探討變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性

王濤

摘要：變電站的結(jié)構(gòu)安全性和耐久性是變電站建設(shè)中重要的考核指標(biāo)，本文針對這兩個方面進(jìn)行土建設(shè)計方面的詳細(xì)分析，針對相應(yīng)的問題進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：變電站土建設(shè)計；結(jié)構(gòu)安全性；耐久性

無論對于變電站的使用者還是設(shè)計者，變電站的結(jié)構(gòu)安全性和耐久性都是具有重要意義的，不僅關(guān)系到基礎(chǔ)設(shè)施的投資，還要關(guān)系到設(shè)施的經(jīng)濟(jì)與安全性的匹配問題。因此，設(shè)計人員高度重視土建設(shè)計的安全性與持久性非常必要。

一、土建結(jié)構(gòu)安全性分析

結(jié)構(gòu)的安全性是指在各種作用下防止結(jié)構(gòu)遭到破壞和倒塌，使得人員受到保護(hù)不受傷害的能力。其主要取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工水平的高低來決定的，正確使用結(jié)構(gòu)也是一個重要影響因素。結(jié)構(gòu)的安全性在土建結(jié)構(gòu)工程主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）、結(jié)構(gòu)的整體牢固性

土建工程的整體牢固性是其安全性的體現(xiàn)，牢固性就是指在遭受局部破壞后，不會有大范圍的連續(xù)破壞，使得其能力遭受破壞。

（二）、構(gòu)件承受能力的安全性

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全相關(guān)因素有兩個，一個是具有承載較大的載荷規(guī)范，例如樓板的承受活載荷各國標(biāo)準(zhǔn)不同，我國的為1.5KPA，美國為2.4KPA，其將荷載標(biāo)準(zhǔn)值放大為一個細(xì)數(shù)，用以計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際載荷作用。另一個是對材料強(qiáng)度分項系數(shù)與載荷分項系數(shù)實際大小進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)范。具體用量值可以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的安全情況。

（三）、結(jié)構(gòu)的安全耐久性

我國長期以來較為重視土建結(jié)構(gòu)中混凝土腐蝕鋼筋造成的安全事故，把重點放在了負(fù)荷作用下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求上了，極易忽視結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水平的設(shè)計上，因此有必要將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全耐久性進(jìn)行深入分析，重視這一問題。

二、土建工程的耐久性分析

土建結(jié)構(gòu)的耐久性是工程使用期內(nèi)保證正常結(jié)構(gòu)功能的一項重要能力，其與工程的使用年限具有重要聯(lián)系。我們說的正常功能是結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，這體現(xiàn)在適用性上最為明顯。我們一直認(rèn)為混凝土結(jié)構(gòu)可以長久的使用，但是隨著時間的推移，發(fā)現(xiàn)了一些影響工程損害的因素的情況。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，我國的建筑一般在30左右就需要進(jìn)行大修，而且很多不到20年，公共建筑及民用建筑由于使用的環(huán)境較好，在維護(hù)得當(dāng)?shù)那闆r下可以使用50年[1]。

三、常見的變電站土建結(jié)構(gòu)安全性與耐久性問題分析

（一）、裂縫產(chǎn)生

1、產(chǎn)生裂縫的原因較多，在混凝土結(jié)構(gòu)上的裂縫一般都是由于顆粒級配不良；骨科含沙量太大；涉及強(qiáng)度等級太高；外加劑選擇有誤等因素導(dǎo)致的，這些在施工操作中的失誤都是造成結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的潛在因素。

2、溫差導(dǎo)致的裂縫

溫差裂縫主要分布在繼電室等磚混結(jié)構(gòu)內(nèi)，裂縫主要分布在建筑物四周屋檐下部的縱橫墻面上，一般為水平裂縫，裂縫也可能出現(xiàn)在窗戶的上下部位，一些高壓配電室的磚混結(jié)構(gòu)里，其裂縫則分布在屋檐下部的縱橫墻面，也是主要是水平裂縫。溫差裂縫一般較小，是一種相對穩(wěn)定的裂縫，溫度變化后，磚墻體與混凝土的膨脹度有所不同，導(dǎo)致了內(nèi)部應(yīng)力超過了抗壓張力，最終形成了溫差裂縫。

（二）、混凝土質(zhì)量不合格

混凝土的檢測指標(biāo)往往相對過于單一，導(dǎo)致了水泥細(xì)度過分增加，礦物成分的比例被改變，這對于混凝土的耐久性有著較大影響，大大削弱了其耐久性。對于水泥的檢測，即使有較高的強(qiáng)度，沒有耐久度，也要視為不合格。

（三）、變電站土建工程缺乏檢修與維護(hù)

變電站投入使用后，需要定期的對土建工程進(jìn)行維護(hù)和檢修，這與工程的安全性和耐久性具有重要作用。只有進(jìn)行定期的檢修與維護(hù)，一些土建工程的安全性和耐久性才能得到保障。當(dāng)前的問題是，由于我國土建結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性的水平較低，一些土建工程產(chǎn)期以來存在較多的安全隱患，沒有有效手段進(jìn)行隱患的排除，導(dǎo)致工程失去效能。所以，在一些公共建筑必須進(jìn)行定期檢修，以排除發(fā)生公共安全事件的可能。一些建筑諸如外墻部件等，由于其極易發(fā)生墜落傷人，所以需要定期進(jìn)行強(qiáng)制檢測。我國的施工隊伍人員素質(zhì)差，缺乏相關(guān)的安全制度，對于建筑結(jié)構(gòu)耐久性的要求也不高，所以存在較多的安全隱患。所以加強(qiáng)建筑檢測的法律健全對于加強(qiáng)建筑質(zhì)量具有重要作用。

