裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的應(yīng)用及發(fā)展分析

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，裝配式結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了當前應(yīng)用最為常見的建筑模式，不僅符合我國綠色、低碳、持續(xù)發(fā)展理念，同時也可以有效的縮短施工周期，并獲得較高的建筑質(zhì)量等特點，這也是建筑行業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢。本文基于我國裝配式結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，探究裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的應(yīng)用，并對裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的發(fā)展進行展望，為相關(guān)從業(yè)人員提供理論參考依據(jù)，推動我國建筑行業(yè)的長久健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式結(jié)構(gòu);電力工程;應(yīng)用及發(fā)展

在傳統(tǒng)的建筑模式中，不僅建筑施工周期長，建筑質(zhì)量把控難度大，同時也會生產(chǎn)較多環(huán)境污染，顯然并不符合我國所倡導的綠色經(jīng)濟理念，因此裝配式結(jié)構(gòu)建造模式應(yīng)運而生，有效的推動了我國土建工程行業(yè)的綠色節(jié)能轉(zhuǎn)型，得到了國家的大力扶持。裝配式建筑簡單來說就是將建筑工程的各個工序進行細分，將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圍護系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)及內(nèi)部系統(tǒng)等主要部件通過工廠集成化預(yù)制，再由現(xiàn)場組裝來完成，這種建筑模式可以將工程項目所需要的部件、結(jié)構(gòu)件進行批量生產(chǎn)，不僅有效的降低施工周期，減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，避免了環(huán)境污染，同時幫助建筑企業(yè)獲得可觀的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益，也有效的推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。而電力工程作為基礎(chǔ)建設(shè)項目中的重要部分，具備了投資高、工程量大、施工復雜、所需人員多的特點。加之我國建筑行業(yè)環(huán)保標準的持續(xù)提升，現(xiàn)澆混凝土建筑所存在的弊端日漸凸顯，不僅施工周期長、不可控因素多、人力資源需求高，同時對于建筑材料的需求量也高，導致所生產(chǎn)的建筑垃圾更多，并不能滿足我國綠色經(jīng)濟歷年的要求。基于此，越來越多建筑從業(yè)人員開始嘗試借助在電力工程中應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)，以此來推動電力工程建設(shè)的低碳環(huán)保發(fā)展。

一、裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國建筑行業(yè)最初是仿照前蘇聯(lián)的裝配式建筑模式，例如裝配式多層框架結(jié)構(gòu)，但同時期以發(fā)電廠為代表的廠房還是采取預(yù)制混凝土建筑模式。隨著建筑從業(yè)人員在實踐中的摸索，上世紀八十年代到本世紀初，一些新建項目開始陸續(xù)采用裝配式結(jié)構(gòu)。但在電力工業(yè)領(lǐng)域來說，由于電機容量加大、廠房高度及跨度越來越大，導致預(yù)制結(jié)構(gòu)的單件重量越來越重，裝配式建筑無論是設(shè)計能力、部件質(zhì)量把控還是施工技術(shù)等方面都不能滿足電力領(lǐng)域的需求。但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家開始倡導綠色經(jīng)濟理念，并開始大力支持裝配式建筑的發(fā)展，希望以此推動城市轉(zhuǎn)型，打造低碳環(huán)保城市，我國建筑工業(yè)化也進入到了發(fā)展黃金期[1]。中國電建公司加大了對于裝配式變電站、發(fā)電廠的設(shè)計研究力度，以此來帶動各發(fā)電企業(yè)尋求節(jié)能、高效的建筑結(jié)構(gòu)，因此裝配式結(jié)構(gòu)也受到電力行業(yè)的青睞。

當前電力工程對于裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要體現(xiàn)了以下兩個特點。一，電纜溝、圍墻、防火墻等附屬結(jié)構(gòu)具備明顯的數(shù)模特征，利用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，摒棄了磚砌結(jié)構(gòu)或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)[2]。二，裝配主體結(jié)構(gòu)普遍以鋼結(jié)構(gòu)為主，利用輕質(zhì)墻板作為圍護結(jié)構(gòu)，淘汰磚砌與粉刷，但目前并不能達到裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)。

