寒冷地區(qū)變電站建筑墻板設(shè)計(jì)方法探究

闕智超

摘 要：寒冷地區(qū)變電站建筑墻板的設(shè)計(jì)要在適應(yīng)寒冷地區(qū)氣候特征的同時，充分發(fā)揮其材料本身特點(diǎn)。當(dāng)前，我國寒冷地區(qū)變電站建筑墻板設(shè)計(jì)還存在一些問題，為了進(jìn)一步促進(jìn)我國寒冷地區(qū)變電站的發(fā)展，提高材料使用效率，有必要進(jìn)行寒冷地區(qū)變電站建筑墻板設(shè)計(jì)方法研究。對裝配式建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，研究了墻板試驗(yàn)以及墻板施工工藝，以具體實(shí)例進(jìn)行了寒冷地區(qū)變電站建筑墻板設(shè)計(jì)方法的效益分析。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);變電站;建筑墻板設(shè)計(jì)

中圖分類號：TM633;TU741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： The design of substation building wall in cold areas can meet the climate characteristics of cold areas. There are some problems to be solved in cold areas in China. In order to further promote the rapid development of substation in cold areas and improve the use efficiency of Chinese materials， it is necessary to promote the design method of substation building wall in cold areas. To analyze the design research of prefabricated buildings， studies the wall board test and wall board construction process， and analyzes the benefits of the building wall board design method of substation in cold areas.

Keywords： cold area;substation;building wallboard design

在北部寒冷地區(qū)變電站的建設(shè)中，建筑墻板不僅要具有一定的力學(xué)性能，還要具有一定的抗變形能力，在保溫和抗寒能力上也需要具有一定的優(yōu)勢。

1 裝配式建筑設(shè)計(jì)研究

1.1 結(jié)構(gòu)選型

在我國，建筑墻板的結(jié)構(gòu)類型可分為木結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是原材料可再生、無污染、便于采購，安裝技術(shù)含量相對較小，在施工過程中不會有很大的噪聲或其他污染，但存在不耐火、易發(fā)霉等缺點(diǎn)。我國鋼材施工方法已較為成熟，鋼結(jié)構(gòu)本身的抗壓強(qiáng)度也比較好，所以鋼結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的適用性，其優(yōu)點(diǎn)是自重低（與混凝土結(jié)構(gòu)化）和抗震能力強(qiáng)，大部分可以重復(fù)使用[1]。預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)包括預(yù)制建筑系統(tǒng)、外墻安裝板和屋頂安裝系統(tǒng)，具有與現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同的耐久性、較強(qiáng)的耐火性能和較好的結(jié)構(gòu)剛度，技術(shù)要求低，適應(yīng)性強(qiáng)，但對建筑設(shè)計(jì)人員要求高，混凝土施工難度大。

1.2 墻板材料選擇

在進(jìn)行材料選擇時，應(yīng)注意材料的正常耐久性不得低于建筑物的估計(jì)耐久性，并應(yīng)提前考慮建筑物使用過程中可能出現(xiàn)的維護(hù)費(fèi)用。傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)和養(yǎng)護(hù)墻體系的裝配式建筑主要為輕質(zhì)混凝土空心墻和金屬板復(fù)合墻體系。輕質(zhì)混凝土空心墻比較簡單，但材料較厚，保溫效果非常好，價格相對較低;金屬板復(fù)合墻體系的建筑材料較為復(fù)雜，最大的優(yōu)點(diǎn)是防水性能好，實(shí)際施工操作方便。

1.3 基于裝配式建筑物的預(yù)埋管解決方案

當(dāng)前，裝配式建筑墻板需要在工廠進(jìn)行加工后再運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝。變電站建在室內(nèi)，可能會有明顯的外漏和埋管。因此，推薦采用一體化管道結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)外壁與內(nèi)壁之間的預(yù)埋管來避免后期的二次加工。

1.4 裝配式建筑總體設(shè)計(jì)方案

采用輕鋼結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)作為成品建筑結(jié)構(gòu)，造價較高，但施工時間更短。此外，裝配式建筑的室內(nèi)、外墻、屋面瓦的成本也相對較高，鋼板質(zhì)量輕，可與輕鋼結(jié)構(gòu)配套使用。其主要優(yōu)點(diǎn)是綜合性能好，可預(yù)留各種埋管和開口，非常適用于南方多雨地區(qū)。

