裝配式建構(gòu)筑物的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030001)

引言

長(zhǎng)期以來(lái)，變電站建設(shè)沿用的是就地采購(gòu)砂石、磚、鋼筋、水泥等建筑材料，現(xiàn)場(chǎng)捆綁鋼筋，攪拌混凝土、澆筑、養(yǎng)護(hù)、填充、粉刷的傳統(tǒng)模式。這種施工模式往往會(huì)因作業(yè)隊(duì)伍技術(shù)水平參差不齊而使得工程質(zhì)量受到影響。在國(guó)家電網(wǎng)公司“三通一標(biāo)”和“兩型一化”中，對(duì)變電站建設(shè)提出了更高的要求，工業(yè)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式建構(gòu)筑物將成為變電站建設(shè)發(fā)展的方向。

與傳統(tǒng)的建筑形式相比，裝配式建筑具有工期短、干作業(yè)等特點(diǎn)。我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中，逐步運(yùn)用裝配式建筑的理念進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，積極優(yōu)化和創(chuàng)新，應(yīng)用新設(shè)計(jì)、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，并提出了一些措施，形成了一套有別于傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方案。

1 裝配式建筑物的優(yōu)點(diǎn)

裝配式建筑是以鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主要受力構(gòu)件，經(jīng)裝配連接而成的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)入墻體安裝過(guò)程，地上建筑部分基本沒(méi)有濕法作業(yè)，建筑材料是由工廠(chǎng)加工而成的半成品，安裝現(xiàn)場(chǎng)如同生產(chǎn)線(xiàn)的延續(xù)。

裝配式構(gòu)筑以現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制為主，基坑開(kāi)挖后即可吊至規(guī)定位置，然后快速地進(jìn)行基坑回填，以減少基坑開(kāi)挖后現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間較長(zhǎng)帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

工人按照標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化工藝進(jìn)行安裝，從原先的“建造”變成了“制造”，從而大大提高了工程的精細(xì)化程度。裝配式建構(gòu)筑施工周期短，可在短期內(nèi)竣工，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減小，交叉作業(yè)方便有序，施工產(chǎn)生的噪聲降低，施工垃圾少，物料堆放場(chǎng)地減少，有利于環(huán)境保護(hù)。

(1)設(shè)計(jì)多樣化。裝配式建筑的自重約減輕一半，地基可優(yōu)化設(shè)計(jì)，外觀(guān)不求奢華，突出工業(yè)化建筑本質(zhì)，簡(jiǎn)約厚重，立面清晰，長(zhǎng)期使用不開(kāi)裂、不褪色、不變形；內(nèi)部空間可根據(jù)需要靈活分割。

(2)功能現(xiàn)代化。①節(jié)能：外墻有防火隔熱層，采用導(dǎo)熱系數(shù)低的外墻材料，節(jié)能降耗；②隔聲：內(nèi)隔墻均采用隔熱隔聲處理；③防火：使用阻燃材料，防止火災(zāi)的波及和蔓延；④抗震：大量使用輕質(zhì)材料，降低了建筑物自重，增加了裝配式軟性連接。

(3)制造工廠(chǎng)化。絕大部分材料由工廠(chǎng)加工而成，精細(xì)化程度高，材料的耐火性、抗凍融性、防潮隔聲等性能得到了有效保障。

(4)施工裝配化。按圖組裝，進(jìn)度快，1名安裝工人每天可安裝15～20 m2墻體，比濕法作業(yè)提高效率3倍多，且不受天氣和氣候的影響，勞動(dòng)強(qiáng)度較小，交叉作業(yè)方便有序，精細(xì)化組裝的施工噪聲小，散裝物料少，廢水廢物排放量少。

2 裝配式材料

成品大板材是工業(yè)化裝配式建筑的主要墻體材料。目前，市面上常見(jiàn)的用于裝配式建筑的大板材有：石膏板、埃特板、壓型鋼板、ALC板(加氣混凝土板)、AS裝配式墻板等。石膏板、埃特板、和壓型鋼板屬于輕質(zhì)薄板，其保溫、防火性能一般比較差，用于有保溫防火要求的建筑時(shí)需要另設(shè)保溫(或防火)棉。壓型鋼板具有良好的防水性能和耐久性，比較適合變電站的水泵房、中央配電室等采用輕鋼結(jié)構(gòu)的附屬建筑物。

與輕質(zhì)薄板相比，ALC板、AS裝配式墻板的保溫、隔熱、防火性能較好。對(duì)比ALC板與AS裝配式墻板，ALC板更多地是替代了傳統(tǒng)建筑維護(hù)墻體，其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低和本身不具備裝飾性。AS裝配式墻板的各項(xiàng)性能均非常優(yōu)越，外墻板為混凝土清水色飾面，質(zhì)感厚重大氣，可作為墻體和外飾面使用，不需要做額外的外裝飾。由于A(yíng)S墻板安裝方便，施工周期短和防水防火性能優(yōu)越，也可用于露天防火墻和圍墻。AS墻板全干作業(yè)且施工安裝效率高，耐久性強(qiáng)，維護(hù)成本低，更符合裝配式變電站的發(fā)展趨勢(shì)。

工業(yè)化建筑的最大特點(diǎn)是把原先的施工部分變成了安裝部分，施工現(xiàn)場(chǎng)如同工廠(chǎng)車(chē)間的延續(xù)。絕大部分的成品材料在工廠(chǎng)內(nèi)完成，而現(xiàn)場(chǎng)只是一個(gè)組合裝配的過(guò)程。