四、變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性和耐久性提高措施分析

（一）、合理設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)體系

安全在混凝土結(jié)構(gòu)體系中有效傳遞，進(jìn)行相應(yīng)的試驗驗證并通過精確的計算做保障。在受力鋼筋骨架的配置上要計算其強(qiáng)度與剛度，而且在裂縫寬度的計算也要同時進(jìn)行，防止鋼筋由于受到裂縫開裂導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

（二）、設(shè)置合理的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計安全水準(zhǔn)，工程失效產(chǎn)生的風(fēng)險要提前進(jìn)行考慮，資源供給以及人民群眾的意愿要充分考慮，這些因素對于合理設(shè)置土建結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)有重要意義。同時，進(jìn)行定期的檢測維護(hù)來保障土建工程使用的安全。

（三）、合理的構(gòu)造措施。構(gòu)造系統(tǒng)要合理設(shè)置，構(gòu)造鋼筋需要以最小配筋率來保障結(jié)構(gòu)的耐久性，限裂鋼筋要合理配置。不合理的約束及時消除，后澆帶或變形縫要合理配置。

（四）、土建工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要高度重視工程的安全性與耐久性，具體設(shè)計說明中明確土建工程設(shè)計應(yīng)該有最低使用壽命的基本考慮[2]。

（五）、考慮各種負(fù)荷作用

1、外界環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)荷，如自重、風(fēng)雪和溫度作用產(chǎn)生的載荷。

2、過分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)利益，導(dǎo)致將計算模式的合理安全系數(shù)降低，配置降低導(dǎo)致鋼筋的設(shè)置不合理，出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象嚴(yán)重。所以依據(jù)嚴(yán)格合理的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是必要的。

（六）、施工圖要全面

在進(jìn)行施工前要認(rèn)真分析施工圖，詳細(xì)的了解施工圖的具體要求和特點，施工圖要向施工單位提出嚴(yán)格的具體技術(shù)要求，以確保施工工程的質(zhì)量要求。

（七）、計算配合比要準(zhǔn)確

混凝土的配合比要經(jīng)過精確計算，詳細(xì)的進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的計算來提高要求，專門應(yīng)對特殊環(huán)境下的混凝土施工。

五、變電站土建工程安全性與耐久性的具體設(shè)計

根據(jù)國家相關(guān)的制度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審核初步設(shè)計， 調(diào)整要遵循局部到整體的原則，調(diào)整原則不能超過進(jìn)行初步設(shè)計時定的原則。設(shè)計確定尺寸后要進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)計算，以提出經(jīng)濟(jì)性的選擇，這是一個進(jìn)行就地取材和因地制宜的原則。通過進(jìn)行材料及技術(shù)手段的選擇，來盡可能的降低施工費用。合理的處理土建工程的基礎(chǔ)是非常必要的，一般基礎(chǔ)埋深要達(dá)到兩米以上，不足三米不需要樁基。

（一）、總平面及豎向布置

按照初步確定原則進(jìn)行總平面的設(shè)置，且進(jìn)行大范圍的調(diào)整是沒有必要的， 進(jìn)行壓縮小部分調(diào)整來進(jìn)行局部調(diào)整。進(jìn)行總平面的調(diào)整是針對豎向布置的調(diào)整，以獲得最優(yōu)標(biāo)高，減小場平工程量及其他工程量。

（二）、擋土坡及邊坡

合理的計算高度就要根據(jù)設(shè)計場地來進(jìn)行，將擋土墻的斷面及邊坡斷面確定何時的高度。通過地質(zhì)資料來設(shè)計擋土坡及邊坡，護(hù)坡與擋土相結(jié)合的方式一般用于順坡地質(zhì)，逆坡則僅需要進(jìn)行簡單的處理即可。

（三）、建筑結(jié)構(gòu)

建筑設(shè)計要盡量融合周圍環(huán)境，與之協(xié)調(diào)，在滿足功能要求及立面的情況下，盡量減少附屬建筑設(shè)施。只要能滿足要求，就可以盡量減少鋼筋混凝土的施工，用磚混結(jié)構(gòu)來代替，配電裝置盡量在滿足要求的同時利用成型預(yù)制鋼筋混凝土環(huán)形桿。

六、小結(jié)

本文針對變電站土建設(shè)計的安全性和耐久性進(jìn)行了詳細(xì)分析，這個問題長期以來就是設(shè)計人員困擾的問題，通過分析在施工中易產(chǎn)生的問題，提出相關(guān)措施用以應(yīng)對，理論結(jié)合實際，促使變電站土建設(shè)計能夠達(dá)到要求的安全性與耐久性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鋼，變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，生產(chǎn)與安全技術(shù)，2012.NO. 23

[2] 肖茂杰，變電站土建設(shè)計中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性探討[J].電力技術(shù)資訊，2013年9月