2 墻板試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)范疇

為了進(jìn)一步研究RCP建筑墻板在寒冷地區(qū)變電站的應(yīng)用效果，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，提升寒冷地區(qū)變電站建筑墻體應(yīng)用的有效性，有效保證變電站建筑墻體的質(zhì)量，進(jìn)行了相關(guān)性能試驗(yàn)。

2.2 試件制作

水泥聚苯乙烯刨花板的重要生產(chǎn)工藝是鋼絲網(wǎng)的添加，直接影響到復(fù)合涂層的完整性，輕質(zhì)復(fù)合墻板示意圖見圖1。多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用水泥膠粉添加劑能夠有效解決復(fù)合涂層完整性問題，并取得理想效果。

該工藝的關(guān)鍵技術(shù)是在填充水泥聚苯乙烯輕質(zhì)材料時避免聚苯乙烯顆粒的空化和流動，填充水泥聚苯乙烯輕質(zhì)材料后線底用高性能振動器振動3～5 s，制作完成后將墻磚堆成一堆，地板用木板保護(hù)，周圍用塑料膜覆蓋[2]。

2.3 抗彎承載力

2.3.1 試件的規(guī)格及數(shù)量。每個規(guī)格有5個樣品。尺寸等參數(shù)如表1所示。

2.3.2 加載方式。為了驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)備是否正常工作，在試驗(yàn)前對每個樣品進(jìn)行預(yù)緊。預(yù)壓時，試樣不得損壞，不得超過正常載荷的20%。正式加載時，每級0.1 kN/m2，加載10 min后記錄數(shù)據(jù)，加到0.5 kN/m2為止，測量此時的變形值。取3個樣品的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，精度為0.01 kN/m2。均布荷載法測試抗彎破壞荷載的裝置如圖2所示。

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果。墻蓋抗彎承載力、位移變形試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。圖3中為100 mm厚無筋墻，極限抗彎承載力為8.8 kN（3.76 kN/m）。墻蓋抗彎承載力、位移變形試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。圖4中為100 mm厚的覆蓋著鋼絲網(wǎng)的墻體，其極限抗彎承載力為12.4 kN（5.30 kN/m）。綜上所述，墻體彎曲端儲能最大為12.4 kN，牽引區(qū)鋼絲網(wǎng)的布置顯著提高了彎曲端部的儲能量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2.3.4 試驗(yàn)結(jié)論。在復(fù)合保溫輕質(zhì)建筑板中加入鋼絲網(wǎng)后，強(qiáng)度提高50%，保證了復(fù)合保溫輕質(zhì)建筑板的承載能力和抗脆裂能力。作為變電站墻體材料，它能夠滿足變電站相關(guān)使用要求。但是，當(dāng)前的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況還存在很大偏差，因?yàn)樵囼?yàn)忽略了水泥聚苯乙烯的抗拉強(qiáng)度，對RCP墻板抗拉強(qiáng)度的估計(jì)相對保守。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過構(gòu)件試驗(yàn)分析了RCP墻板的性能指標(biāo)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果充分評價了RCP應(yīng)用與寒冷地區(qū)變電站建筑建筑墻板的效果。從試驗(yàn)結(jié)果來看，RCP墻板能夠應(yīng)用在寒冷地區(qū)變電站建筑墻板中。

3 墻板施工工藝

3.1 施工流程

①確定裝配圖。根據(jù)外墻尺寸確定面板裝配圖并繪制布局圖，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)輕質(zhì)保溫復(fù)合墻。②輕型保溫復(fù)合墻體切割。對于主規(guī)格中不能安裝的部分，現(xiàn)場使用切割鋸將其切割至所需尺寸。③彈線。安裝輕阻尼復(fù)合墻體前，根據(jù)圖紙和板材布局重新檢查尺寸，確定安裝控制線。④安裝連接件。將墻體連接件安裝在建筑物主體結(jié)構(gòu)上，根據(jù)需要調(diào)整固定鋼纜及其連接件，同時，調(diào)整整體輕鋼顎的水平方向。⑤拼裝輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板。安裝輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板，使用特殊膠粘劑，龍骨接近榫和螺母輕鋼楔，并安裝在墻上[3]。⑥拼裝縫及陰陽角處理。輕質(zhì)保溫復(fù)合墻在裝配時應(yīng)填充專用膠粘劑，內(nèi)角和外角用聚合物砂漿抹面。為加強(qiáng)裂縫控制，應(yīng)安裝200 mm寬的耐堿光纖片材。