二、電力工程中裝配式附屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

（一）裝配式電纜溝

電纜溝是鋪設(shè)電纜的地下通道，也是電力工程施工中的核心內(nèi)容。在電纜溝建造中，不管是磚砌還是現(xiàn)澆都需要較長的施工周期，同時也會受到多種因素的制約，但采用裝配式電纜溝不僅可以保證施工質(zhì)量，同時可以有效的縮減施工周期。裝配式電纜溝運用混凝土及鋼模板技術(shù)，首先在工程進行分段生產(chǎn)，運輸至現(xiàn)場后進行安裝。在裝配式電纜溝結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計階段，要基于裝配式結(jié)構(gòu)的特點，考量混凝土電纜溝的安全性及實用性，進而設(shè)計基本段溝主體與蓋板的結(jié)構(gòu)選型、交叉鏈接與轉(zhuǎn)彎段溝身結(jié)構(gòu)與處理方式、預(yù)制段之間拼接結(jié)構(gòu)與防水措施、溝底排水坡度等多個方面的問題。目前來說裝配式電纜溝主要分為L型、U型及板式電纜溝，電纜溝側(cè)壁與底板采用混凝土，長度在120CM～200CM之間，重量把控在1.5噸以內(nèi)，從而方便運輸與拼裝。生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)裝配式電纜溝時會根據(jù)項目需求，生產(chǎn)不同電纜溝交叉部位的I、L、+型交叉型號[3]。在安裝時也會根據(jù)實際情況選擇適宜的防滲水手段。

（二）裝配式圍墻、防火墻

裝配式圍墻是由基礎(chǔ)、圍墻柱、預(yù)制墻板及壓頂梁幾個部件構(gòu)成的。由于材料的不同，當前電力工程中的裝配式圍墻主要有預(yù)制混凝土柱加預(yù)制墻板實體圍墻、預(yù)制型鋼柱加預(yù)制墻板實體圍墻、預(yù)制混凝土柱加擠壓水泥纖維板圍墻及預(yù)制混凝土柱加玻璃纖維增強水泥板圍墻等幾種。圍墻通過預(yù)制圍墻柱受力，因此主體會設(shè)置凹槽，在安裝結(jié)束后卡入預(yù)制墻面，在利用壓頂梁進行密封。目前圍墻柱主要是通過焊接、螺栓連接及杯口插入式連接三種方式進行安裝[1]。杯口插入式是三種方式中最為牢固的，在施工現(xiàn)場對杯口基礎(chǔ)與基礎(chǔ)梁進行澆筑，再插入圍墻柱后利用更高級的細石混凝土進行二次澆灌。螺栓連接方式是裝配程度最高的，但對基礎(chǔ)所預(yù)留螺栓的精準有著較高的要求，焊接連接方式是將底部的預(yù)留鋼板與基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板進行焊接鉤釘，但需要對現(xiàn)場焊接部位進行防腐防銹處理。

裝配式防火墻本質(zhì)上與裝配式圍墻是相似的，但防火墻普遍高度較大，所以裝配式防火墻要采取框架式結(jié)構(gòu)，通過在墻頂部裝框架梁從而將框架柱進行連接，墻板也需要支撐梁，因此也需要在地面預(yù)制基礎(chǔ)梁。在裝配式防火墻生產(chǎn)時，可以根據(jù)施工現(xiàn)場的情況取消中間標高部分的框架梁，從而縮減構(gòu)件數(shù)量，縮短工期。在安裝裝配式防火墻時，還需要采用合適的時段提升其受力程度，確保防火墻的抗震性能。

三、電力工程中裝配式主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

（一）裝配式鋼結(jié)構(gòu)鍋爐房

在裝配式建筑中最為常見的就是鋼結(jié)構(gòu)，因為鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強度高，可以滿足快速施工的要求。目前來說鋼結(jié)構(gòu)鍋爐房已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到電力工程項目當中。與住在鋼結(jié)構(gòu)建筑相對比來說，發(fā)電廠鍋爐房由于需要專業(yè)布置，會時常出現(xiàn)樓板開孔、樓板不連續(xù)等現(xiàn)象，這也就導致重橫向鋼架強度不均。加之一些重型設(shè)備會放置在結(jié)構(gòu)高層，導致鍋爐房較為容易出現(xiàn)抗震薄弱層的現(xiàn)象，因此為了切實的強化鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗側(cè)剛度，就必須采取相應(yīng)的抗震手段。當前常見的有框架支撐體系、防屈曲耗能支撐及鋼板剪力墻體等。

