鋼結(jié)構(gòu)在變電站建筑施工的應用研究

曹宇

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設速度越來越快，很多新型技術(shù)開始應用到變電站中，促進了變電站的發(fā)展，應用鋼管地臺鋼筋混凝土環(huán)形桿已經(jīng)成為變電站發(fā)展的主要趨勢。該文主要對鋼結(jié)構(gòu)在變電站建筑施工的應用進行了分析，并介紹了鋼結(jié)構(gòu)在變電站建筑應用的特點，希望可給同行研究者提供借鑒。

關鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 變電站 承載力 防腐蝕

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0055-02

目前在城市電網(wǎng)快速發(fā)展的帶動下，變電站也得到了發(fā)展。經(jīng)過對變電站建設中抗震、環(huán)保及節(jié)能等研究發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)開始成為新興的建筑材料，符合變電站發(fā)展要求。但是與發(fā)達國家相比，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑市場依然處于地下水平，必須認真借鑒并學習發(fā)達國家的經(jīng)驗。

1 調(diào)查鋼結(jié)構(gòu)在變電站中應用的實例

1.1 南充220 kV化工園站與南隆站變電構(gòu)架

220 kV化工園站與南隆站應用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架的時間較早，構(gòu)架柱使用鋼管，橫梁為三角鋼析架，采用焊接或螺旋焊接連接鋼管。220 kV進出線與跨線鋼管構(gòu)架平面為單層框架結(jié)構(gòu)，采用固接方式連接柱腳、柱頂與柱腳?？蚣芡鉃榕偶芙Y(jié)構(gòu)，應用鉸接方式連接構(gòu)架與柱，實際設計中采用美國REI的STADD/CIHA2000計算并分析空間結(jié)構(gòu)，與構(gòu)架受力接近，縮短了設計周期。

1.2 楊柳變電站：浙江省首個全壽命配送千伏變電站

該變電站總工期維持7 d，屬于浙江首個全壽命配送式變電站，工期比常規(guī)變電站縮短一年，主要原因是變電站應用了鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)，可利用標準化設計建設。

2 應用鋼結(jié)構(gòu)變電構(gòu)架的特點

鋼結(jié)構(gòu)變電站主要應用格構(gòu)式與人字柱方式操作，人字柱為鋼管幾彎結(jié)構(gòu)，由于鋼管梁軸力較多，所以，可將其看作純彎曲結(jié)構(gòu)，格構(gòu)式為軸心受力構(gòu)件。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)設計要點如下：在地下室頂板上固定上部框架結(jié)構(gòu)，柱腳位置使用基礎預埋螺栓連接，控制好頂板梁與基礎螺栓預埋柱質(zhì)量，實際操作中可利用超聲波檢查控制質(zhì)量。變電站樓板設置為組合結(jié)構(gòu)，使用澆有混凝土的壓型鋼板作組合。外墻為加氣混凝土砌塊，使用鋁制單板作裝飾材料，應用焊接法安裝，提高整體牢固性，避免因脫落影響美觀。

例如：南充化工園站與南隆站設計：應用剛性法蘭連接鋼管柱，具有操作方便、防腐性能好等特點，還可以減少施工時，鋼板焊接人字柱柱頭，提高剛度，避免柱頭發(fā)生偏離，橫撐構(gòu)件與人字柱進行鋼芯連接，主要目的是加強約束，應用杯口插入式連接基礎與人字柱。例如：進行浙江楊柳變電所時，結(jié)合建筑自身特點，將單層門式剛架結(jié)構(gòu)作為承重體系，具有美觀大方和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點，圍護墻板維木纖維復合水泥板，外墻面為磚飾面造型；屋面板應用發(fā)泡水泥復合板。

3 分析鋼結(jié)構(gòu)應用到變電站的特點

3.1 具有較高的承載力

經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)具有自身重力輕、承載力高的特點，強度重量比明顯高于混凝土。鋼材抗壓、抗拉及抗剪強度較高，截面較小，減輕了結(jié)構(gòu)自身重量。相關數(shù)據(jù)顯示，鋼結(jié)構(gòu)自重在1.0 t/m2，鋼筋混凝土建筑在1.5～2.0 t/m2，兩者差異較大。鋼結(jié)構(gòu)在承受荷載的同時，鋼結(jié)構(gòu)自中較輕，減少了基礎造價，并縮短了建設工期。

