装配式变电站建筑结构的优化设计研究

装配式变电站建筑结构的优化设计研究

庄贇

福建亿兴电力设计院有限公司

摘要：在社会整体经济水平不断提升的背景下，逐渐增加了我国的用电量，对用电产生了更大的需求，大部分地区在设计和建设充电基础设施时能用的时间明显的缩短，特别是在一些变电站工程中。装配式变电站的在施工上具有诸多的优势，不仅可以缩短施工周期，而且对人工的依赖大幅度减少，现场产生的建筑垃圾也较少。因此，在全国范围内广泛的应用装配式钢结构变电站。本文对装配式变电站建筑结构优化设计中存在的问题进行明确的分析，提出科学的策略，对变电站建筑结构设计加以优化。

关键词：装配式；变电站；建筑结构；优化设计

前言：

近年来，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，电网作为服务经济社会发展和人民美好生活需要的重要力量，也肩负起引领能源转型、带动共同发展的重要使命。其中变电站建设是电网建设中的重要一环。如何在保障变电站工程质量的情况下，缩短建设周期，降低建筑能源消耗负荷，是电力设计行业工作人员的主要研究方向。

1. 装配式建筑设计的基本要求

装配式建筑设计的基本要求在很多方面都有所体现：第一，质量要求。为了确保预制装配式建筑可以取得良好的效果，必须制定明确的建筑标准，不断提高生产质量。第二，进度要求。有效缩短现场施工时间是装配式建筑最为主要的特征，装配式建筑所用的材料都是先通过工厂制造完成，在现场可以直接进行施工安装。第三，成本要求。相比于以往的施工方法，预制装配式建筑可以有效减少材料的投入，进一步提升施工效率，科学设计设计，明确具体的材料使用量，从而确保采购的针对性，使隐形成本得到明显的降低。

2. 装配式变电站建筑结构设计中存在的不足

1. 后期结构改造比较困难

在变电站运行的过程中，因用电负荷提高、设备老旧等问题，需要改造站内部分设备，这就导致需要局部改造变电站的布局和结构。相比于常规的混凝土结构来说，装配式结构建筑，特别钢结构建筑主要通过螺栓连接各个节点，若改造其中一部分，经常需要拆除一大片相关结构。因此，在后期改造装配式结构变电站时所面临的困难会比其它结构型式更多。这一不足会对变电站的持续性运行产生不利的影响。

2. 防腐防火难度大

钢结构与钢筋混凝土框架相比，虽然具备良好的抗震性，但其在防腐、防火性能方面存在一定的劣势，而变电站又属于国家基础设施中的重要组成，对变电站内的建筑物、设备场地等的防腐防火要求比较高。因此，需要采取合理的方式促进钢结构装配式变电站防腐及防火性能的提升，提高变电站的使用寿命，有效减少后期变电站的返修率。

（三）装配式钢结构变电站围护结构隔热、隔音难度大

砌体结构是框架混凝土结构围护结构的主要类型，其具备非常良好的隔热保温性能，而一般主要以挂板作为装配式钢结构建筑的围护结构，但其并不具备良好的隔热及保温性能，变电站内对设备运行温度有着非常明确的要求，如果设备房间温度比规定时高，那么就会影响电气设备的稳定运行，严重甚至会引发火灾，另一方面，目前日益凸显了城市用地资源紧张的情况，全户内变电站成为变电站设计的主要方向，此类变电站占地规模较小，一般在市区布置。而变电站主变等设备会产生比较大的噪音，在装配式钢结构变电站中需要重点考虑围护结构的隔音问题。

3. 装配式变电站建筑结构设计优化策略

随着社会环境的不断变化，建筑行业技术的不断发展，装配式建筑因其具有多重优势，成为建筑结构形式的主流。装配式施工建造模式效率较高，为整个施工模式带来了创新性的思想。目前，国内已经大范围推广装配式建筑。