3 裝配式建筑物的應(yīng)用實(shí)例

本文以山西省臨猗縣姚村110 kV變電站工程為例，介紹裝配式建筑物的應(yīng)用情況。該工程總平面采用AIS方案，110 kV的AIS配電裝置采用戶(hù)外布置形式，35 kV、10 kV配電裝置均采用E-HOUSE集裝箱布置，二次設(shè)備采用預(yù)制式艙，由廠(chǎng)家成套供應(yīng)。

3.1 圍墻

采用混凝土H型立柱裝配式圍墻方案。圍墻柱采用鋼筋混凝土柱，柱距為4 m，基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，預(yù)留400 mm×400 mm杯口基礎(chǔ)。基礎(chǔ)間設(shè)寬240 mm、高300 mm的連梁。

圍墻板材采用AS裝配式墻板，現(xiàn)場(chǎng)裝配施工。每個(gè)柱距布置3塊AS裝配式墻板，底部1塊為寬1 000 mm墻板，上面兩塊為寬500 mm墻板。AS裝配式圍墻兩面無(wú)需處理，板與板之間的縫隙、圍墻板與槽口的縫隙均使用嵌縫劑做板縫處理。

采用預(yù)制裝配式圍墻徹底摒棄了黏土磚的使用，節(jié)約了土地資源，而且采用機(jī)械化操作加快了施工進(jìn)度，顯著地縮短了工期。工廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的AS裝配式墻板和清水混凝土構(gòu)件尺寸準(zhǔn)確、板面平整，有利于現(xiàn)場(chǎng)精確對(duì)位安裝。這種裝配式圍墻造型簡(jiǎn)潔明快，外形美觀(guān)大方，改變了人們對(duì)圍墻單一乏味的印象，符合變電站清爽雅致的風(fēng)格。

3.2 建筑物的裝配情況

對(duì)于建筑工程，采用以上介紹的裝配建筑方案無(wú)疑是一個(gè)非常好的選擇。根據(jù)該工程的特點(diǎn)，站內(nèi)全部取消了建筑物，站內(nèi)的35 kV、10 kV配電裝置均采用E-HOUSE集裝箱布置，二次設(shè)備采用預(yù)制式艙，均由廠(chǎng)家成套供應(yīng)。土建施工單位僅需進(jìn)行基礎(chǔ)施工即可。

E-HOUSE基本框架為全鋼結(jié)構(gòu)，外部墻面和屋頂為鉚焊結(jié)合和噴漆。底盤(pán)采用H型鋼、槽鋼，材質(zhì)為Q345B。E-HOUSE的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試均在生產(chǎn)工廠(chǎng)內(nèi)完成，在用戶(hù)安裝位置僅進(jìn)行E-HOUSE的地腳安裝、外部進(jìn)出線(xiàn)電纜連接，即可進(jìn)行設(shè)備試驗(yàn)、試運(yùn)行、投運(yùn)。

高度集成化的E-HOUSE功能，使其優(yōu)于傳統(tǒng)的土建式電氣室，既降低了成套設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、對(duì)土建施工與設(shè)備配套的要求，又縮短了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成和調(diào)試的工期。同時(shí)，其靈活的拆裝性能更方便于日后的站內(nèi)改造工程，可以根據(jù)需要改變其位置，僅需重新施工基礎(chǔ)即可。

3.3 架構(gòu)及支架的裝配情況

鋼梁與架構(gòu)柱連接采用鉸接方案，為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，采用螺栓連接方式。該站架構(gòu)及支架為鋼筋混凝土電桿，采用地腳螺栓連接的形式，在構(gòu)造滿(mǎn)足要求的前提下，具有安全可靠、價(jià)格低廉、施工方便等優(yōu)勢(shì)。由于將混凝土電桿端部的鋼圈嵌入法蘭盤(pán)焊接，并加設(shè)了加勁板，同時(shí)將混凝土電桿受力鋼筋連同內(nèi)部混凝土保護(hù)層延伸至鋼圈端部，使得構(gòu)件的受力狀態(tài)類(lèi)似于鋼管混凝土，充分保證了柱腳在壓彎剪或拉彎剪復(fù)合受力狀態(tài)下的強(qiáng)度。

3.4 廢油池的裝配應(yīng)用

站內(nèi)20 m3的地下廢油池采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的方式，基坑開(kāi)挖后即可吊至規(guī)定位置，并快速地進(jìn)行基坑回填，避免了較深的基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)闹髯兓A(chǔ)與35 kV的E-HOUSE集裝箱基礎(chǔ)造成的不利影響。

該工程由于采用裝配式建筑物，使得占地面積較原有方案節(jié)省44.76%，相應(yīng)的站內(nèi)指標(biāo)均比原方案節(jié)省1/4以上，地基處理費(fèi)用節(jié)省23.21%，優(yōu)化后的土方量減少了59.41%，極大地降低了工程造價(jià)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，裝配式布置方案完全省去了站內(nèi)建筑，使變電站的工業(yè)化程度更進(jìn)了一步。

4 結(jié)語(yǔ)

采用裝配式變電站建設(shè)方案，安裝現(xiàn)場(chǎng)如同工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的延續(xù)，有利于提高施工建設(shè)的集約化水平，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的無(wú)縫連接，從而大大提高工程的精細(xì)化程度；有利于統(tǒng)一設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水平和質(zhì)量，加快工程建設(shè)速度，提高工作效率，方便運(yùn)行維護(hù)，提高變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

裝配式建構(gòu)筑物的應(yīng)用與推廣，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)建設(shè)的工業(yè)化，使技術(shù)創(chuàng)新體系和工業(yè)化生產(chǎn)方式達(dá)到了新水平，新型工業(yè)化建筑體系和通用部品體系實(shí)現(xiàn)了新突破，也有利于建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)。

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