電力建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)策研究

韋娜

摘要：在設(shè)計(jì)電力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)殡娏ㄖㄔO(shè)投資大而且自身具有一定的特殊性，所以對(duì)其結(jié)構(gòu)的功能性與安全性要求也比較高。最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案可以使電力建筑結(jié)構(gòu)的性能、性價(jià)比以及效益等都得到提高。本文主要以變電站中電力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化為切入點(diǎn)，對(duì)電力建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討及研究。

關(guān)鍵詞：變電站；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1 電力建筑結(jié)構(gòu)體系

電力建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性、經(jīng)濟(jì)性與施工都有直接影響，應(yīng)根據(jù)環(huán)境本身的實(shí)際情況，施工條件以及資金情況等因素，合理的確定應(yīng)使用的結(jié)構(gòu)形式。一般使用混合結(jié)構(gòu)、框架和框架—混合組合結(jié)構(gòu)三種。

1.1 混合結(jié)構(gòu)

混合結(jié)構(gòu)指的是屋頂、樓頂?shù)人匠兄亟Y(jié)構(gòu)使用混凝土鋼筋等材料，而墻體等豎向承重結(jié)構(gòu)則使用砌體材料。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的豎向荷載能力，并且取材容易，易于施工。缺點(diǎn)是抗拉、抗彎以及抗震能力差，而且平面布置不靈活。

1.2 框架

框架結(jié)構(gòu)體系是指用梁柱剛接組成的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要靈活布置，柱高尺寸根據(jù)需要可以隨意取用，平面布置也比較靈活，可以很好地滿足使用要求與生產(chǎn)工藝。并且其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗震能力都是混合結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的，其豎向荷載能力也很強(qiáng)。

1.3 框架—混合聯(lián)合結(jié)構(gòu)

因?yàn)榛旌辖Y(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以出現(xiàn)了另一種框架—混合聯(lián)合結(jié)構(gòu)。其根據(jù)環(huán)境資金等限制結(jié)合兩種結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)，從而得到最理想的建筑結(jié)構(gòu)。

2 變電站電力建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 選址

因?yàn)樽冸娬驹趪?guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中都處于很重到的地位，所以其選址應(yīng)尤其重視。首先應(yīng)明確電站的負(fù)荷中心，初步在電站負(fù)荷中心確定幾個(gè)選址方案。因?yàn)榫€路的造價(jià)昂貴，甚至高于變電站本身造價(jià)，而且線路中還有網(wǎng)損所以變電站應(yīng)靠近電站負(fù)荷中心。在選定的幾個(gè)方案中，排除處于滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶以及容易發(fā)生滾石的地方，并考慮周圍是否有無(wú)墓地以及礦藏的影響。在剩余的方案中選取征用耕地較少且交通便利的的最優(yōu)位置。

2.2 初步設(shè)計(jì)

在得到土地選址審批后，就開(kāi)始了初步設(shè)計(jì)階段。該階段應(yīng)根據(jù)征用的土地對(duì)總平面設(shè)計(jì)，排水處理以及地基處理的具體設(shè)計(jì)提出2～3個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，從中選取最好的方案。

總平面布置時(shí)要對(duì)以確定的建筑物進(jìn)行合理布局，盡量合并公共設(shè)施，合理設(shè)計(jì)道路減少其占地面積。在可行的情況下盡量緊湊建筑，如電容器室與配電室呈一字型建造時(shí)可以取消消防間距。控制室、配電室意見(jiàn)電容器室建在同一建筑中可以減少占地，而且不需要考慮消防間距。為減少不必要的施工量，在豎向布置時(shí)應(yīng)盡量利用原有地形，根據(jù)地形選擇階梯型或者平坡式布置。階梯型兩平面盡量保持在3.5米之內(nèi)，此距離有以滿足道路連接。平坡式則應(yīng)盡量依據(jù)原有地形，但坡度不小于5%。擋土墻的高度低于6米屬于經(jīng)濟(jì)型，高于8米之后應(yīng)盡量采用鋼筋混凝土扶壁式結(jié)構(gòu)擋土墻。并且在挖填方量變動(dòng)不大時(shí)，擋土墻高度越小越好。高度大于7米時(shí)，比較適合使用邊坡，此時(shí)擋土墻斷面較大不經(jīng)濟(jì)。而開(kāi)挖高度小于6米時(shí)邊坡則不經(jīng)濟(jì)，此時(shí)若按1：1放邊坡會(huì)增加18m?/m，多增加6㎡/m的征地面積，還需要做護(hù)坡，所以此時(shí)做擋土墻較為實(shí)用。

2.3 場(chǎng)地綠化及硬化

為體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，場(chǎng)地綠化和硬化是必不可少的。早期的設(shè)計(jì)中，受到經(jīng)濟(jì)等方面影響硬化材料多為混凝土硬化或者粘土磚鋪砌。粘土磚鋪砌非常受環(huán)境影響，水位較高的，并且土壤堿化嚴(yán)重的地區(qū)，短期內(nèi)就會(huì)使粘土磚變酥，嚴(yán)重破壞了場(chǎng)地硬化，不利于開(kāi)展工作。而現(xiàn)在水泥磚的興起給場(chǎng)地硬化帶來(lái)了極大的便利，不僅像粘土磚一樣使用方便而且不受環(huán)境影響。而綠化時(shí)，變電站前區(qū)多用水泥磚鋪路硬化，路邊采用經(jīng)濟(jì)的綠籬，既美觀又能起到凈化空氣的作用。變電站內(nèi)則多采用200mm的碎石地坪，地坪下則使用3：7的灰土夯實(shí)，并保證其壓實(shí)系數(shù)不小于0.95.

