘与腹板和柱之间为全栓接节点。工字形梁和工字形柱之间是刚性连接的细部构造。工字形柱和箱形柱石通过带悬臂梁段和框架连接时使用的构造。
1.3钢筋砼环形杆结构
混凝土钢筋构架有普通的钢筋混凝土构架和预应力混凝土构件两种。构架的截面有方形或者八角形，有时也会呈现工字形和环形。其中钢筋砼环形杆结构是比较常见的构成方式。构架一般的高度为5-15米，在钢筋砼环形杆结构中又包含了锥形杆和等径杆两种。这两种是根据不同的自然条件和具体的应用方式进行设计的。钢筋砼环形钢结构的构架工艺是处于较为落后的局面，这种构架的结构的可靠性低，在具体的设计应用中，已经逐步被淘汰。
1.4格构式杆塔结构
格构式杆塔结构是属于新型的送电线路构架。格构式钢塔结构主要的材料是以钢管为主体，运用格构高强角钢为加强的钢塔杆塔。在变电站的送站铁塔中，格构式铁塔和钢管杆是其主要的组成部分。在承载较大负荷时具有绝对性的优势。在我国或者世界范围内的变电站应用中，这种设计都被多元化的采用和设计，该结构可靠，能够适应各种电压等级的送电线路。但是格构式钢塔结构，占地面积往往较大，在土地资源使用珍贵的地方受到严重的限制。特别是对于较高电压等级的铁塔，由于征地费用太高，在某些地区是不允许使用的。送电线路需要节约土地资源，这是变电站在结构中主要考虑的因素。
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2变电站构架结构的优化方式
2.1构架柱选型
构架柱选型中等截面普通钢管结构的使用较多，下面就其进行简单的介绍。
等截面普通钢管结构中使用普通的钢管，柱杆段之间是通过焊接相连，圆形钢管截面特性相对来讲比较好，受力处于正常状态，局部受压和抗扭特性相对来讲比较好，适合在人字柱中使用，因为其具有刚性受力的特点。对于一些直径较大的钢管来讲，一般会使用螺旋焊缝圆形钢管。直缝焊接圆形钢管因为可以材料方面并没有较多的要求，而且焊接工作量相对来讲比较小，外形相较于螺旋形焊缝会更加的美观，所以其使用会更加的广泛，也是经常使用的结构形式，在220kV等构架中使用非常广泛。
薄壁离心钢管混凝土结构使用液比较多，其在一般情况下钢管中会有35mm左右的离心混凝土，使其处于三向应力状态，可以进一步提升其柱压弯受力的承载情况，并提升其刚度。但是在实际加工与安装的过程中相对来讲会比较困难，而且结构自重比较大，对于运输与安装会提出更高的要求。从实际施工经验来讲，在施工现场经常出现混凝土脱落的情况，在焊接的过程中也容易出现不同轴的情况，导致结构的实际效果受到了影响。
2.2构架梁选型
单钢管梁作为一种使用较多的方式，从受力模型的角度来讲，这一方式更适合使用在柱刚接形成的门型钢架，为了有效的控制截面与稳定性，一般在梁柱等方面都会使用高强钢管，其主要的特点就是具有较高的美观度，可以有效降低实际工作量，而且在占地面积上也会更小。但是这一结构对于节点安装工作会提出更高的要求。因为材料的价格相对来讲会比较高，经过对比分析其在用钢量和结构自重方面提升较多，并不具有较好的经济效果。
格构式钢梁更适合在柱铰接组成排架结构，在材料选择方面可以使用普通的钢管与角钢，纵向支撑可以选择端撑。相较于单钢管梁来讲，其质量主要集中在构件的截面附近，杆件在受力方面会更加的合理，特别是在构架梁上，其承受的重力都是比较典型的集中力点式分布，可以更好的利用力学特点，而且这一方式在实际应用的过程中更加节省材料，跨度与载荷方面相对来讲会更大，桁架可以设计成变截面，借此节省材料，这一方式也是一些高强度钢管不能实现的。从施工的实际经验可知，这一施工方式节点构造相对来讲比较简单，并且在施工安装方面比较容易，使用范围也比较广泛。而格构式中还会分为不同的种类，现阶段使用较多的是A字形其更适合使用在三角形断面格构式钢梁之中。在一些荷载相对较小的情况下，通过三角形断面受力分会更明确，在材料方面也具有较大的优势。因为需要考虑安装使用和梁上行人不会受到影响，在跨度较大或者是断面尺寸较大的梁中需要按照正三角形进行布置。
2.3节点选型
在梁柱节中主要有刚接与铰接两种类型。从受力模型的角度分析可知，刚接主要使用在门型钢架之中，而铰接更是也使用在排架结构中。高强度钢管结构可以通过刚性连接，提升加工安装的实际要求，并且会产生初始应力。而在桁架式钢梁中通过螺栓进行连接，螺栓可以通过长孔形式，在受力的情况下可以使其出现一定的形变，可以减少节点的应力。通过这一方式可以提高结构的安全性，所以现阶段使用比较多，效果也比较好。
柱脚节点中从构架基础的受力形式，刚性连接不仅可以传递竖向和水平荷载，而且还可以传递弯矩，所以在柱脚中更适合使用刚性固定柱脚。露出式柱脚一般使用地脚螺栓进行连接，这一连接方式可以有效的缩短施工周期，并且对于施工的精度会有更高的要求，在后期施工维护方面也会提出更高的要求。
2.4安全周期与成本分析
在变电站设计优化的过程中，对于安全周期和成本的分析尤为重要，无论采用哪种构架结构，都需要对方案进行寿命周期成本的分析，更要考虑工程施工的可操作性。构架的设计优化，还要考虑加工，运输和市场采购方面的要求，尽量减少材料的种类，以减少备料，加工安装方面的弊端。构架选型的过程需要考虑材料因素、自然因素、施工因素。
结论
从以上的研究分析可以看出变电站构架的选型与优化，需要考虑地区的环境因素，需要以变电站所在地区的自然条件为基础，从生产加工、安装条件、日常维护、材料报废等多方面，运行综合考量的方法，明确变电站构架需要掌握的重点。在各种构架安装的过程中，关注材料与构件之间的关系，是构架能够准确就位，符合变电站的整体运行条件。
参考文献
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论文作者:张志成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
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