變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意問題分析

劉莉莎

摘 要：本文結(jié)合工作實(shí)踐，著重從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、框架梁設(shè)計(jì)、框架柱設(shè)計(jì)以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計(jì)等方面論述了變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性和耐久性問題、防火問題等一些需要注意的問題，以給類似的工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站；框架結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；梁柱設(shè)計(jì)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)建設(shè)規(guī)劃不斷擴(kuò)大，人們對(duì)用電需求的也不斷提升，新建或擴(kuò)建的變電站建設(shè)數(shù)量因此而隨之增多，而變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到整個(gè)電力項(xiàng)目的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮到一些因素的影響，如基礎(chǔ)、地質(zhì)以及外在條件等，以確保結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和耐久性。

1 變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在天然基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，若發(fā)現(xiàn)柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)下的地基土比較松軟等情況，或?yàn)榉乐沟鼗霈F(xiàn)不均勻沉降，建議采用柱下條形基礎(chǔ)。因?yàn)橹鹿?jié)點(diǎn)處的基礎(chǔ)底面積存在重復(fù)使用的情況，所以要適當(dāng)?shù)卦黾庸?jié)點(diǎn)處的基礎(chǔ)寬度，在條形基礎(chǔ)下方也應(yīng)采用C20混凝土鋪設(shè)100mm厚的墊層，以保證基礎(chǔ)澆筑混凝土的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)?shù)鼗脸休d力較差且基礎(chǔ)埋深大于3m時(shí)，可以考慮建設(shè)地下室并采用筏板或樁筏基礎(chǔ)，以提升地基承載力，減小地基不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。在筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)鼗脸休d力難以滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)向建筑四周適當(dāng)擴(kuò)大地下室筏板以求適當(dāng)分?jǐn)偵喜亢奢d。當(dāng)筏板長度或面筋較大時(shí)，尚應(yīng)按照一定距離設(shè)置后澆帶，待筏板的混凝土完成澆筑60天后，再用微膨脹混凝土對(duì)后澆帶進(jìn)行封堵。在山區(qū)建設(shè)時(shí)應(yīng)對(duì)場(chǎng)區(qū)作出必要的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)評(píng)價(jià)。對(duì)建筑物有潛在威脅或直接危害的滑坡、泥石流、崩塌以及巖溶、土洞強(qiáng)烈發(fā)育地段，不應(yīng)選作建設(shè)場(chǎng)地。

1.2 平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

樓板能在高度方向?qū)⒔ㄖ锓指魹槿舾蓪右詽M足使用功能的需要，在受力上，也是墻、柱水平方向的支撐及聯(lián)系桿件，保持墻柱的穩(wěn)定性，并能承受水平方向傳來的荷載（如風(fēng)載、地震載），并把這些荷載傳給墻、柱，再由墻、柱傳給基礎(chǔ)。板筋應(yīng)盡量采用二級(jí)鋼筋或三級(jí)鋼筋配置，一方面強(qiáng)度較高的鋼筋可以滿足大跨度或重荷載板的受力需求，另一方此類鋼筋剛度較大，支座面筋不易在施工過程被踩趴而造成面筋受力不足。板筋的間距不適宜過大，在滿足承載要求的情況下，宜把板筋間距控制在150～200mm之間，若板有防水防裂要求，板筋間距更應(yīng)控制為不大于150mm。板厚宜先根據(jù)跨度大小確定，單向板板厚不小于1/30L，雙向板板厚不小于1/35L；在滿足受力基礎(chǔ)上，普通樓蓋厚度不宜小于100mm，天面層樓板由于經(jīng)常飽受溫度應(yīng)力而發(fā)生溫度裂縫，其厚度不宜小于120mm，鋼筋間距不宜大于150mm。

1.3 框架梁設(shè)計(jì)

框架梁的作用除了直接承受樓屋蓋的荷載并將其傳遞給框架柱外，還有一個(gè)重要作用根，就是它和框架柱剛接形成梁柱抗側(cè)力體系，共同抵抗風(fēng)荷載和地震作用等水平方向的力。框架梁的截面高度h可按（1/10～1/18）L來確定（L為梁的計(jì)算跨度）。梁的截面寬度b不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4。當(dāng)梁高較小或采用扁梁時(shí)，除驗(yàn)算其承載力和受剪截面外，還需滿足剛度、撓度和裂縫的有關(guān)要求。在計(jì)算梁的撓度時(shí)，可以扣除梁的合理起拱值；對(duì)于現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)，可考慮梁受壓翼緣的有力作用?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%；梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積的比值，除按計(jì)算確定外，一級(jí)不應(yīng)小于0.5，二、三級(jí)不應(yīng)小于0.3；沿梁全長頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋，一級(jí)、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm，且分別不應(yīng)小于梁梁端頂面和底面縱向鋼筋中較大截面面筋的1/4；三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm。

