裝配式變電站混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析

彭朝輝

摘 要 變電站作為我國(guó)電力建設(shè)最重要的組成部分之一，其結(jié)構(gòu)和性能成為科學(xué)工作者高度重視的問(wèn)題。我國(guó)建筑行業(yè)建設(shè)不斷進(jìn)步，其中裝配式建筑的觀點(diǎn)對(duì)變電站的建設(shè)造成了影響，相關(guān)工作者將裝配式結(jié)構(gòu)引入到變電站的建造中。當(dāng)前，我國(guó)裝配式變電站有混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式，本文針對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析，在兩種結(jié)構(gòu)都滿足變電站建設(shè)要求的基礎(chǔ)上深入探討其優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 裝配式建筑;變電站;混凝土結(jié)構(gòu);鋼結(jié)構(gòu)

裝配式變電站主要分為混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式。這兩種結(jié)構(gòu)各有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但都憑借著自身的特性成為當(dāng)前變電站的重要結(jié)構(gòu)形式，為我國(guó)電力發(fā)展保駕護(hù)航[1]。

1裝配式變電站的設(shè)計(jì)意義

裝配式建筑理念是我國(guó)相關(guān)工作人員不斷探索創(chuàng)造出的適合建筑行業(yè)發(fā)展的一種形式，對(duì)于我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，同時(shí)也發(fā)揮著舉足輕重的作用。近幾年來(lái)這種裝配式建筑已經(jīng)成為當(dāng)今工程建設(shè)的主流方式。裝配式建筑的投入使用大大提高施工速度的同時(shí)又保障了施工質(zhì)量，符合我國(guó)綠色發(fā)展理念，減少以往施工中造成的污染。裝配式建筑以其穩(wěn)定的安全性能降低了施工中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)了建筑行業(yè)更加規(guī)范化、科學(xué)化的發(fā)展。變電站是我國(guó)電力路網(wǎng)工程中最基礎(chǔ)的建筑設(shè)施，不僅可以對(duì)我們用電的安全性和穩(wěn)固性造成影響，還對(duì)電力企業(yè)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了影響。隨著裝配式建筑優(yōu)質(zhì)性能的愈漸凸顯，裝配式理念也被引入到我國(guó)變電站的建設(shè)當(dāng)中，目前已經(jīng)引領(lǐng)了我國(guó)電力企業(yè)的設(shè)計(jì)方向?；谘b配式變電站的重要設(shè)計(jì)意義，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析也至關(guān)重要，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中要突出重點(diǎn)，保障項(xiàng)目施工的安全性和合理性[2]。

2裝配式變電站的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)

2.1 裝配式變電站的發(fā)展

隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展理念的提出，我國(guó)各方面的建設(shè)都本著資源解決的原則，在最少資源使用的基礎(chǔ)上將各項(xiàng)工作做好。為了更好地適應(yīng)這樣的發(fā)展模式，變電站的建設(shè)的發(fā)展模式也要做出相應(yīng)的改變，不僅要提升設(shè)備本身的運(yùn)行效率和使用性能，還要盡可能地減少對(duì)土地的使用面積、通過(guò)多種方式降低變電站建設(shè)的成本、將工程建設(shè)的時(shí)間縮短，同時(shí)還要與周圍環(huán)境相適應(yīng)，協(xié)調(diào)穩(wěn)固地發(fā)展。另外，我國(guó)其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展也在一定程度上推動(dòng)了變電站的新型模式建設(shè)，例如：封閉式的高壓電器系統(tǒng)，將整個(gè)系統(tǒng)分成模塊化處理;再如緊湊型開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展進(jìn)一步落實(shí)了出線模塊的實(shí)施;其他技術(shù)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)明顯減少了項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)間，節(jié)約了建設(shè)成本。

2.2 裝配式變電站的特點(diǎn)

裝配式變電站的投入使用對(duì)變電站建設(shè)形成了不小的改變，甚至已經(jīng)成為變電站建設(shè)的新型革命，不僅改變了變電站的總體布局，還使土地建設(shè)設(shè)計(jì)和施工方式發(fā)生了變化，裝配式變電站通過(guò)生產(chǎn)預(yù)制和安裝兩個(gè)大步驟來(lái)改變變電站。裝配式變電站的特點(diǎn)符合“兩型一化”的內(nèi)在體現(xiàn)，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)、模塊展示以及施工建設(shè)都符合高科技、低成本、精建設(shè)、少污染的發(fā)展要求，使變電站向更高層次加快發(fā)展?！叭ㄒ粯?biāo)”理念是對(duì)設(shè)計(jì)、造價(jià)、設(shè)備和工藝的要求，裝配式變電站從這樣的要求出發(fā)，利用這樣的發(fā)展背景使變電站更加節(jié)能、高效、工藝性強(qiáng)，并且逐漸創(chuàng)造了新型的技術(shù)和建設(shè)方法[3]。

