装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析

装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析

赵阳阳

中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林长春 130021

摘要：改革开放起，我国建筑行业开始快速发展，各地建筑工程拔地而起，装配式建筑是近几年出现的一种新的建筑结构形式，可有效提高建筑质量，规范建筑工程建设过程。对比发达国家，我国装配式建筑渗透率差距巨大。主要发达国家建筑现代化推进已经较为成熟，建筑业相对成熟、完善。工业化程度高的发达国家均曾开发出各类装配式建筑专用体系。现代建筑业的飞快发展使得越来越多的建筑结构被广泛运用到不同的工程建设中。传统建筑结构主要以木质和砖瓦结构为主，而当前工程建设过程建筑的结构主要以钢筋混凝土和钢结构为主。所以，对比分析装配式变电站混凝土结构和钢结构的各有利弊，加强其两者的有效运用十分有意义。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析提出了一些建议，仅供参考。

关键词：装配式变电站；混凝土结构；钢结构；对比分析

引言

现如今，基于装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析，两个方案各有利弊，综合考虑变电站建设成本、周期及施工技术等，钢结构方案具有其性能轻质高强、工厂加工成熟、施工周期短、施工便捷、环境友好等优点，是变电站装配式建筑物中采用较多的结构方案。

1装配式建筑特点及适用范围

（1）装配式混凝土建筑。1)精度高、质量好、耐久性强。预制混凝土构件在工厂模具中生产，模具可以严丝合缝，混凝土不会漏浆;墙、柱等立式构件大浇筑、振捣方便、效果更好，养护质量、构件的强度、耐久性和精度大大提高。2)有效节约材料。装配式混凝土结构建筑节约模具材料达80%以上，减少模具材料消耗，预制构件表面光洁平整，可以取消找平层和抹灰层;减少脚手架材料消耗达70%以上;装配式建筑精细化和集成化会降低各个环节材料与能源消耗。3)不受冬季施工影响。装配式建筑把很多现场作业转移到工厂进行，高处或高空作业转移到平地进行;风吹日晒雨淋的室外作业转移到车间里进行;工作环境大大改善，冬雨季施工的成本比现浇建筑降低很多。装配式混凝土建筑适宜发展居住类建筑。（2）装配式钢结构建筑。1)符合建筑节能可持续发展的要求。装配式钢结构建筑是用钢构件作为主要材料，再使用保温隔热，高强度等材料作围护结构完成的建筑。钢结构建筑减少了对粘土砖、砌块、水泥、砂、石、灰的用量，减轻对资源的破坏，保护了生态环境。同时，钢材还可以再次回收利用，在新建和拆除建筑物时对环境污染相对较小，属于绿色节能环保建筑。2)强度高、重量轻。钢结构自重轻，约是混凝土结构的一半。由于减小了房屋自重，从而提高了承载力。同时还降低了建筑的造价。3)工业化程度高，符合产业发展要求。钢结构建筑的结构构件大多在工厂制作，后经现场加工完成的建筑。钢结构建筑安装方便，适宜大批量生产。钢结构改进了生产方式，促进了建筑产业从粗放型到集约型的转变，促进了生产力的发展。4)抗震性能好。由于钢材弹性好，塑性强，因此提高了建筑的安全性可靠性。钢结构具有钢材的特征，强度高、弹性好、塑性区，极大改善结构的受力性能，尤其是提高了抗震性能。装配式钢结构建筑适宜公共建筑、高档住宅、工业建筑。

2装配式生产综合楼概况

2.1建筑物结构系统

（1）生产综合楼主体结构为钢结构，柱为箱形截面钢柱，梁由H型钢制成。梁和柱通过高强度螺栓连接，翼缘现场进行焊接。钢梁和柱的表面涂有无机富锌防锈漆、环氧云铁防锈中间漆、聚氨酯面漆，钢结构采用防火涂料，以满足钢结构的防腐和防火要求。屋面采用楼承钢板组合楼盖+轻型钢结构的组合屋面，内部楼梯采用钢结构楼梯，内外墙用复合式墙板，防火墙采用AS板材，可满足变电站防火要求。（2）生产综合楼建筑，共两层。主变压器室、110kVGIS及35kV开关室位于一楼，主控制室、电容器室和10kV开关室布置在二楼。由于占地面积的限制，大且重设备布置一层、小且轻设备布置二层，将诸如GIS设备之类的大型设备布置在一楼，并且采用小型化设备，减小建筑尺寸，节省了占地。