3.2 輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板拼裝施工

①鋪設(shè)輕質(zhì)保溫復(fù)合墻前，應(yīng)按輕質(zhì)保溫復(fù)合墻規(guī)范、砂漿格柵、豎龍骨布置及門窗開口尺寸繪制布置圖。②保溫連接墻敷設(shè)前，應(yīng)將水平位置線斷開，按片數(shù)垂直對齊，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，標(biāo)注板材規(guī)格、砂漿層厚度、板材皮數(shù)和豎墻截面數(shù)。③安裝輕質(zhì)保溫復(fù)合墻時，水平縫和垂直縫的寬度應(yīng)為5～10 mm。④輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板拼裝門窗洞口墻時，應(yīng)安裝墻體的輕鋼楔，確保龍骨預(yù)埋在保溫連接墻邊緣[4]。⑤墻的頂部與框架支撐板之間有一定的間隙，縫隙、框架支撐、板材采用高強(qiáng)度彈性填充，并配備建筑密封。⑥穿墻管道必須嚴(yán)格防止?jié)B漏，安裝在墻上或沉積在墻上的鐵件必須進(jìn)行防腐處理，管道必須采取措施進(jìn)行保溫。⑦輕阻尼復(fù)合墻應(yīng)盡量按規(guī)范安裝，接縫應(yīng)上下錯開，搭拼長度一般不小于主要規(guī)格的1/3。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

黑河500 V變電站占地面積小，應(yīng)用面積固定，施工舒適快捷，提高了吊拱安裝的效率和安全性。

4.2 效益分析

4.2.1 綜合效益高，值得推廣應(yīng)用。裝配式建筑的設(shè)計(jì)目的是將建筑模塊、間隙間距、儲存高度和跨度寬度統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式構(gòu)件，工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)械化現(xiàn)場裝配，減少現(xiàn)場濕操作，減少污染。與傳統(tǒng)混凝土施工相比，施工工期大大縮短，有助于提高資金使用效率。

4.2.2 機(jī)械化程度高，施工成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。裝配式建筑充分利用了機(jī)械吊裝，與鋼-混凝土框架施工相比，節(jié)省了大量的施工成本和勞動力，縮短了施工周期。與傳統(tǒng)施工方法相比，機(jī)械和人力投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，降低了總成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4.2.3 安全可靠性高。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)施工中，由于施工人員數(shù)量多、施工隊(duì)伍大、人員投入集中，施工人員在施工過程中容易遭遇生命危險，而裝配式墻板能夠有效避免這種情況。

4.2.4 技術(shù)先進(jìn)，社會效益好。采用裝配形式，將工業(yè)化成品件與傳統(tǒng)提升工藝相結(jié)合。相比于以往的先澆筑混凝土工藝，裝配式構(gòu)件能夠不受天氣因素和環(huán)境條件的影響，同時減少了工作量和工作時間[5]。

5 結(jié)語

目前存在兩大制約寒區(qū)預(yù)制變電所發(fā)展的問題。一是板材本身及連接結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)寒區(qū)溫差，溫差引起的變形開裂嚴(yán)重影響冷密度、砂密度、風(fēng)密度和冷密度橋梁的性能;二是與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式外墻覆蓋物的成本明顯較高，影響了裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，迫切需要對預(yù)制外墻復(fù)板進(jìn)行深入研究，研發(fā)適用于寒冷地區(qū)環(huán)境的預(yù)制外墻技術(shù)，促進(jìn)預(yù)制建材產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，滿足寒冷地區(qū)的性能要求，降低成本，提高墻體覆蓋材料的工藝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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