試論變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性

王梅

摘要：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及新材料大量投入使用，變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性顯得越來越重要。本文主要分析了當(dāng)前在變電站土建設(shè)計中影響其結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的主要因素，并進(jìn)行了有效的分析，從而找到今后變電站土建工程設(shè)計努力改進(jìn)的方向。

關(guān)鍵詞：土建結(jié)構(gòu)；安全性；耐久性；工程施工

1 變電站土建結(jié)構(gòu)常見的安全與耐久的問題

1.1混凝土質(zhì)量不過關(guān)

由于混凝土的質(zhì)量檢驗習(xí)慣上以單一強度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)；導(dǎo)致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當(dāng)追求，使水泥細(xì)度增加，早強的礦物成分比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質(zhì)量的檢驗在強度上只要求不低于規(guī)定的最低的許可值，而國外則同時還要求不高于規(guī)定的最高值，如強度超過了也被認(rèn)為不合格，這種要求還有利水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。

1.2容易產(chǎn)生裂縫

一）溫差產(chǎn)生的裂縫

對于站內(nèi)高壓配電室等長條型磚混結(jié)構(gòu)建筑物，溫差裂縫主要分布在兩端靠近屋蓋下檐的縱橫墻面上，主要為水平裂縫，也有主要分布在屋面結(jié)構(gòu)層四個拐角處的斜裂縫和包角裂縫。對于繼電氣室等方型大開間的磚混結(jié)構(gòu)建筑物，溫差裂縫主要分布在四周靠近屋蓋下檐的縱橫墻面上，主要為水平裂縫；在窗戶的上下口有可能出現(xiàn)裂縫。溫差裂縫屬穩(wěn)定型裂縫，裂隙一般較小。溫差裂縫產(chǎn)生的主要原因是鋼筋混凝土構(gòu)件與磚砌體的膨脹性不同，混凝土的結(jié)構(gòu)層面伸縮變形引起其下磚砌體內(nèi)部應(yīng)力超過其材料抗拉強度結(jié)果。

二）混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫

形成裂縫的原因主要有骨料含泥量過大，顆粒級配不良；外加劑選擇不當(dāng)；設(shè)計強度等級過高造成混凝土脆性大，易開裂；配合比中水灰比不適合，造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，形成裂縫；澆搗混凝土?xí)r振搗或插入不當(dāng)，影響混凝土的密實性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生；大體積混凝土澆筑時保溫工作不到位，引起內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度裂縫；現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不到位及現(xiàn)場模板拆除不當(dāng)，也會引起混凝土裂縫。

1.3土建工程結(jié)構(gòu)使用階段的正常檢測與維護(hù)不到位

變電站土建結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命與使用階段的檢測、維護(hù)和修理不能分割，為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中應(yīng)該進(jìn)行定期檢測和維護(hù)。過去因為規(guī)范對結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)相對較低，使得有一些已建好的工程中往往存在較多隱患，在使用過程中又缺乏應(yīng)有的例行檢測而導(dǎo)致失效。有些國家對于結(jié)構(gòu)的損壞可能導(dǎo)致公眾安全的建筑物，強制規(guī)定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人工的素質(zhì)相對較差，質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全，規(guī)范對結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。

1.4施工水平過低

根據(jù)我國現(xiàn)有的工程項目招投標(biāo)體制，高資質(zhì)中標(biāo)、低能力施工的現(xiàn)象越發(fā)常見，工程層層轉(zhuǎn)包，施工偷工減料，都是引起工程質(zhì)量嚴(yán)重不過關(guān)的主要因素。同時施工管理體制極不成熟，施工人員素質(zhì)較低，施工工器具不能物盡其用，工程建設(shè)過程缺乏法律約束，都將影響施工質(zhì)量。

2 土建設(shè)計中如何提高結(jié)構(gòu)安全性與耐久性

變電站的工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，已是當(dāng)前亟待采取措施應(yīng)對的重大問題。否則，變電站工程的正常使用功能和安全性將得不到有效的保證，我國的現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟會蒙受巨大損失，并將給生產(chǎn)和公眾生活帶來長期困擾。為了改善我國變電站土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性，就應(yīng)當(dāng)作出相應(yīng)的防治措施。下面從幾方面分析工程設(shè)計中如何提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

