装配式变电站土建设计探究

装配式变电站土建设计探究

赵理李硕刘大伟

(国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院内蒙古呼和浩特市010020)

摘要：装配式建筑，是指建筑的大部分部件部品先在工厂生产预制，再运到施工现场进行组装的建设模式。预制装配式建筑改变了传统的建筑模式，大大减少了现场的作业量，有助于提高建筑质量、缩减建设工期、实现节能环保。推动装配式变电站的实施，将有利于显着提高变电站的建设效率、提升变电站的工程质量，有助于提高电网建设能力。

关键词：装配式；变电站；土建设计

1装配式建筑设计

就目前而言，一般情况下装配式变电站的建筑形式主要有三种：钢结构、劲性混凝土结构和混制混凝土结构，而对于建筑物的构建来说通常又由主体结构、附属结构和特殊结构这三个层次组成。特殊构件的主要特点就体现在它的特殊性上，不同功能的变电站对于特殊构件的要求是不一样的，换句话说就是需要什么样的特殊构件是由变电站的功能来决定的，就以下三种情况来举例说明。首先第一种是为了突显建筑物防火的重要性来设计的，这一方案中除了变电站主房间之外，其它房间的墙体都使用可拆卸墙体，这样能够方便拆卸重组和室内改造，当有特殊情况发生时也可以拆卸墙面方便大型机械的进出，另外为了保持整体墙面的美观性还可以将预留管线埋藏在墙体内部，然后将示意图挂在墙上做提示。第二种是为了让施工进度不受到约束，GIS基础与楼板分离且尺寸灵活多变，根据设备的大小要求等可以进行调整，同时还可以避免设备对于墙体高度的限制问题。

第三种是GIS室次梁二次安装，利用GIS的锚拼结点可以任意调整次梁的高度位置，使得GIS室能够适应各种生产厂家的要求，为变电站提供便利。与此同时，次梁之间的沟槽可以用来当作电缆沟使用，这样一来也就解决了电缆的放置问题。

2装配式的变电站具有的设计优点

2.1质量较高、成本较低

传统的变电站具有较高的施工成本和施工风险,若监管不到位施工质量难以得到有效保障。装配式的变电站使用已经预制完成的建筑构件,这些构件交由专业的生产厂家进行标准化车间生产加工,在制作工艺和成品检验方面都能得到保障,不仅提高了建筑构件的使用质量,也避免了因环境变化而产生的构件加工问题,为变电站的设计和施工工程打好了基础。此外,构件预制的标准化流水加工大大提高了构件生产的效率,降低了生产成本和质量检验成本,充分使用预制构件能有效缩减施工工序,减少原材料的使用量与采购量,为减少施工管理的成本和提高工程效益提供了重要帮助。

2.2施工周期短

在装配式变电站工程施工中,多个施工工序可以同时进行,同时现场预制安装、焊接施工方式便捷,能够有效缩短施工时间,提升施工进度。通过应用模块化生产方式,能够有效减少外部制约因素的影响,间接缩短工期。(2)成品质量高。装配式变电站主要建筑构件均应用预制构件,通过标准化生产厂家进行加工,不仅制作环境优良,而且制作工艺成熟,对于成品质量检测也比较规范,因此能够有效提升成品生产质量。另外,预制厂家生产过程流水化,因此构件的生产和质量检验成本比较低。

2.3节能效果好、可持续性能强

传统的变电站在进行土建工程时可能会严重破坏建筑的周边环境。传统变电站的土建需要大量的人工操作,并使用为数较多的工程机械设备与施工原材料,这就会大大提高材料加工场地和施工临建设施的数目,也就会产生大量的生活垃圾、建筑废料垃圾、施工废水、施工污水等,这不仅脱离了节能减排的施工要求,更对生态环境造成了破坏。装配式的变电站可以通过工厂化的预制施工简化繁琐的工程步骤,并减少人力资源、原材料资源和机械化设备的使用量,这就为变电站土建减少施工垃圾、废水、污水和占地空间提供了可能,有利于实现保护环境和节约能源的施工要求。另外一点是建筑物主体结构所使用的构件其寿命通常可以超过变电站的实际使用寿命,这不仅增加了实施可持续、可循环发展策略的可行性,更为推进我国装配式变电站向现代化、工业化、节能化、环境友好化方向转型发展增添了重要的助推动力。