對于地震高強度地帶的鋼結(jié)構(gòu)鍋爐房設(shè)計時，必須要選擇適宜的抗震措施，充分的考慮地震強度、機組容量及工程造價等多個方面的影響因素。其次由于地震高強度地帶對于支撐體系有著較高的要求，因此鍋爐房的設(shè)備、管道布設(shè)支撐時必須要避免與其相互沖突。

（二）裝配式鋼結(jié)構(gòu)變電站

裝配式鋼結(jié)構(gòu)變電站相比電力工程主廠房來說結(jié)構(gòu)較為簡單。隨著我國國家電網(wǎng)公司的創(chuàng)新推動，裝配式鋼結(jié)構(gòu)變電站的應(yīng)用愈發(fā)寬泛，其設(shè)計及施工也更加成熟。在工程造價可控的范圍內(nèi)以及非強侵蝕介質(zhì)環(huán)境的情況下，可以利用鋼框架結(jié)構(gòu)、門式鋼架結(jié)構(gòu)等，選擇定型及表轉(zhuǎn)化節(jié)點形式，以此來在最大程度上縮減構(gòu)件數(shù)量，盡可能的減少現(xiàn)場施工工序，加快施工進度[5]。外墻材質(zhì)通常選擇高密度纖維水泥板，內(nèi)隔墻選擇輕鋼龍骨石膏板，樓板采取鋼筋桁架樓承板等結(jié)構(gòu)。

但不可否認的是鋼結(jié)構(gòu)建筑抗火性能較為薄弱，但類似變電站等工業(yè)建筑都需要較高的防火登記，因此在裝配式鋼結(jié)構(gòu)變電站設(shè)計時要選擇合理的防火手段，同時還要對鋼結(jié)構(gòu)進行防腐處理。

當前BIM技術(shù)已經(jīng)充分的應(yīng)用到了裝配式變電站設(shè)計與施工之中，通過精細化管理，加快施工進度，縮減建造成本，在保證高精度鋼柱定位的前提下，規(guī)避構(gòu)件干擾碰撞的情況，提升現(xiàn)場裝配率。

四、裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的發(fā)展前景

裝配式建筑的發(fā)展會受到政策、技術(shù)、經(jīng)濟及市場等多種因素的影響。裝配式建筑誕生之初，因為技術(shù)標準不明確，預(yù)制構(gòu)件成本較高，導致無法被市場接受，因此并不能與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進行競爭。但隨著我國加大綠色經(jīng)濟理念的推行，在很大程度上推動了裝配式建筑的發(fā)展，不僅逐漸完善了相應(yīng)的技術(shù)標準，同時對于裝配式建筑的發(fā)展也提升了更為詳細的要求，裝配式建筑也進入到了發(fā)展黃金期。其次我國人力成本的增加，建筑行業(yè)不能像過去一樣可以輕松招聘到大量廉價勞動力，這也直接加大了造價成本，而裝配式建筑可以在很大程度上減少人力資源成本，也是順應(yīng)社會用工發(fā)展的需求[6]。

但目前來說，裝配式建筑未能全方位在電力工程得到推廣的原因主要是投資方的投資意愿不足以及工程總承包體制的制約。電力工程總建筑結(jié)構(gòu)復雜多樣，并沒有一定的規(guī)律可尋，加之構(gòu)建模數(shù)化處理難度高，預(yù)制件成本高等情況，導致投資意愿不足，而且預(yù)制構(gòu)件的施工標準及成本偏高，在經(jīng)濟效益的影響下，導致裝配式結(jié)構(gòu)不能完全的應(yīng)用在電力工程中。

總結(jié)：本文基于裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，對裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程附屬、主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進行了分析，最后探究了裝配式建筑在電力工程中的發(fā)展前景。雖然目前裝配式建筑并沒有在電力工程中得到廣泛應(yīng)用，但隨著國家電網(wǎng)關(guān)于推行裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制的決策與裝配式結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，筆者相信裝配式結(jié)構(gòu)在電力工程中的發(fā)展前景是寬闊的。

參考文獻：

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[3]陳富強，李卓勛，李長江.裝配式結(jié)構(gòu)在基坑工程中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及展望[J].廣東土木與建筑，2019，26（11）：30-36.

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[6]傅蛟龍. 新型裝配式結(jié)構(gòu)柱拼裝節(jié)點力學性能試驗研究[D].華僑大學，2013.

作者簡介：董濤，男，重慶市，漢，1991年8月，本科，土木工程，，助理工程師。