變電站建筑抗震及抗震加固設(shè)計(jì)探討

中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司 吉林長(zhǎng)春 130021

摘要：變電站的抗震性能、穩(wěn)固性能是保障變電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此文本結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)論述了220KV變電站抗震設(shè)計(jì)的概念，介紹了變電站抗震措施以及對(duì)為未做抗震設(shè)計(jì)的變電站提出了加固措施的方法建議。

關(guān)鍵詞：變電站；建筑抗震；抗震加固設(shè)計(jì)

1 對(duì)于變電站主控配電室的抗震設(shè)計(jì)

變電站的抗震設(shè)計(jì)主要由三部分組成，第一部分是抗震理論設(shè)計(jì)，第二部分是抗震計(jì)算，第三部分是抗震設(shè)防的措施。

1.1抗震理論設(shè)計(jì)

1.1.1建筑結(jié)構(gòu)體系布置

在建筑結(jié)構(gòu)布局時(shí)，首先應(yīng)該選用采用橫墻承重結(jié)構(gòu)。有些220KV變電站的配電室長(zhǎng)度較長(zhǎng)，橫墻相對(duì)較少，對(duì)于這種情況就需要我們專門考慮。為了更好的滿足抗震要求，一般來(lái)說(shuō)采用的是框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中墻體不作為承重墻，只作為填充墻。此外，要想達(dá)到最大的抗震效果，所有的建筑結(jié)構(gòu)都應(yīng)保持一致，采用同一種結(jié)構(gòu)類型，不能為了降低建設(shè)成本而采用不同的結(jié)構(gòu)類型。例如，配電室應(yīng)該和其附屬的建筑物合在一起，而且應(yīng)該采用統(tǒng)一的框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)配電室與附屬建筑物的層高應(yīng)該不同，前者的層高保持在4.5米左右，后者的層高應(yīng)該保持在3米左右。

1.1.2建筑的平面及立面布置

建筑的平面的布局應(yīng)該保持規(guī)則性與對(duì)稱性，建筑平面的形狀應(yīng)該具有較好的穩(wěn)定性。此外，建筑的立面同樣應(yīng)該保持協(xié)調(diào)與規(guī)則。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度應(yīng)該保持均勻變化，最好不要出現(xiàn)突變；墻體的垂直布局應(yīng)該保持連貫，皮面出現(xiàn)剛度的突變；墻體的材料強(qiáng)度應(yīng)該保持不變或者自下而上依次遞減，切記不能出現(xiàn)剛度導(dǎo)致的情況。當(dāng)220KV變電站為戶內(nèi)時(shí)，因?yàn)槭艿?20KV變電站自身功能與場(chǎng)地的限制，平面布局往往呈現(xiàn)出不規(guī)則的情況。因此要想滿足一定的抗震要求，就需要我們?cè)?20KV變電站不規(guī)則的地方設(shè)置沉降縫，用沉降縫將不規(guī)則的建筑劃分成許多規(guī)則的建筑單元。220KV變電站在自身功能的影響下建筑物的層高變化較大，墻體也會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的情況，這是就需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)是時(shí)針對(duì)層高較高的地方加設(shè)層間梁，這樣就保證了剛度的上下一致。

1.2建筑抗震計(jì)算

建筑物抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是建筑物的抗震計(jì)算。對(duì)于傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它的一般采用底部剪力法進(jìn)行抗震計(jì)算。當(dāng)前，我國(guó)的大部分設(shè)計(jì)院所已經(jīng)通過(guò)PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件來(lái)對(duì)建筑物進(jìn)行抗震計(jì)算，在運(yùn)用軟件進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，要確保計(jì)算中的數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確，否則計(jì)算得到的結(jié)果將會(huì)與實(shí)際情況之間存在較大的差異。

1.3抗震設(shè)防措施

進(jìn)行建筑物抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確保設(shè)計(jì)滿足國(guó)家出臺(tái)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。除此之外，筆者根據(jù)自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，提出了一些設(shè)計(jì)建議。

（1）在220KV變電站自身功能與成本的影響下，配電室與其附屬建筑之間常常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)層的狀況，這是就要采用磚混結(jié)構(gòu)。當(dāng)分開布局時(shí)，他們之間的縫隙寬度要滿足規(guī)定的抗震要求。當(dāng)配電室與其附屬建筑沒(méi)有分開布局、公用一面墻時(shí)，就需要我們?cè)趬χ械目鐦前逄幵O(shè)置圈梁。

（2）當(dāng)磚混結(jié)構(gòu)窗間墻的最小寬度與橫墻之間的間距不滿足規(guī)定的要求是，就需要我們計(jì)算出平面外的抗彎強(qiáng)度的大小，然后依據(jù)數(shù)據(jù)加設(shè)壁柱。

（3）在建設(shè)過(guò)程中，有時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需要需留較大的洞口。當(dāng)采用的是混轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要在洞口的兩側(cè)加設(shè)壁柱，同時(shí)在窗臺(tái)板下架設(shè)圈梁，以此來(lái)保障墻體的剛度。當(dāng)采用的是框架結(jié)構(gòu)時(shí)，墻體上的洞口也應(yīng)滿足抗震要求，如果留洞較大時(shí)，窗間墻卻很小時(shí)，就需要我們?cè)诹鞫吹膬蓚?cè)架設(shè)構(gòu)造柱，保障上下梁的可靠連接。

（4）一般情況下，磚混結(jié)構(gòu)的220KV變電站應(yīng)該在梁下加設(shè)構(gòu)造柱，如果實(shí)際需求中不用設(shè)置構(gòu)造柱，也應(yīng)在梁下設(shè)置梁墊，同時(shí)梁墊與墻體之間應(yīng)該有可靠的拉結(jié)。