2.2装配式机电系统

（1）主要体现在10kV并联电容器的选择和主变压器的布局上，主变压器（2）和GIS之间通过电缆连接，从而减小了GIS的空间，并使GIS配电装置的空间利用实现最大化。（3）地面完全隐藏、预制电缆井和动力电缆通过电缆夹悬挂。因为墙是由复合墙板通过龙骨组合而成的，因此墙板安装好后，电源线，照明线，插座，灯等以后都无法再安装，需要在墙板安装完成之前考虑安装电线管道。变电站的配电箱和插座都隐藏在建筑物的墙壁后面，电力和照明电缆沿墙壁水平放置，PVC管沿主结构系统垂直放置。（4）多层钢结构布局在标准布局调整的基础上调整了平面设计。将主变压器旋转90°，然后将GIS设备移至一楼，这使吊装GIS设备和输入110kV电缆变得容易。

3装配式变电站设计中混凝土结构和钢结构的对比分析

3.1装配式变电站设计中经济成本思考的落实

安装站是以混凝土或钢预制构件的形式在现场组装和安装的施工站。成本控制是建设的重要组成部分。在开始安装电站之前，对大量电站的建设成本进行了分析，确定了建造1450/m2型传统混凝土厂房的成本，以及建造ca型综合电站的混凝土施工成本。1950/m2，建筑结构施工现场的费用约为。1950/m2 .钢建筑施工成本较低，因为钢构件的预生产技术比较成熟，技术开发时间较长，混凝土构件的预生产仍处于儿童阶段，运输成本的重量和影响增加了生产成本。因此，在电厂安装过程中控制成本时，建筑单元根据施工的实际情况是有意义的。

3.2装配式变电站设计中结构技术思考的落实

(1)装配厂的设计应包括与钢结构预生产运输技术相类似的混凝土设计。混凝土构件的预制构件基本上是第二种材料的一部分。预生产包括安装模板、安装钢筋、创建混凝土图元等，以及维护、借用和预生产周期。钢桁条元素是单独编辑的材料，元件的预先制作更容易。(2)应将电厂安装中的混凝土施工与钢结构安装技术进行比较。由混凝土砌块的重量和体积构成的混凝土砌块需要较大的安装设施，对施工现场提出严格要求。同时，建筑结构和施工难度较大，进而导致混凝土结构构件的施工周期较长。钢构件的安装难度较大，因为质量低，构件剖面小，机械运输设备的小型设施只允许将吊装设备安装在钢结构上。(3)在电厂安装过程中进行定制操作。混凝土砌块的抗冲击强度和抗外部环境因素的抗冲击性都有所提高，并在以后进行维护时简化了可维护性。

结束语

综上所述，装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析，在技术、规范方便都各有各的不同之处，广大从业者需要自行斟酌使用哪一种，需要结合现场情况进行选择措施，来提高装配式变电站结构技术水准，规范行业发展环境。

参考文献

[1]李月梅.装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析[J].建材与装饰,2019(36):246-247.

[2]孔宪扬,李仲元.装配式变电站建筑物土建设计探讨[J].居业,2018(12):79-81.

[3]王英豪,李建辉,张元良,张翼虎.装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析[J].江苏建筑,2018(01):63-65.

[4]赵丽平.装配式变电站的土建设计[J].建设科技,2018(23):85-86.

[5]张帆,杨眉,牟宁.装配式变电站与常规变电站的对比研究及建议[J].广东科技,2018,21(03):75+77.