1. 施工图纸优化

施工图设计是装配式变电站建筑的关键一环，其预制构件的生产及与施工人员对于各类施工工艺的选择及施工质量的控制都有着一定的联系。在实际设计施工图纸的过程中，还需要综合性的考虑构件连接点的防腐，防火要求，围护结构上预留孔洞的位置及加固。

预制结构构件是装配式变电站建筑施工的重要基础，因此需要科学设计预制结构构件。在设计预制结构构件时，首先需要设计好构件的加工图，同时还需要紧密结合加工工厂的实际情况来设计构件的具体尺寸，从而保证构件精度，为后续加工构件提供便利，有效规避构件加工尺寸不正确所引发的质量问题。在设计结构构件时需要结合构件的设计原则，充分考虑施工现场及构件加工厂的吊装水平等情况，从而综合性的设计构件。

目前BIM三维设计己经广泛利用于施工图设计中， BIM技术应用为装配式建筑设计提供强有力的技术保障，避免传统的二维设计容易出现问题，实现设计三维表达，减少图纸量，有效解决专业间、预制构件以及电气设备间可能出现的各种碰撞问题。

（二）装配式混凝土结构接缝防水技术

在进行变电站构件连接施工过程中，不同构件之间具有一定的缝隙，随着变电站使用时间的逐渐延长，水分很容易进入到构件结构中，严重影响变电站建筑的整体质量。为了保证变电站内设备的安全使用，降低变电站的维护成本，需要进一步探究接缝防水处理技术。此施工具有一定的隐蔽性，很容易被施工单位所轻视，目前主要采取以下多元化的方式进行处理：第一，构造防水技术该技术在具体应用过程中，通过合理的构造形式发挥该技术的重要优势和作用，隔断水的通路，以达到防水的目的。当雨水侵蚀外墙后，会表现出一定的特性，例如压力变差等，对于这些问题来说，在进行防水时，需要加大腔体、设置坡度，通过这些多元化的方式强化像防水的效。第二，材料防水技术。材料防水通常是大范围应用防水材料，充分发挥这些材料的性能，以阻断水通路或者强化抗渗透的能力，比如可以应用耐候性密封胶处理接缝处。

3. 装配式钢结构变电站围护结构优化

随着新材料，新技术的不断发展，装配式变电站的围护结构材料也不断得到优化。几种常见围护材料在工程中的实践运用后，目前纤维水泥复合墙板的效果比较好。

纤维水泥复合墙板的组成材料由纯天然蛭石、高纯石英粉、无机纤维和植物纤维轻高温、高压蒸汽养护而成，加上自身内部的蜂窝状结构保证了其良好的保温隔热功能，令温度保持一个衡定水平，达到生态调节效果。

内部的组成材料及其板与板之间的凹凸槽连接都有良好的吸音和隔音效果，100mm厚的墙板隔音量42dB, 大大高于其他砌砖墙体的隔音效果。

采用纤维水泥复合墙板作为模块化建设变电站装配式建筑物围护体系的墙板，墙板安装完成后，具有优越的稳定性和完整性，具备良好的耐火性能，能将火势和烟毒气局限在受火区域内，防止火势蔓延，不散发有毒有害气体，不燃性能等级为A级。

具有良好的防水、防潮性能，墙板不会出现板材因吸潮而松化、返卤、变形、强度下降等现象，可用于智慧能源站各区域。

整体抗震性能好，板与板榫连接成整体，用钢结构方法锚固，墙体强度高，整体抗震性能高。

墙板还可根据建筑结构需求任意切割，调整宽度、长度，施工便捷，并有效减少材料损 耗率和建筑垃圾。

四 结束语

综上，装配式变电站建筑的预制构件统一在工厂加工完成，运输至现场直接安装即可，具有极强的节能性和环保性，并且制定统一的标准，保证构件的尺寸等相关参数相统一，提高建筑质量精度。同时还可以满足绿色发展，降低建筑能源消耗负荷，充分利用可再生能源，将环境的影响降至最小等要求。因此，对装配式变电站建筑结构进行优化研究具有十分重要的现实意义。

参考文献：

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