裝配式變電站的土建設(shè)計(jì)

林潔

[摘要]裝配式建筑是目前國(guó)家及行業(yè)推廣的方向，建設(shè)裝配式變電站既符合國(guó)家推廣綠色節(jié)能建筑的要求，也是國(guó)家電網(wǎng)推行智能變電站的重要組成部分。如何從源頭上創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)體系、圍護(hù)系統(tǒng)等方面突破傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土變電站設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)節(jié)能型綠色變電站建筑的目標(biāo)，是本文探討的初衷。

[關(guān)鍵詞]裝配式變電站；結(jié)構(gòu)；維護(hù)；系統(tǒng) 文章編號(hào)：2095-4085（2018）05-0028-02

裝配式建筑，是指建筑的大部分部件部品先在工廠生產(chǎn)預(yù)制，再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的建設(shè)模式。預(yù)制裝配式建筑改變了傳統(tǒng)的建筑模式，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)量，有助于提高建筑質(zhì)量、縮減建設(shè)工期、實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。推動(dòng)裝配式變電站的實(shí)施，將有利于顯著提高變電站的建設(shè)效率、提升變電站的工程質(zhì)量，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)能力。

1 裝配式建筑物結(jié)構(gòu)選型

裝配式建筑主要分為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)兩種形式。

1.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是指在工廠預(yù)制混凝土構(gòu)件，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)裝配的混凝土結(jié)構(gòu)類房屋建筑。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)連接的要求非常高，處理稍有不慎可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。在變電站的建設(shè)中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)尚處于研究階段。

1.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)是指建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是由鋼構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)本身就是天然的裝配式建筑，通過(guò)在鋼構(gòu)廠制作好鋼柱、鋼梁等構(gòu)件再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)安裝。鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)混凝土建筑比重輕，且便于運(yùn)輸、吊裝，可大大減少基礎(chǔ)造價(jià)，縮短制作周期、抗震性能高，可回收利用，適用于跨度大高度高承重結(jié)構(gòu)，適合變電站的使用要求，所以已建成的裝配式變電站大多為鋼結(jié)構(gòu)。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑由四大系統(tǒng)組成：結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)。土建主要涉及結(jié)構(gòu)及維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)有兩種形式，分別是輕型鋼結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)，表述如下。

輕型鋼結(jié)構(gòu)主要是指門式剛架，主要受力構(gòu)件為鋼架斜梁和鋼架柱。門式剛架具有受力簡(jiǎn)單、傳力路徑明確、構(gòu)件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點(diǎn)。輕鋼結(jié)構(gòu)適用于跨度為9～36m，柱距為6m，柱高為4.5～9m，不設(shè)吊車或設(shè)有起重量較輕吊車的單層工業(yè)廠房等。

鋼框架是指由鋼梁和鋼柱組成的能承受垂直和水平荷載的結(jié)構(gòu)。這種體系受力明確，平面布置靈活，構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、裝配化，制作安裝簡(jiǎn)單，施工速度較快[1]。鋼框架適用于大跨度或高層或荷載較重的工業(yè)與民用建筑。

當(dāng)變電站的主要建筑物主控樓、配電裝置樓為單層建筑，基本分壓不大于0.7kN/m2時(shí)可選用輕型門式鋼結(jié)構(gòu)，其余一般應(yīng)選用鋼框架結(jié)構(gòu)。

2.2 圍護(hù)系統(tǒng)

圍護(hù)系統(tǒng)對(duì)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)是一個(gè)關(guān)鍵因素。圍護(hù)系統(tǒng)與建筑的美觀效果、保溫隔熱效果、防水防火等密切相關(guān)。圍護(hù)系統(tǒng)必須與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配合緊密、和諧統(tǒng)一，要與鋼結(jié)構(gòu)輕量化、裝配化的特點(diǎn)相適應(yīng)。應(yīng)具備質(zhì)輕、保溫、隔熱、防水、耐老化等性能。

維護(hù)系統(tǒng)主要包括樓（屋）面圍護(hù)和墻板圍護(hù)。

2.2.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑物樓（屋）面

裝配式鋼結(jié)構(gòu)樓屋面可采用壓型鋼板、壓型鋼板混凝土組合樓板、鋼筋桁架樓承板等圍護(hù)。

壓型鋼板在所有屋面材料中質(zhì)量最輕，經(jīng)常與輕鋼結(jié)構(gòu)配合使用，可有效節(jié)約用鋼量，降低基礎(chǔ)承重，節(jié)約造價(jià)。但鋼板拼接螺釘容易生銹，影響建筑使用壽命。單純的壓型鋼板屋頂管線明敷，既不美觀也不滿足使用要求。變電站的特性使得建筑的跨度大，設(shè)備荷載重，樓板預(yù)埋管及預(yù)埋件也多，所以樓板不適宜采用裝配式輕鋼屋面，宜采用現(xiàn)澆組合樓板。