1.4 框架柱設(shè)計(jì)

框架柱就是在框架結(jié)構(gòu)中承受梁和板傳來的荷載，并將荷載傳給基礎(chǔ)，是主要的豎向支撐構(gòu)件。在框架柱設(shè)計(jì)中，為滿足抗震時(shí)結(jié)構(gòu)柱所需的延性，柱應(yīng)滿足規(guī)范對(duì)軸壓比的要求，這可以通過增加截面面筋和提高混凝土標(biāo)號(hào)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)證明，剪跨比不大于2的柱（短柱）的破壞模式是剪切破壞，這是一種脆性破壞模式，因此，工程中應(yīng)盡量避免短柱的出現(xiàn)，否則須對(duì)柱的箍筋進(jìn)行全高加密布置。

1.5 樓梯設(shè)計(jì)

樓梯是在地震、火災(zāi)等災(zāi)害中建筑內(nèi)部人員的主要逃生通道，而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓梯又往往作為獨(dú)立受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，樓梯除滿足豎向承載力外，還應(yīng)滿足相應(yīng)的抗震性能要求。梯梁的布置在不妨礙建筑功能的前提下，應(yīng)能使梯板受力更加合理，如盡量設(shè)計(jì)為A型樓梯。梯梁應(yīng)該滿足框架梁的構(gòu)造要求，梯柱除滿足框架柱的構(gòu)造要求外，其箍筋還應(yīng)全高加密。樓梯梯板的厚度可為樓梯跨度的1/25～1/30。當(dāng)樓梯的撓度不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以從以下幾方面考慮：1.增加梯板厚度；2.增加梯板縱向受力鋼筋的面筋，尤其是縱向底筋面筋；3.增加梯板跨中起拱值。當(dāng)樓梯存在懸挑板休息平臺(tái)板時(shí)，其支座面筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，可以按計(jì)算配筋增大1.2～1.5倍來配置。

2 變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

2.1 結(jié)構(gòu)安全性和耐久性問題

在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了提升結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)險(xiǎn)（抗風(fēng)、抗震、抗腐蝕等）能力，可采用比規(guī)范要求更高的安全系數(shù)。對(duì)以受彎為主的構(gòu)件，如梁、板等，其支座負(fù)筋由于施工要求不宜過密，可考慮一定幅度的塑性調(diào)幅（最大調(diào)幅20%）進(jìn)行折減，但其底筋須按計(jì)算結(jié)果配置足夠，并應(yīng)考慮支座調(diào)幅后的相應(yīng)增大；對(duì)于懸挑構(gòu)件，如懸挑梁、飄板等，其支座負(fù)筋面筋應(yīng)比計(jì)算值提高20%～50%，以防止因支座負(fù)筋不足而瞬間破壞；對(duì)以受壓為主的構(gòu)件，如柱、樁等，其縱向抗彎鋼筋計(jì)算值宜為構(gòu)造配筋或略大，不宜把框架柱設(shè)計(jì)為縱向配筋很大的受彎構(gòu)件，以降低柱受力的復(fù)雜性。

2.2 防火設(shè)計(jì)問題

變電站的防火設(shè)計(jì)也應(yīng)受到重視。近年來，由于電纜問題發(fā)生火災(zāi)的現(xiàn)象越來越多，因此，除選用分隔及阻燃的電纜外，在室外的電纜進(jìn)出口還需要設(shè)置一道防火隔墻，用于阻隔火災(zāi)的蔓延。另外，變壓器作為變電站內(nèi)的重要設(shè)備之一，也通常會(huì)引發(fā)火災(zāi)，因此，在進(jìn)行變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要控制好變壓器與變壓器之間、變壓器與其他設(shè)備之間的防火間距。如果防火間距達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí)，可采用防火隔墻進(jìn)行防火。

3 結(jié)語

變電站作為供電的重要場(chǎng)所之一，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。因此，在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合變電站的地質(zhì)條件及性能要求，從結(jié)構(gòu)承載力、抗震、抗風(fēng)、耐久性等方面出發(fā)，掌握好土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，善于總結(jié)設(shè)計(jì)中需要注意的問題，提高變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，以做出具有安全性、可靠性、耐久性，又經(jīng)濟(jì)合理的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

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