3.2 抗震性能較好

鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的抗震性已經(jīng)成功應用到地震地區(qū)中，保證了變電站的穩(wěn)定運行。鋼結(jié)構(gòu)的整體性較好，在延性、韌性及強度等方面明顯優(yōu)于其他材料，而且安全性較好，完全滿足我國變電建筑的抗震要求，一般鋼結(jié)構(gòu)變電建筑要求抵抗強度在Ⅷ級別的地震。

3.3 實現(xiàn)規(guī)范化施工開展，縮短了施工工期

鋼結(jié)構(gòu)不僅可按照傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式建設，還可以進行現(xiàn)場裝配式及工廠預制，控制了影響材料質(zhì)量的因素，而且簡化了質(zhì)量監(jiān)管工作難度，實現(xiàn)了構(gòu)件施工機械化開展，從變電站建設特點來看，一般在2～3層，作業(yè)流程簡單，而且各個分項工程互不影響，節(jié)省了較多時間及勞動力。

3.4 靈活布置，提高了空間利用率

傳統(tǒng)材料受自身重量影響，占據(jù)了較多的空間，而且還會出現(xiàn)柱大、梁高與板塊厚等問題。鋼結(jié)構(gòu)自身重量較強，占用面積較少，給建筑留有充足的可利用面積，實現(xiàn)了施工的靈活操作。此外，鋼結(jié)構(gòu)還具有高強度重量比特的特點，可設計跨度較大的空間，得到建筑平面分隔效果較理想，滿足了同類結(jié)構(gòu)變電建筑對不同設備的要求。

3.5 節(jié)能環(huán)保

從鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的應用情況來看，目前主要采用工廠化方式加工或運輸，使用螺栓或焊接連接構(gòu)件，與變電站電氣設備相同，具有隨時購買、隨時安裝的特點。由于鋼結(jié)構(gòu)施工用地較少，減少了混凝土等濕式作業(yè)，控制了噪聲與環(huán)境污染。從使用壽命分析，鋼材具有100%回收資源的特點，舊ASA可采用粉碎方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾翧SA板材，與當前提出的環(huán)保理念一致。

4 鋼結(jié)構(gòu)當前存在的問題及解決措施

4.1 防火問題

耐火性弱是鋼結(jié)構(gòu)自身存在的主要缺陷，要求加強防火。鋼結(jié)構(gòu)梁、主機屋架均使用鋼材，對建筑安全造成了巨大影響。一般隨著溫度的變化，鋼結(jié)構(gòu)承載力與平衡性也會發(fā)生降低，受高溫影響，其內(nèi)部應力也會發(fā)生變化，導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失衡等問題。相關報告顯示，依據(jù)理論計算，鋼結(jié)構(gòu)在全負荷下，失衡穩(wěn)定臨界溫度為500 ℃，但火場溫度可達到800 ℃～1 000 ℃，受塑性變形影響，容易導致鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，當前鋼結(jié)構(gòu)主要采用水林冷卻法、噴涂法及包覆法操作，實際操中可選擇合理的方法保護，得到安全經(jīng)濟的效果。噴涂法達到的保護效果較顯著，但會影響鋼結(jié)構(gòu)表面平整性，而且增加了鋼結(jié)構(gòu)承受力，可應用包覆法操作。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)防腐問題

變電站主要在戶外建設，受環(huán)境因素影響，導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了嚴重變形，一般變電站設計年限在50年，因此，必須選擇長效的方法防腐。

熱噴鋁復合涂層法是變電站建筑鋼材防腐的主要方法，可利用相關工藝在其表面上形成復合涂層，得到理想的防腐效果。此種防腐方法主要具有：構(gòu)件尺寸不受影響，不會受溫度影響出現(xiàn)變形。實際操作中要求對鋼構(gòu)件表面進行合理處理，得到理想的防腐效果，并延長鋼材使用期限。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)特殊性問題

變電站自身特點決定了其必須設置大量的線纜、埋管，要求很多設備開洞滿足安裝，現(xiàn)階段主要使用鋼梁設置包裹在板材內(nèi)解決此種問題，今后操作證可將管線敷設在墻體上，進行暗敷埋設，利用抹灰方式保持墻面平整。

5 結(jié)語

該文主要對鋼結(jié)構(gòu)在變電站建筑施工的應用進行分析，雖然目前鋼結(jié)構(gòu)在變電站中屬于初步探索階段，實際操作中容易出現(xiàn)很多問題。但是隨著鋼結(jié)構(gòu)應用年限及技術(shù)等方面研究的成功進展，相信鋼結(jié)構(gòu)將廣泛應用到變電站建筑施工中，而且會促進變電站的發(fā)展。

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