關(guān)于變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)要點(diǎn)研究

鄧永強(qiáng)

摘要：在我國(guó)變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，為此，本文作者主要對(duì)變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹，同時(shí)對(duì)變電站鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的幾種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：變電站；建筑結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)；節(jié)點(diǎn)；設(shè)計(jì)

1.變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的基礎(chǔ)型式有擴(kuò)展基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。根據(jù)不同的地基情況采用不同的基礎(chǔ)型式。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好時(shí)，可考慮采用條形基礎(chǔ)；若軟弱土層較厚和埋置較深時(shí)，可考慮采用樁基礎(chǔ)，常用的樁基礎(chǔ)型式有預(yù)制樁基礎(chǔ)和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

通過(guò)大量的工程實(shí)踐，我們逐漸的認(rèn)識(shí)到地基處理的重要性。一味的追求加大基礎(chǔ)斷面，加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和上部結(jié)構(gòu)的整體剛度，最終結(jié)果往往并不理想，由于過(guò)大的、不均勻的地基變形，導(dǎo)致基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題的工程實(shí)例屢見(jiàn)不鮮。所以地基處理方案的確定是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。

常用的地基處理方法有：換土法、灰砂樁法（包括灰砂碎石樁、石灰粉煤灰樁）、振沖碎石樁法、水泥土樁法、水泥旋噴樁法、混凝土灌注樁法等。大部分地基處理效果較好，但也有的地基處理不好的，主要是處理方案存在問(wèn)題，如有的地基軟土層較深，采用換土法的，土方量較大，過(guò)深的土層夯實(shí)，質(zhì)量難以保證；有的軟弱土層埋深較淺，可采用灰砂樁的，卻采用了振沖碎石樁，雖然地基承載力提高較多，但造價(jià)也增加較多等。地基處理方法較多，但各有其適用條件和使用范圍，不可濫用，否則技術(shù)上不合理，且達(dá)不到預(yù)期的效果。

當(dāng)基礎(chǔ)底下有較薄的雜填土等軟土層，且軟土層下為承載力較高的土層時(shí)，可采用換土法。當(dāng)基底下有7～8m軟弱土層且中夾淤泥層時(shí)，可采用混凝土灌注樁，但造價(jià)較高；若只有5m左右深度時(shí)可采用干振碎石樁復(fù)合地基，其造價(jià)較低，處理后的地基承載力同樣可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。所以地基處理方案的選擇至關(guān)重要，既要在技術(shù)上先進(jìn)合理，又要比較經(jīng)濟(jì)，降低工程造價(jià)，這樣的才是最佳處理方案。

1.2 柱的設(shè)計(jì)

框架柱使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25，縱向受力鋼筋直徑不宜小于12 mm，全部縱向受力鋼筋的配筋不宜大于5%；箍筋直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋最大直徑的1/4，且不應(yīng)小于6 mm。

截面尺寸不宜小于350 mm×350 mm，以保證梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段長(zhǎng)度滿足相關(guān)要求。柱宜采用高強(qiáng)度混凝土來(lái)應(yīng)對(duì)軸壓比的制約，應(yīng)減小斷面尺寸。

應(yīng)避免柱過(guò)短，短柱的箍筋應(yīng)采取全高加密，短柱的縱筋不應(yīng)過(guò)大。由于豎向地震的影響，對(duì)柱的軸壓比和配筋應(yīng)多一些考慮。獨(dú)立柱的上面或中部有挑梁時(shí)，應(yīng)限制挑梁的長(zhǎng)度。

1.3 梁的設(shè)計(jì)

梁的高寬比一般采用：矩形梁為2.0～3.5，T行梁為2.5～3.5。梁的截面高度不大于800mm時(shí)取50mm的倍數(shù)，大于800mm時(shí)取100mm的倍數(shù)；主梁截面寬度不應(yīng)小于200mm，次梁的不應(yīng)小于150mm。梁使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25。

