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摘要：本文简要介绍了临城110kV变电站既有构架强度验算与分析过程，根据电气专业提供的具体参数以及原始设计资料对构架进行合理的验算与分析，本文对变电站中的构架分别从基础、混凝土杆抗倾覆、电杆受力、人字柱、混凝土梁等方面进行验算分析。为类似工程提供参考依据。
关键词：既有构架；抗倾覆；强度验算
1工程概况
临城110kv变电站主变增容改造工程临城110kV变电站架构为1983年设计施工的，到现在已使用33年。本次增容改造更换35kV配电区的1#主变间隔、分段间隔、及35kVⅠ母线导线，导线由LGJ-240/30更换为LGJ-400/35，本计算未考虑既有构筑物的施工质量及老化、锈蚀、疲劳等问题。
2.1基础验算
导线拉力设计值按最大荷载计算：
分段构架：水平力设计值：7.45x1.3=9.69kN；
竖向力标准值1.09kN；
城岗构架：水平力设计值：4.25x1.3= 5.53kN；
竖向力标准值0.97kN；
构架中间柱根部受力
弯矩：（9.69x1.5+5.53x1.5）x（7.68+2.5）= 232.40kN.m；
竖向力：
混凝土梁自重：（0.3x0.3-0.1x0.2x2）x5x25=6.25kN；
混凝土杆自重：3.14x（0.15x0.15-0.1x0.1）x7.68x25=7.54kN；
导线竖向下传：1.09x1.5+0.97x1.5= 3.09kN；
基础尺寸：1.4mx2.0m，埋深2.7m；
基础自重：1.4x2.0x1.0x25= 70kN；
基础以上覆土重：1.4x2.0x1.7x17=80.92kN；
基础抗倾覆验算：G=（70+80.92+6.25+7.54+3.09）x0.9=151.02kN；
eG/M=151.02x2.0/2/232.4=0.649；
抗倾覆不满足要求。
2.2电杆受力核算
35kV架构柱采用人字柱环形截面钢筋混凝土杆，
环形截面的内半径：r1=100mm；
环形截面的外半径：r2=150mm；
纵向钢筋所在的圆半径：rs= 125 mm；
壁厚50mm，采用16 16钢筋，配筋面积：As=3216mm2
环形杆截面特性：
2.3混凝土梁核算
导线水平向拉力7.45kN；
混凝土T型梁跨中最大设计弯矩：
M=（7.45x5/4+7.45x1.2）x1.3=23.72kN.m；
截面形式：T形梁，按上翼缘100x300矩形梁计算水平拉力
竖向最大弯矩：（1.09x1.2+1.09x5/4+1/8x3.14x（0.15x0.15-0.1x0.1）x25x25）x1.2=6.36kN.m；
2.4竖向力核算
设计资料：
截面形式：形
截面尺寸: b = 100 mm；h = 300 mm;
b'f = 300 mm；h'f = 100 mm;
弯矩设计值：M = 6.36 kN•m;
剪力设计值：V = 0.00 kN, as = 20 mm,as' = 20 mm;
最外层纵筋外缘至受拉区底边距离：c = 15 mm;计算跨度：l0 = 5000 mm;
集中荷载作用下构件:集中荷载至支座距离a = 1200 mm
梁类型：普通梁;
截面位置：跨中:混凝土：C20;
fc = 9.60 N/mm2；ft = 1.10 N/mm2;
主筋:fy = 210 N/mm2;Es = 2.1×105 N/mm2;
箍筋: fyv = 210 N/mm2;
肢数= 4;
受弯计算方法：单筋算法;
弯矩准永久值：Mq = 100.0 kN•m;
光面钢筋的相对粘结特性系数: = 0.7（根据规范表7.1.2-2）
构件直接承受重复荷载:承受吊车荷载但不作疲劳验算:最大允许裂缝宽度：0.300 mm;
2.4.1 受弯计算
1) 判断T形截面类型:
h0 = h - as = 300 - 20 = 280 mm；