A 充分考慮各種荷載

一）自重、施工、風(fēng)雪，溫度等作用產(chǎn)生的荷載

二）某些混凝土結(jié)構(gòu)因開發(fā)商或設(shè)計者過分強調(diào)利潤而采用模糊不準(zhǔn)確的計算模式，降低合理的安全系數(shù)，導(dǎo)致鋼筋配置偏少，使混凝土結(jié)構(gòu)開裂。因此，在設(shè)計中必須使用合理的安全系數(shù)和嚴(yán)格的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

B 設(shè)計合理的混凝土結(jié)構(gòu)體系安全有效的傳遞，以精確的理論計算或完善的試驗結(jié)果作為前提保證。配置完善的受力鋼筋骨架，不但進(jìn)行強度和剛度計算還應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗算，避免因結(jié)構(gòu)開裂或裂縫寬度超出限值而使鋼筋受侵蝕。

C 采取合理的構(gòu)造措施。設(shè)置合理的構(gòu)造系統(tǒng)，必要的構(gòu)造鋼筋，采用有利于結(jié)構(gòu)耐久性的最小配筋率，配置限裂鋼筋。消除不合理的約束因素，合理設(shè)置變形縫或后澆帶。

D 對特殊環(huán)境中的混凝土，準(zhǔn)確計算配合比。應(yīng)通過計算和實驗給出較為準(zhǔn)確合理的配合比，努力提高混凝土的抗拉強度。

E 完善施工圖。在施工圖中，應(yīng)詳細(xì)寫明混凝土結(jié)構(gòu)的特點和施工注意事項，對施工單位提出具體的技術(shù)要求，以保證工程質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要高度重視工程的安全性和耐久性，在設(shè)計說明中明確土建工程的設(shè)計應(yīng)有最低使用壽命的要求。

F土建工程使用過程中的安全性，應(yīng)有定期的檢測和正常維護(hù)修理加以保證。合理設(shè)置土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險后果、資源供給乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國經(jīng)濟形勢巨大的變化，有必要重新審視現(xiàn)行土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)。

3 變電站土建安全性與耐久性施工設(shè)計

對初步設(shè)計審查確定的方案，按現(xiàn)行的規(guī)范及規(guī)程或國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備的訂貨尺寸，先局部后整體調(diào)整，調(diào)整原則不得超出初步設(shè)計確定原則。所有尺寸確定無誤后，對初步設(shè)計估算的各建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行詳細(xì)計算和經(jīng)濟比較，應(yīng)按照因地制宜，就地取材原則。采用先進(jìn)的技術(shù)工藝和合理的斷面，選用地方的材料，減少不必要的運輸費用。根據(jù)地質(zhì)詳堪資料合理處理基礎(chǔ)，一般基礎(chǔ)埋深要求達(dá)到2.0米左右，超深不足3米不采用樁基礎(chǔ)。

（一）總平面及豎向布置

總平面布置一般按初步確定原則，無須大調(diào)整，局部可以壓縮小部分的調(diào)整，主要針對豎向布置調(diào)整，使確定標(biāo)高最優(yōu)，達(dá)到場平工程量最小，擋土墻和護(hù)坡量最小。

（二）擋土墻及邊坡

根據(jù)施工設(shè)計場地合理計算高度，確定合適的擋土墻斷面和邊坡斷面，擋土墻和邊坡設(shè)計應(yīng)充分利用地質(zhì)資料。對逆坡地質(zhì)情況可以簡單處理。對于順坡地質(zhì)情況可以考慮護(hù)坡與擋土結(jié)合的方式。填方區(qū)擋土墻根據(jù)地基承載力情況，確定擋土墻材料和斷面形式，地基承載力較差的地區(qū)，宜把基礎(chǔ)放大，減少基礎(chǔ)埋置深度。高度大于8米以上采用扶壁式擋土墻，基礎(chǔ)盡量利用天然地基。

（三）建筑結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，滿足立面和使用功能，減少不必要附屬建筑面積，根據(jù)設(shè)備的運行要求減小跨度壓縮層高。滿足規(guī)范要求同時，盡量采用磚混結(jié)構(gòu)，減少鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。室外配電裝置計算滿足規(guī)范原則時盡量采用成型預(yù)制鋼筋混凝土環(huán)形桿。

4 結(jié)束語

總之，在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與耐久性的研究過程中，一定要運用新的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)耐久性的理論研究，適當(dāng)提高土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和耐久性，這樣才能夠提高變電站土建工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，更好的適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要。

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