2.4 施工圖設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)通過(guò)審核后，對(duì)于土建的建筑面積、平面布置、結(jié)構(gòu)選型、地基處理等都有了明確的方案意見(jiàn)。施工圖階段就是結(jié)合初步設(shè)計(jì)的審查結(jié)果和現(xiàn)行的過(guò)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，從局部到整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且設(shè)計(jì)前應(yīng)明確所有廠家的資料、原料尺寸以及電氣提資等。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的對(duì)策研究

3.1 站址方案的比較選擇

通過(guò)對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行全方面的比較，由專業(yè)人員進(jìn)行初步的評(píng)定選出最優(yōu)方案，并確立明確的、合理的、科學(xué)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合實(shí)際再確立備選方案，以備需要。最優(yōu)方案選定后還應(yīng)進(jìn)一步的進(jìn)行完善，然后確定最終方案。

3.2 主要結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化

建構(gòu)方案設(shè)計(jì)一般包含立面與平面的方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)、暖通風(fēng)及水工方案設(shè)計(jì)。考慮到變電站的重要程度以及所處位置的抗震強(qiáng)度，其主要建筑物使用鋼筋混凝土來(lái)建設(shè)，而支架以及構(gòu)架則使用鋼結(jié)構(gòu)。其平面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足兩個(gè)要求，美觀性以及各功能房間的空間性。其建筑基礎(chǔ)形式則需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選取。根據(jù)土質(zhì)情況選取天然地基處理、強(qiáng)夯處理或者灌注水泥土攪拌樁等方法，確保地基的承受能力。暖通風(fēng)設(shè)計(jì)則需要滿足消防與設(shè)備的運(yùn)行能力即可。

3.3 主建筑結(jié)構(gòu)的施工與抗震

我們應(yīng)從唐山地震以及汶川地震中西區(qū)教訓(xùn)，提高對(duì)變電站抗震設(shè)計(jì)的重視。對(duì)于已有建筑物應(yīng)進(jìn)行抗震加固，而將要新建的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要與以往存在的問(wèn)題采取一些有效措施。

建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力與地基時(shí)密不可分的，地基及場(chǎng)地條件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有著直接的影響。在場(chǎng)地選取時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離地震帶以及松軟土質(zhì)的地方。地基的處理時(shí)防震的根本方法，如在濕陷性地區(qū)采用墊層、打樁或者換土等方法，不可將未處理的濕陷性原土作為持力層。地基基礎(chǔ)與上部建筑結(jié)構(gòu)是協(xié)同工作的，在重視上部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)地基基礎(chǔ)的處理。

結(jié)構(gòu)選型時(shí)由建筑物的用途來(lái)決定的，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)明確傳力途徑以及計(jì)算簡(jiǎn)圖。增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)造的連接也能有效的增強(qiáng)抗震能力，同時(shí)，為避免因局部構(gòu)件損壞而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)體系中設(shè)計(jì)多道防線，并保證其具有良好的變形能力。

橫墻作為承擔(dān)水平震力的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照要求使用，并使其具有足夠的承載能力。屋蓋、樓蓋的作用是將水平震力傳遞給橫墻，當(dāng)橫墻之間的距離過(guò)大時(shí)，應(yīng)按空曠房屋計(jì)算，。水平圈梁也可以有效地增加房屋的整體性以及內(nèi)外墻的連接性。

擁有了正確的選址以及合理的抗震設(shè)計(jì)后，還有一個(gè)環(huán)節(jié)尤為重要。施工質(zhì)量的好壞不僅影響建筑的質(zhì)量，對(duì)抗震設(shè)計(jì)能否達(dá)到預(yù)期效果也有一定的影響。所以在施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)督，確保嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，并防止其偷工減料，保障建筑結(jié)構(gòu)能百分百的建造。

3.4 排水及消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

因?yàn)樽冸娬局猩钣盟约跋烙盟枨罅慷疾皇呛艽?，所以可以考慮市政供水。給水系統(tǒng)主要是生活和消防兩方面，盡量將其分開(kāi)設(shè)計(jì)。排水系統(tǒng)采用分流排放的方法即可。有一點(diǎn)值得注意，當(dāng)建筑物與建筑物之間、設(shè)備與建筑物之間以及設(shè)備與設(shè)備之間的距離不能達(dá)到消防規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使用防火墻以及防火窗等方法代替處理。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)變電站建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，大多可以參考應(yīng)用于其它電力建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。其排水、消防、抗震以及設(shè)計(jì)步驟都是相同的。雖然每個(gè)建筑的實(shí)際情況是千變?nèi)f化的，但是只要抓住設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，都可以達(dá)到預(yù)期的效果。在設(shè)計(jì)時(shí)要參考成功案例中的優(yōu)點(diǎn)，吸取失敗案例中的教訓(xùn)，不斷進(jìn)步，不斷創(chuàng)新才能得到最合適的方案。保證電力建筑的實(shí)用性以及安全性。

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