根据规范第6.2.11条
2.4.3腰筋计算:
腹板高度：hw = h0 - h'f = 280 - 100 = 180 mm;
按规范9.2.13条进行腰筋的设置：因为hw < 450 mm，所以不需要设置腰筋;
2.4.4裂缝计算
2.5水平力核算
按100x300矩形梁计算:
设计资料：
截面形式：
矩形:截面尺寸: b = 100 mmh = 300 mm；
弯矩设计值：M = 23.72 kN•m；
剪力设计值：V = 13.41 kN；as = 20 mm；as' = 20 mm；
最外层纵筋外缘至受拉区底边距离：c = 15 mm计算跨度：l0 = 5000 mm；
集中荷载作用下构件：集中荷载至支座距
离a = 1200 mm 梁类型：普通梁；
截面位置：跨中;混凝土：C20;fc = 9.60 N/mm2；
ft = 1.10 N/mm2；
主筋: fy = 210 N/mm2;Es = 2.1×105 N/mm2；
箍筋:fyv = 210 N/mm2;肢数= 4;
受弯计算方法:单筋算法;
弯矩准永久值:Mq = 100.0 kN•m;
光面钢筋的相对粘结特性系数：
= 0.7（根据规范表7.1.2-2）;
最大允许裂缝宽度：0.300 mm;
2.5.1受弯计算
1）相对界限受压区高度
满足最小配筋率要求;
按构造要求:A's = 0 mm2
实配受拉钢筋（梁底）第一排：2A14;As = 308 mm2
实配受压钢筋（梁顶）第一排：2A14;A's = 308 mm2
2.5.2受剪计算
1） 复合截面条件
根据规范第6.3.1条
；
4）腰筋计算:腹板高度：hw = h0 = 280 mm;按规范9.2.13条进行腰筋的设置：
因为:hw < 450 mm，所以不需要设置腰筋;
2.6裂缝计算
2.6.1 纵向受拉钢筋配筋率
有效受拉混凝土截面面积:
Ate = 0.5bh = 0.5×100×300 = 15000 mm2
根据规范公式（7.1.2-4），按有效受拉混凝土截面面积计算纵向钢筋配筋率
2.6.2 受拉区纵向钢筋等效直径deq;
根据受弯计算所得的受拉钢筋配筋方案：deq = 20.00 mm;
2.6.3 等效应力
按等效应力的准永久组合计算，受弯构件纵向受拉钢筋的应力;
因为cs < 20 mm，取cs = 20.0 mm;
3其它受影响构架
东西两侧母线终端架构、分段和城岗间隔最南侧架构，均为单侧导线拉力，本次更换导线受影响较大。其它架构均双侧导线拉力，原本受偏向力较小，本次更换导线影响不大，故按理论计算不需更换和加固。
4 结论
根据计算：东西两侧母线终端架构、分段间隔和城岗间隔最南侧架构的基础、架构杆均不满足设计要求，需要进行加固或更换。本次计算的架构梁均满足设计强度及正常使用的要求。
对本次计算满足要求的构架，未考虑已使用33年的老化、锈蚀、疲劳等问题。不能保证受影响的构架能满足更换导线的使用要求，也不能保证《变电站建筑结构设计技术规程》（DL/T5457-2012）6.11条规定的满足本次设计继续（最低）使用25年的要求。仍需要专业机构对其进行鉴定，确定现状架构的承载能力。
参考文献：
[1]赵冬雪建筑物改造中结构加固设计的研究[9]建筑知识2016（04）
[2]中国建筑科学研究院《混凝土结构设计规范》中国计划出版社，2015
[3]国家能源局《变电站建筑结构设计技术规程》中国计划出版社，2012
论文作者:张建超,王新霞,庞小军,路怿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/21
标签：截面论文; 构架论文; 导线论文; 弯矩论文; 钢筋论文; 荷载论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年第22期论文;