帶一定肋高的壓型鋼板混凝土組合樓板目前在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，壓型鋼板混凝土組合樓板利用凹凸相間的壓型薄鋼板做襯板，與現(xiàn)澆混凝土澆筑在一起，支承在鋼梁上構(gòu)成整體型樓板，主要由樓面層、組合板和鋼梁三部分組成[2]。壓型鋼板組合樓板具有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方便、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，且樓板的整體性好。但該樓板因需設(shè)多道小梁且樓板總厚度大而導(dǎo)致凈高減少，且樓板下表面不平整，影響美觀，防火性能差，需在板底做防火處理。樓板雙向剛度不一致，抗震性能差。

鋼筋桁架樓承板在壓型鋼板組合樓板的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步改良，將混凝土樓板中的受力鋼筋在工廠中加工成鋼筋桁架，桁架模板依靠自身強(qiáng)度和剛度，可承受混凝土自重及施工荷載，無(wú)需支模和拆模，亦無(wú)需在高空搭設(shè)和拆卸任何臨時(shí)腳手排架[3]，提升了約40%的工作效率。鋼筋桁架樓承板已有板的主要配筋，故施工現(xiàn)場(chǎng)只需簡(jiǎn)單的綁扎鋼筋、預(yù)埋管線及預(yù)留孔洞后便可澆筑混凝土，減少了現(xiàn)場(chǎng)60%～70%的鋼筋綁扎量。鋼筋桁架樓承板組合樓板受力模式更加合理，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成單向板或雙向板，抗震性能好，板底為平板，凈高有保證，施工便捷，工期較短。

2.2.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑物圍護(hù)墻板

建筑物墻體是降低建筑能耗的關(guān)鍵因素之一，墻板材料及其構(gòu)造，是模塊化裝配式建筑推廣的關(guān)鍵技術(shù)之一。板材建筑因其具備質(zhì)輕、防火、施工快捷等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用。

目前市場(chǎng)常見的預(yù)制大板材有：防火石膏板+保溫棉、壓型鋼板復(fù)合墻板、ALC板（蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板）、鋁鎂錳板等。

防火石膏板一般用于變電站內(nèi)主控樓、配電裝置樓的內(nèi)墻板。防火石膏板具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱、防火、加工方便等優(yōu)點(diǎn)。

壓型鋼板復(fù)合墻板的外板夾芯板系彩色涂層鋼板面板及底板與保溫芯材通過(guò)粘強(qiáng)劑復(fù)合而成的保溫復(fù)合圍護(hù)板材。該板材保溫隔熱性優(yōu)良，但連接件容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)像、表面涂層易于老化，一般只有5～20年的使用年限，與國(guó)家電網(wǎng)提倡的60年全壽命周期變電站要求相差甚遠(yuǎn)，因此不適合應(yīng)用于裝配式變電站。

ALC板是蒸壓加氣混凝土板的簡(jiǎn)稱。ALC板材質(zhì)量較輕，可有效減輕建筑物的自重。該板具有較好的保溫隔熱性能，適用于內(nèi)外墻板、屋面板、防火墻等，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料。但縫材易老化，使用過(guò)程應(yīng)注意維護(hù)。

鋁鎂錳合金復(fù)合幕墻集成墻板由鋁鎂錳合金板、型鋼龍骨、防火保溫棉組合而成。由工廠進(jìn)行單元幕墻板預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模塊化吊裝，與主體結(jié)構(gòu)使用螺栓固定和掛接。鋁鎂錳合金是一種輕型、耐候、穩(wěn)定、環(huán)保的新型材料，使用壽命長(zhǎng)，是未來(lái)裝配式變電站著重發(fā)展的一種外墻圍護(hù)材料。

3 結(jié)語(yǔ)

變電站項(xiàng)目的裝配化設(shè)計(jì)將會(huì)改變變電站電氣布局、土建設(shè)計(jì)和施工模式，尤其適合于解決城市變電站建設(shè)普遍面臨用地緊張、施工場(chǎng)地狹小等問(wèn)題。采用鋼結(jié)構(gòu)和成品圍護(hù)作為新型變電站項(xiàng)目高效、標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能、環(huán)保的建造新模式，有助于解決電網(wǎng)建設(shè)所面臨的項(xiàng)目分布量大面廣，工期緊張，建設(shè)人工費(fèi)用高和政策處理困難等現(xiàn)狀。隨著裝配式技術(shù)的不斷成熟，裝配式變電站將是未來(lái)變電站發(fā)展的新趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張亮.鋼結(jié)構(gòu)住宅體系研究[D].天津：天津大學(xué)，2008.

[2]李建，李亞仁，李琴.壓型鋼板混凝土組合屋面板滲漏防治措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（23）：126-127.

[3]汪文沖.自承式鋼筋桁架模板在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J]，中華民居（下旬刊），2014，（02）.