3装配式变电站土建设计

3.1构架和支架的设计要点

一般来说,构、支架的通用基础是重力式的混凝土的杯形基础,对110kV以下装配式的变电站构架柱要采用混凝土的等径环形杆,构架横梁则为三角形的断面钢结构,而对于220kV以上的构架柱来说,则通常会使用多边形或者圆形的钢结构,构架的横梁是以等比的边角钢为主体的三角形钢结构。此外,构件的接头处应该使用螺栓相连,减少对构件防腐表层的长期磨损,防止工程施工现场发生火情火险。

3.2装配式围墙

装配式围墙的主要方案是将无柱式基础与板墙插接，这一方案的优点是充分利用无柱式基础施工简便且质量可靠的特点，这样完成的围墙在质量上面有了保障，再有就是插接板墙的方式可以避免一些烦琐的工序，能够加快施工进度缩短工程周期，这样一种高效又高质的方案无疑是很好的选择。

3.3主体结构设计

装配式变电站土建主体结构设计存在着装配式建筑普遍存在的问题,即框架梁柱节点的设计构造及传力。在该装配式变电站土建设计中,优选主体结构,应用清晰的传力方式:框架柱为两层整体预制,采用型钢对节点进行加强处理,应用强柱弱梁以及强节点弱构件等概念设计,提升主体结构的抗震性,施工方式便捷,有利于提升施工进度;主梁和次梁采用叠合设计形式,梁端采用型钢与柱(梁)连接。在叠合层设计中,需提高混凝土结构剪切力,避免发生漏浆问题。在楼面板设计中采用格构筋叠合板,加强板的受力性能,增加新旧混凝土的咬合力。此外,为了提高土建主体结构的整体性能,可以将现浇混凝土作为粘合剂。外墙结构和主体结构应用铰接方式连接。

3.4装配式的变电站的防火墙设计要点

装配式变电站的防火墙在设计时要严格按照国家相关建设标准进行设计,保证防火墙具备足够的结构承载力和耐火极限。通常情况下,装配式变电站的防火墙会使用现浇的杯形基础,并在插入立柱以后用预先调制好的细石混凝土进行再次的灌浆填充,并采用包裹的方法保护钢柱两侧及顶部。

3.5新型装配式梁柱节点设计

在装配式变电站土建设计中,预制构件拼接节点难度较大,而单一预制构件的质量比现浇构件好,但节点强度和抗震性能很难达到现浇结构的水平。对此,在本工程设计中,综合考虑节点设计需要,应用新型装配式节点设计形式,并采用型钢进行加强处理,梁柱节点应用高强螺栓进行连接。通过检测分析,得出新型装配式梁柱节点的受力性能及抗震能力等方面都明显优于传统预制结构的梁柱节点,其耗能能力,刚度、强度退化性能等同现浇结构梁柱节点。

3.6钢结构的设计要点

为了符合装配式建筑的核心设计理念,装配式的变电站建筑结构通常会采用钢结构,结构形式上一般使用钢框架或者门式钢架。变电站的结构钢框架通常是指房屋的横向与纵向两个方向都有框架用以承重与抵抗侧力的构件所组成的一种结构体系。这种体系可以对结构进行分层装配,其构件能突显出装配化、标准化和定型化的特点,这种体系具有受力比较明确、制作和安装简便、布置灵活、施工建设效率高等优点。

结论

变电站项目的装配化设计将会改变变电站电气布局、土建设计和施工模式，尤其适合于解决城市变电站建设普遍面临用地紧张、施工场地狭小等问题。采用钢结构和成品围护作为新型变电站项目高效、标准、节能、环保的建造新模式，有助于解决电网建设所面临的项目分布量大面广，工期紧张，建设人工费用高和政策处理困难等现状。随着装配式技术的不断成熟，装配式变电站将是未来变电站发展的新趋势。

参考文献：

[1]李勇.关于变电站土建设计要点的分析[J].广东科技，2017，（24）：132.

[2]史继宁.变电站土建设计要点及优化策略研究[J].科学之友，2017，（9）：96-97.