3裝配式變電站混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的使用對(duì)比討論

當(dāng)前裝配式變電站主要以兩種結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)，第一種就是傳統(tǒng)的混凝土式結(jié)構(gòu)，第二種是鋼結(jié)構(gòu)。從當(dāng)前二者對(duì)裝配式變電站的使用效果來(lái)說(shuō)，二者都可以滿足使用要求，并且符合變電站的建設(shè)，能夠保證電力資源最大化發(fā)揮作用，減少了資源浪費(fèi)。但兩種結(jié)構(gòu)的內(nèi)在機(jī)理不同，所以必定存在差別，本文對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的裝配式變電站進(jìn)行分析，從成本角度、結(jié)構(gòu)技術(shù)角度都進(jìn)行詳細(xì)的闡述，力求二者的對(duì)比分析具有專業(yè)性，深入探索兩種結(jié)構(gòu)在使用中展現(xiàn)出來(lái)的不同使用效果。

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的成本對(duì)比分析

我國(guó)早期的傳統(tǒng)變電站的主體設(shè)計(jì)都是利用混凝土與鋼筋混合形成的，通過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)中的澆筑技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的澆灌，從而形成變電站的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。而當(dāng)前新型的裝配式變電站雖然也分為混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩種，但是是通過(guò)全預(yù)制的形式完成變電站的建設(shè)工作的。這種形式是將混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)先按照要求預(yù)制設(shè)計(jì)出來(lái)，在完成建筑之后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，保證變電站的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)安全建設(shè)。各種項(xiàng)目在投入施工之前都要有成本預(yù)算，因此變電站的成本預(yù)算工作也非常重要，通過(guò)對(duì)當(dāng)前變電站建設(shè)成本使用情況的調(diào)查，再通過(guò)資料查閱得出以下結(jié)果：傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的變電站的成本大約為每平方米1460元，新型的裝配式變電站混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)成本為每平方米1955元，明顯高于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的變電站建設(shè)成本，裝配式變電站的鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)成本為每平方米1845元，低于裝配式變電站的混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)。當(dāng)前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制建設(shè)技術(shù)相對(duì)成熟，所以，鋼結(jié)構(gòu)的變電站的成本低于混凝土結(jié)構(gòu)的變電站，而且鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制方式技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有一段時(shí)間，國(guó)家已經(jīng)靈活掌握這種技術(shù)。但是混凝土技術(shù)還處于發(fā)展初期，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的發(fā)展還不成熟，國(guó)家無(wú)法靈活運(yùn)用，另外，混凝土結(jié)構(gòu)的變電站重量較大，運(yùn)輸方面的經(jīng)濟(jì)支出成為建設(shè)成本增加的潛在因素。因此，在現(xiàn)實(shí)中的變電站建設(shè)過(guò)程中要全方位的綜合考慮，根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況和地形條件考慮使用哪種結(jié)構(gòu)的變電站，使裝配式變電站的合理性有所提高。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)對(duì)比分析

在裝配式變電站的結(jié)構(gòu)選擇時(shí)要從技術(shù)性的水平出發(fā)綜合考慮，技術(shù)性的對(duì)比又包括兩個(gè)方面，一是預(yù)制和運(yùn)輸技術(shù)的對(duì)比，二是實(shí)際安裝技術(shù)的對(duì)比。本節(jié)從這兩方面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的變電站進(jìn)行對(duì)比分析，幫助設(shè)計(jì)者在實(shí)際建設(shè)中的做出抉擇。

