裝配式變電站建筑物土建設計探討

高智煉 陳偉標

摘要：裝配式建筑是當前國家和行業(yè)推廣的方向，裝配式變電站的建設不僅符合國家綠色節(jié)能建筑推廣要求，也是國家電網實施智能變電站的重要組成部分。初衷是從頭開始創(chuàng)新設計，在結構體系和圍護體系上突破傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土變電站設計，實現(xiàn)建設節(jié)能綠色變電站建筑的目標。

關鍵詞：裝配式變電站;結構;維護

引言：

裝配式建筑是建筑的大部分構件在工廠預制，然后運到施工現(xiàn)場組裝的一種施工方法。裝配式建筑改變了傳統(tǒng)的施工方式，大大減少了現(xiàn)場工作量，提高了建筑質量，縮短了工期，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。推進裝配式變電站的實施，將有助于大大提高變電站的建設效率，提高變電站的工程質量，提高電網建設能力。

一、裝配式建筑結構特點

1、裝配式混凝土結構介紹

裝配式混凝土結構是指在工廠內預制好，運到施工現(xiàn)場組裝的一種混凝土結構的房屋。預制混凝土結構對節(jié)點連接的要求非常高，即使是輕微的不小心處理也會造成災難性的后果。在變電站建設中，預制混凝土結構仍處于研究階段。

2、裝配式鋼結構介紹

裝配式鋼結構是指建筑物的結構體系，是由鋼構件組成的結構體系。鋼結構本身是一種預制結構，鋼柱、鋼梁等構件在鋼框架廠制造后運至現(xiàn)場進行節(jié)點安裝。與混凝土結構相比，鋼結構的比重更輕，易于運輸和吊裝，顯著降低基礎成本，縮短生產周期，抗震能力強，可回收利用，適用于大型建筑。是一種跨度和高載荷結構，其構造適合變電站的使用要求。

二、裝配式鋼結構

裝配式鋼結構建筑由四個主要系統(tǒng)組成：結構系統(tǒng)、周界防護系統(tǒng)、設備管道系統(tǒng)和內部系統(tǒng)。

1、結構系統(tǒng)

裝配式鋼結構有輕鋼結構和鋼框架結構兩種，分別介紹如下：

輕鋼結構主要指門式框架，主要承重構件為鋼斜梁和鋼柱。龍門架具有受力簡單、傳力路徑清晰、零件生產速度快、工廠加工方便、工期短等特點。輕鋼結構適用于跨度為936m，柱距為6m，柱高為4.59m的單層工業(yè)廠房，單層工業(yè)廠房中無吊車或起重較輕的起重機。

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構，該系統(tǒng)功率清晰，布局靈活，易于標準化，構件完成組裝，生產安裝簡單，施工速度快。鋼框架適用于大跨度或高層或重型工業(yè)和民用建筑，如果變電站主樓的主控配電單元為單層建筑，且基本分壓在0.7kN/m2以下，可選用硬門鋼結構。

2.2 維護系統(tǒng)

維護系統(tǒng)是機加工鋼結構的關鍵元素。圍護系統(tǒng)與建筑的美觀效果、保溫效果、防水防火效果密切相關。維護系統(tǒng)必須與結構系統(tǒng)緊密協(xié)調、和諧結合，并與鋼結構的輕量化和裝配特性相適應，應具有輕便、保暖、隔熱、防水、耐老化等性能。維護系統(tǒng)主要包括建筑（屋頂）表面圍護結構和墻板圍護結構。

2.2.1 裝配式鋼結構建筑的樓層（屋頂）

裝配式鋼結構建筑的屋面可以用壓型鋼板、壓型鋼板混凝土組合樓板、鋼桁架樓承板等保護。

壓型鋼板是所有屋面材料中重量最輕的，常與輕鋼結構配合使用，可有效節(jié)約鋼材用量，減少基礎荷載，降低成本。但是，鐵板連接螺絲容易生銹，影響建筑物的使用壽命。簡單的型材鋼板屋面管道暴露在既不美觀也不符合其使用要求的表面。由于變電站的特點，建筑跨度大，設備負荷重，樓板埋管及地埋件大，所以樓板不適合輕鋼屋面施工。

鋼結構中廣泛采用特定肋高的壓型鋼板混凝土復合樓板，壓型鋼板混凝土復合樓板采用現(xiàn)澆混凝土澆筑支撐，以凹凸壓型層板為襯板。整體樓板主要由樓板層、組合樓板和鋼梁三部分組成。壓型鋼板復合樓板具有現(xiàn)場操作方便、工期短的優(yōu)點，樓板整體性好。但對于樓板，必須安裝多根橫梁，且樓板總厚度較大，凈高降低，樓板下表面不平整，影響美觀和防火，并且樓板的雙向剛度不恒定，抗震性能差。因此，需要對樓板進行防火處理。

鋼筋桁架樓承板在型鋼復合樓板的基礎上進一步改進，混凝土樓板中的受力鋼筋在工廠加工成鋼桁架，桁架模板依靠自身的強度和剛度來承受混凝土。重量和施工荷載，無需支撐和拆卸模具，無需架設或拆除高空臨時腳手架，提高工作效率40%左右。鋼筋桁架樓承板已經是樓板的主要鋼筋，可以在施工現(xiàn)場通過簡單的綁鋼筋、預埋管道和備用孔的方式澆筑混凝土，減少60%的現(xiàn)場鋼筋粘結量。鋼筋桁架樓承板組合樓板受力方式更合理，可根據(jù)需要設計成單向板或雙向板，抗震性能好，樓板平整，施工方便，工期短。

2.2.2 預制鋼結構建筑圍護墻板

建筑墻體是降低建筑能耗的關鍵因素之一，而墻板材料及其結構是推廣模塊化裝配式建筑的關鍵技術之一。板式建筑因其重量輕、耐火、施工快等特點，在目前正在建造的鋼結構建筑中得到廣泛應用。

目前市場上常見的預制板有耐火石膏板+保溫棉、型鋼復合墻板、ALC板（蒸壓輕質加氣混凝土板）、鋁鎂錳板等。耐火石膏板一般用于變電站主控樓和配電系統(tǒng)樓的內墻板，耐火石膏板具有重量輕、強度高、隔熱、耐火、加工方便等優(yōu)點。壓型鋼板復合墻板外夾芯板是由彩鋼板和彩鋼板與樓板和保溫芯材組成的保溫復合圍護板，該板具有良好的隔熱性能，但連接器容易生銹，表面涂層容易老化，典型的使用壽命僅為5-20年，與變電站聲稱的60年生命周期要求相差甚遠，不適用于國網預制變電站。ALC 板代表蒸壓混凝土板，ALC板重量輕，可有效減輕建筑物的重量，是一種輕質、高強度的圍護結構材料，因其優(yōu)良的隔熱性能，適用于內外墻板、屋面板和防火墻。但是，縫紉材料容易老化，使用時一定要注意。

結束語：

變電站工程的總裝設計改變了變電站的電氣布局、土建設計和施工方式，特別適合解決通常面臨土地狹小、工地狹小的城市變電站建設問題。采用鋼結構和成品圍護結構作為新型變電站工程高效、規(guī)范、節(jié)能、環(huán)保的新型建設模式，有助于解決眾多項目面臨電網建設、工期緊的問題。隨著裝配式技術的不斷進步，裝配式變電站將成為未來變電站發(fā)展的新趨勢。

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