（国网河北省电力公司经济技术研究院河北石家庄050011）
摘要：随着国民经济的发展及科学技术进步，电网技术发展迅速，小规模低电压网络结构不断淘汰，取而代之的是高电压等级网络。随着500kV网络的完善及特高压网络的建立，根据电网今后发展需求，一大批网络结构的枢纽变电站孕育而生，高电压、多回路出线的枢纽变电站越来越多。然而，由于变电站电压等级高，出线回路多，造成变电站架构整体长度不断增长。
目前，根据《变电站建筑结构设计技术规程》第4.4.3条和《变电构架设计手册》第3.1.3.6条的规定：两端设有刚性支撑的连续排架，当其总长度超过150m或为连续刚架，当其总长度超过100m时，应考虑温度作用效应的影响。现行规范仅规定温度作用的起始条件，并未明确温度的超限边界条件，实际工程难以把握。不同构架型式，不同的结构位置，温度效应不一致，实际工程缺乏明确规定。
为了满足变电架构受力要求，避免温度应力对变电结构的影响，多数设计院采用加大结构整体刚度、预留温度缝等措施进行变电架构设计。因温度影响造成变电架构钢材用量大幅增加或总平面占地面积大幅增加，工程投资不断加大。
关键词：粘滞性阻尼器；变电站；构架
根据对国内多家电力设计单位的调研结果表明，大多数设计院并没有找到理想的温度应力控制方法，超长架构设计多采用增加结构整体刚度或在架构中间设置伸缩缝的设计方案，其中伸缩缝方案通常做法为，在超长架构中部预留伸缩缝，缝两侧各设立一组架构柱，将超长架构分成2段，达到消减温度应力的目的，伸缩缝的设置不但加大了总平面纵向布置尺寸，增加了占地面积，而且因增设架构柱造成架构用钢量增加，工程整体投资加大。此外部分设计院进行了滑动支座的研发，但由于滑动支座不能传递纵向水平力，没有统一标准，推广应用不理想。
一．超长变电架构温度应力的分析研究
1.1温度作用机理
由于温度变化，结构或构件产生伸缩，而当伸缩收到限制时，结构或构件内部便产生应力，成为温度应力。虽然对结构的某一部分来讲，温度数值的改变只会引起构件长度的微小变化，但随着连接构件的数量增加，由于温度应力引起的构件长度改变会不断累积，将会在某一特定位置处达到峰值，必将对建筑物会产生很大的影响。因此有必要知道温度数值的改变对结构构件产生的作用，以及对整个结构所产生的各种影响。
温度对于不同类型的建筑结构而言，其影响程度是各不相同的。对于静定结构而言，温度仅仅会使结构产生温度变形；而对于超静定结构，温度数值改变将会导致结构同时产生温度应力和温度变形。架构是超静定结构，一般认为，架构结构的温度应力主要是由于架构温度变形受到支座节点或端部的约束阻碍而产生的。如果不考虑温度数值改变的影响，会因为构件的强度、刚度不足或整体变形过大而影响到整个结构的质量和安全，所以有必要对结构进行温度荷载作用下的内力分析和变形分析。
1.2温度作用效应下超长架构内力分布研究
为了研究超长变电构架温度作用效应下的内力分布规律、并与不考虑温度作用的运行工况下的内力分布作比较，由此，利用有限元分析软件STAAD分别建立了4跨、6跨、8跨、10跨、12跨、14跨、15跨、16跨、18跨及20跨的220kV变电构架结构有限元模型，并根据规范相关要求考虑了温度作用效应下的8种荷载工况组合。
二．粘滞性阻尼器在架构中的应用研究
粘滞阻尼器是结构减振设计中的主流产品，作为一种无刚度、速度敏感型消能阻尼器，既可以用于抗震，也可以用于抗风。该类产品可有效减轻强震、强风等有害载荷对结构带来的破坏，保障结构在强震或风振中的安全。
消能减振技术是通过以“消”代“抗”方式了打破了传统的结构抗震设计理念。传统抗震结构体系是通过加强和提高侧向刚度来满足抗震要求的，结构越加强，刚度越大，地震作用也越大，只能再加强结构，如此恶性循环，其结果，除安全性、经济性外，严重制约了高强、轻质材料的高层建筑、大跨度结构及桥梁等的技术发展。消能减振技术则通过在合适的位置设置消能阻尼器，在结构出现变形时，可大量迅速地消耗能量，保护主体结构的安全。结构越高、越柔，消能减振、抗震效果越显著。因而，消能减振技术必将成为高强、轻质材料的超高层建筑、大跨度桥梁等结构设计发展的趋势。
与传统的结构设计理念相比，其优势如下：1）消能减振技术可以解决传统的结构设计方法无法实现的建筑设计方案；2）消能减振技术的应用和优化设计方案，对于新建建筑可降低5-15%左右的建筑材料成本；对于加固项目，可降低10-30%左右的建筑材料成本，并节约施工时间；3）可提高建筑结构的有效使用面积。
三．粘滞性阻尼器技术经济分析研究
粘滞性阻尼器适用于温度效应较明显的超长架构，现在我国变电站内常见的构架结构型式均可采用此装置。采用阻尼器后，最大的效果是取消温度分段，节省占地面积。在变电站平面布置中，站区尺寸很大程度上是由于出线架构长度控制的，特别对于出线回数较多时更是如此。减少架构长度，往往会降低整个站区的尺寸，此时采用阻尼器的方案的经济性更加明显。但考虑到整个站区布置的复杂性和布置方案的多样性，同时为了对比和统计方便，本文仅考虑出线架构的水平投影面积。
采用阻尼器后，另外一个明显效果是降低温度应力，可以减少构架柱的截面尺寸，降低结构的钢材量；或者在同规格条件下，提高结构的安全裕度。
四．该项目通过对国网公司超长架构的深化研究，大胆地提出了阻尼器的设计方案，制定了变电工程超长架构阻尼器支座连接设计方案、确定了阻尼器方案的适用范围及施工技术标准，解决了超长架构的温度应力问题，减少了变电站占地面积，保护耕地资源，降低工程量。该项目所采用的技术先进，具有较强实用性；从全寿命周期角度进行分析比较，本项目具有很高的经济效益、社会效益和管理效益。
4.1、对于220kV铰接构架建议13跨（12x16=156m）～18跨（12x18=216m），设置阻尼器，设置数量为一组共两个，设置部位为中间架构柱顶的梁端处。每个阻尼器分别与梁端主材铰接连接。
4.2、对于220kV固接构架建议6跨（12x6=72m）～12跨（12x12=144m）时设置阻尼器，设置数量为一组共一个，设置部位为中间架构柱顶的梁端处。阻尼器分别与梁端主材铰接连接。
4.3、对于500kV铰接构架建议起始长度：6跨（26x6=156m）～12跨（26x12=312m）时设置阻尼器，设置数量为一组共两个，设置部位为中间架构柱顶的梁端处。阻尼器分别与梁端主材铰接连接。
参考文献：
[1]GB5007-2003.钢结构设计规范[S].
[2]DL/T5457-2012.变电站建筑结构设计技术规程[S].
[3]JG/T209-2012.建筑消能阻尼器[S].
[4]刘莎，甄侦，谢仁生.关于粘滞阻尼器在结构中的布置位置及安装方式[J].四川建材.2010.（08）.