對(duì)于縱向受力鋼筋，當(dāng)梁高不小于300mm時(shí)，直徑不應(yīng)小于10mm；當(dāng)梁高小于300mm時(shí)，直徑不應(yīng)小于8mm。當(dāng)梁端按簡(jiǎn)支計(jì)算但實(shí)際受到部分約束時(shí)，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計(jì)算所需截面面積的1/4，且不應(yīng)少于2根。對(duì)于架立鋼筋，當(dāng)梁的跨度小于4m時(shí)，直徑不宜小于8mm，；當(dāng)梁跨度為4m～6m時(shí)，直徑不應(yīng)小于10mm；當(dāng)梁跨度為6m時(shí)，直徑不應(yīng)小于12mm。梁箍筋直徑一般采用8mm及以上，間距一般為200mm，加密部分為100mm。梁的腹板高度不小于450mm時(shí)，在其兩側(cè)應(yīng)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，鋼筋間距不宜大于200mm。

1.4 板的設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆板的配筋，盡量用二級(jí)鋼，其直徑不宜小于8mm，直徑不小于12的受力鋼筋，除吊鉤外，一律不應(yīng)采用一級(jí)鋼。板中受力鋼筋的間距，當(dāng)板厚不大于150mm時(shí)不宜大于200mm；當(dāng)板厚大于150mm時(shí)不宜大于板厚的1.5倍，且不宜大于250mm。

板上下鋼筋的分布間距大小應(yīng)盡量相同；可采用不同的鋼筋直徑，但直徑種類宜少不宜多。在樓板角落，宜沿兩個(gè)方向正交、斜交平行或放射狀布置附加鋼筋。結(jié)構(gòu)頂層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓板，一方面有助于防水，另一方面能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)物的整體性，從而保證裝飾性挑檐的穩(wěn)定。目前，框架結(jié)構(gòu)一般采用輕質(zhì)隔墻做填充墻，過(guò)梁采用現(xiàn)澆梁帶。當(dāng)柱或構(gòu)造柱與過(guò)梁相接時(shí)，過(guò)梁應(yīng)現(xiàn)澆，柱應(yīng)甩筋。對(duì)于主控室、通信室等房間，由于電纜較多，結(jié)構(gòu)樓板下沉，建筑完成地面采用活動(dòng)地板。

1.5 樓梯的設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑圖對(duì)樓梯的布置，確定樓梯的結(jié)構(gòu)型式，一般采用的有板式和梁式兩種基本型式。

梁式樓梯跨步板可按一個(gè)踏步作為計(jì)算單元，作縱向簡(jiǎn)支計(jì)算，板的折算高度可取梯形截面的平均高度。

梯段斜梁（板）：梁式樓梯的梯段、斜梁一般按簡(jiǎn)支計(jì)算；板式樓梯的斜梁考慮其支座對(duì)梯段的嵌固影響，計(jì)算時(shí)跨中及支座彎矩可近似取為1/10ql2。

平臺(tái)板與平臺(tái)梁：平臺(tái)板為單向板，計(jì)算彎矩可取1/8ql2或1/10ql2，視支座嵌固影響而定，平臺(tái)梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

梯板厚度應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。當(dāng)板式樓梯跨度大于5m時(shí)，撓度不容易滿足，應(yīng)注明加大反拱或增大配筋。當(dāng)休息平臺(tái)板是懸挑板時(shí)，梯段板內(nèi)負(fù)筋不應(yīng)小于休息平臺(tái)板的上筋，梯段板內(nèi)負(fù)筋的長(zhǎng)度也應(yīng)大于平臺(tái)板筋。樓層處休息平臺(tái)板的配筋應(yīng)與樓層板統(tǒng)一考慮配筋，主要是板的負(fù)筋。

2. 變電站鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1 采用空間分析程序計(jì)算內(nèi)力

隨著科技的進(jìn)步，出現(xiàn)了不少可以計(jì)算和分析內(nèi)力的軟件。例如美國(guó)REI公司開發(fā)的STADD/CHINA2000空間結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)程序，利用該程序?qū)?gòu)架柱進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和分析，能夠更加接近構(gòu)架的實(shí)際受力情況，有利于縮短設(shè)計(jì)周期。也可采用東北電力設(shè)計(jì)院編制的構(gòu)架計(jì)算軟件（SST）進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析桿件內(nèi)力。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，變電站供電區(qū)域廣泛，對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行具有重要作用。在對(duì)變電站的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合變電站自身的特性及其所處環(huán)境，考慮結(jié)構(gòu)耐久性與防火、抗震等要求，從框架結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)、梁柱設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的框架結(jié)構(gòu)體系。

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