第一，預(yù)制和運(yùn)輸技術(shù)對(duì)比。當(dāng)前我國(guó)裝配式建筑預(yù)制組成有兩種辦法：一種是定點(diǎn)預(yù)制構(gòu)件，也稱為工廠化構(gòu)件。顧名思義，就是在固定的位置對(duì)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造以及預(yù)制，然后通過(guò)協(xié)商好的運(yùn)輸輸送網(wǎng)絡(luò)將預(yù)制構(gòu)件送到所需要的各個(gè)地方，這種辦法無(wú)疑是增加了運(yùn)輸?shù)某杀?。另一種就是流動(dòng)的預(yù)制構(gòu)件，這種辦法靈活性高，使用相對(duì)方便，在施工現(xiàn)場(chǎng)周圍建立合適的預(yù)制構(gòu)件加工點(diǎn)，在預(yù)制構(gòu)件建設(shè)完成后直接送到現(xiàn)場(chǎng)。這種辦法雖然在一定程度上避免了運(yùn)輸成本的支出，但由于技術(shù)條件和基礎(chǔ)建設(shè)都沒(méi)有工廠構(gòu)件那么大的規(guī)模，所以，在構(gòu)件的生產(chǎn)速度和質(zhì)量方面無(wú)法與工廠預(yù)制構(gòu)件相比。在使用兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配式變電站建設(shè)時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)更加相似于二次加工環(huán)節(jié)，不僅包括模板的設(shè)計(jì)和制作、澆筑結(jié)構(gòu)的進(jìn)行、混凝土相關(guān)構(gòu)建制作，還包括后期的維修和養(yǎng)護(hù)、澆筑成型脫模、預(yù)制構(gòu)件等相關(guān)重要流程，所以運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行變電站的建設(shè)工期較長(zhǎng)，但相關(guān)材料的建設(shè)都比較精細(xì)。鋼型結(jié)構(gòu)的變電站相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的就比較簡(jiǎn)便，一次性成型，涉及的所有構(gòu)件的建造都比較簡(jiǎn)單，但是鋼結(jié)構(gòu)變電站建設(shè)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題就是鋼結(jié)構(gòu)在構(gòu)建過(guò)程中的焊接任務(wù)。鋼結(jié)構(gòu)的變電站通過(guò)焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)鋼柱、鋼板間的連接，所以，焊接水平的好壞直接影響鋼結(jié)構(gòu)變電站的整體質(zhì)量，甚至關(guān)系著電力企業(yè)的發(fā)展和人們的安全。因此，在實(shí)際變電站施工中不要盲目選擇變電站的結(jié)構(gòu)，要根據(jù)實(shí)際狀況，對(duì)比分析選擇最適合、最優(yōu)化的建設(shè)結(jié)構(gòu)。

第二，實(shí)際安裝技術(shù)對(duì)比分析。裝配式變電站的安裝步驟是最重要的環(huán)節(jié)之一，在實(shí)際建設(shè)中，需要施工人員完成各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的銜接和安裝，尤其是大型裝配部件的吊裝，施工人員要在保證安全的前提下完成各個(gè)結(jié)構(gòu)間的穩(wěn)固銜接。首先對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的變電站安裝技術(shù)進(jìn)行分析，混凝土結(jié)構(gòu)是通過(guò)澆灌技術(shù)使水泥成型達(dá)到使用要求，然而混凝土結(jié)構(gòu)的裝備一般重量較大，占地面積也大，尤其是在吊裝過(guò)程中加大安全風(fēng)險(xiǎn)，所以在使用吊車對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝時(shí)要更加嚴(yán)格，必須確保施工安全進(jìn)行?；谶@樣的原因，混凝土結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的要求更加細(xì)致、謹(jǐn)慎，所以施工建設(shè)周期比鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)時(shí)間更長(zhǎng)。鋼結(jié)構(gòu)的變電站基礎(chǔ)設(shè)備質(zhì)量明顯輕于混凝土構(gòu)件，實(shí)際吊裝過(guò)程的難度較小，只需要使用常見(jiàn)的小型吊車就能完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝任務(wù)。在對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行拼接時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的拼接任務(wù)更加考驗(yàn)施工人員的技術(shù)水平和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的使用性能，而且這種結(jié)構(gòu)易受天氣條件和其他環(huán)境因素的影響，稍有不慎就會(huì)影響整個(gè)變電站建設(shè)的質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)的變電站建設(shè)只要注意焊接質(zhì)量就可以保障整個(gè)設(shè)備的質(zhì)量。因此，在施工進(jìn)行之前就要對(duì)施工人員的技術(shù)水平做出良好的評(píng)估，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行勘察，最終確立最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)模式。

4結(jié)束語(yǔ)

本文從裝配式變電站的建設(shè)意義出發(fā)，對(duì)該種變電站的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了解，同時(shí)也對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析，對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn)，為實(shí)際建設(shè)提供參考。這兩種結(jié)構(gòu)形式是當(dāng)前變電站建設(shè)中最常用的兩種辦法，其設(shè)計(jì)理念都符合變電站的構(gòu)建要求，符合當(dāng)代電力企業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展要求，在今后對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇之前，一定要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況全面評(píng)估，為變電站的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1] 盛立軍.淺談裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在變電站的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2018（21）：61，146.

[2] 王英豪，李建輝，張?jiān)?，?裝配式變電站混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析[J].江蘇建筑，2018（1）：63-65.

[3] 胡春雷.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑物在變電站中的推廣應(yīng)用[J].城市地理，2017（12）：158.