（5）較大的梁很容易受地震的影響而出現(xiàn)跨中垂直裂紋，為避免出現(xiàn)這種情況，就需要沃恩按照特定的情況去驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度的大小。當(dāng)?shù)卣鹆ψ饔迷诹荷蠒r(shí)，改變了它原來(lái)的正常受力，這時(shí)會(huì)使原來(lái)的下部受彎變?yōu)樯喜渴軓潱虼藨?yīng)該為梁配置受拉鋼筋，減輕地震對(duì)于梁的破壞。此外，地震發(fā)生時(shí)，大梁會(huì)由于抗扭強(qiáng)度不夠而遭到破壞，因此在設(shè)計(jì)是也要多加注意。

（6）對(duì)于框架柱的布置以及鋼筋的配備都必須滿足抗震要求。在一般情況下，由于框架柱只承擔(dān)垂直方向上的力，同時(shí)混凝土本身的抗壓性很高，這時(shí)框架柱只需配備較少的鋼筋。當(dāng)考慮到地震力的作用時(shí)，就需要對(duì)框架柱進(jìn)行抗剪、抗扭計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)給框架柱配置相應(yīng)的鋼筋。對(duì)于框架柱的布局也有嚴(yán)格的要求，各個(gè)框架柱之間的間距不能太小，同時(shí)框架柱應(yīng)該保持均勻分布。在地震發(fā)生時(shí)，建筑物的四個(gè)角柱會(huì)最先遭到破壞，因此在布置是應(yīng)該加上這四個(gè)框架柱的強(qiáng)度。

2 對(duì)已有建筑物抗震加固設(shè)計(jì)的建議

改革開放以前由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，但是為了盡快上人民用上電，當(dāng)時(shí)加設(shè)的220KV變電站中有很多沒(méi)有考慮抗震設(shè)防。如今，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平得到了較大的提高，為保證電力的穩(wěn)定供應(yīng)，需要對(duì)未進(jìn)行抗震設(shè)防的220KV變電站進(jìn)行加固設(shè)防。這些220KV變電站由于處的情況不同，所以需要針對(duì)不同情況進(jìn)行制定不同的加固方案。

（1）先前建造的220KV變電站絕大部分都是磚混結(jié)構(gòu)，同時(shí)這些220KV變電站既沒(méi)有設(shè)置構(gòu)造柱也沒(méi)有設(shè)置拉梁。對(duì)于這種情況，我們需要在原有的220KV變電站的外墻上增設(shè)混凝柱，同時(shí)在相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置拉梁，拉梁的一般設(shè)置三道，分為上部、下部及中部，且要保持與原有墻體的可靠拉結(jié)，即將在構(gòu)造柱與拉梁對(duì)應(yīng)的墻體上植筋，把鋼筋深入到新加設(shè)的構(gòu)造柱與拉梁中，是原有墻體與梁柱融為一個(gè)整體。通過(guò)這些措施可以有效的提高房屋的整體性、牢固性以及抗震能力。同時(shí)由于提高了220KV變電站的整體性，進(jìn)而依舊增加了220KV變電站抗變形的能力。

（2）用鋼筋網(wǎng)與混凝土加強(qiáng)原有墻體，并把植入的墻體的鋼筋與鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接，以此來(lái)提高原有墻體的承載力和變形能力，也就是所謂的提高原有墻體的抗剪能力。

（3）原有的220KV變電站的配電室一般都存在跨度大、橫墻少的特點(diǎn)，這時(shí)就需要我們通過(guò)在外縱墻間設(shè)置鋼筋拉桿來(lái)提高墻體的抗震能力以及整體性。

（4）配電室的梁下沒(méi)有設(shè)置構(gòu)造柱，這就使得墻體的局部抗壓強(qiáng)度存在不足。對(duì)于這種情況，我們需要在梁下加設(shè)混凝土壁柱，同時(shí)與外側(cè)新加混凝土進(jìn)行拉接，提高梁下墻體的抗震能力。

（5）原有220KV變電站一般都是預(yù)制板屋頂，這種屋頂不僅抗震性能差而且保溫性以及防水性都不能滿足現(xiàn)有的實(shí)際要求。針對(duì)這種情況，我們需要將原有的保溫層及防水層拆掉，重新鋪設(shè)鋼筋澆層，提高穩(wěn)定的整體剛度。

（6）先前的220KV變電站的基礎(chǔ)一般為毛石基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)沒(méi)有進(jìn)行地基的處理。這是就需要我們?cè)谠谢A(chǔ)上內(nèi)外加現(xiàn)澆鋼混凝土彈性帶，提高原有基礎(chǔ)的整體性。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電力的廣泛應(yīng)用，國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人民的日常生活，已經(jīng)離不開電，220KV變電站作為電力供應(yīng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)，就需要220KV變電站穩(wěn)定運(yùn)行。要保障220KV變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，加強(qiáng)220KV變電站的抗震性是一個(gè)重要的方面。我們既要加強(qiáng)新建220KV變電站的抗震設(shè)防也要加強(qiáng)原有220KV變電站的加固，只有這樣才能提高220KV變電站抗震性以及穩(wěn)定性，保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李珠，岳俊峰，石峰等.既有建筑抗震加固與節(jié)能改造一體化技術(shù)[J].施工技術(shù)，2009，38（5）.

[2]張熙光，王駿孫，劉惠珊.建筑抗震鑒定加固手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.