装配式变电站土建设计分析

装配式变电站土建设计分析

唐雪梅1兰灵2

（1.广州电力设计院有限公司广州510610；2.中山大学工学院广州510610）

摘要：随着社会经济的发展，我国的建筑行业有了很大进展，装配式建筑也有了广泛的应用。建设装配式变电站既符合国家推广绿色节能建筑的要求，也是南方电网推行智能变电站的重要组成部分。如何从源头上创新设计，在结构体系、围护系统等方面突破传统的现浇钢筋混凝土变电站设计，实现建设节能型绿色变电站建筑的目标，是本文探讨的初衷。

关键词：装配式变电站；土建设计；节能环保

引言

随着社会城市化进程的快速发展，资源紧缺的问题日渐突出，传统建设模式已经无法适应环境友好型社会发展趋势。在变电站建设中，应采用土地占用量少、施工周期短、运营可靠性高的建设模式。装配式变电站采用标准化和模块化的设计方式，是传统变电站设计的变革。为更好适应社会的发展，对装配式变电站设计的研究迫在眉睫。

1装配式变电站的特点

(1)施工周期短。在装配式变电站工程施工中，多个施工工序可以同时进行，同时现场预制安装、焊接施工方式便捷，能够有效缩短施工时间，提升施工进度。通过应用模块化生产方式，能够有效减少外部制约因素的影响，间接缩短工期。(2)成品质量高。装配式变电站主要建筑构件均应用预制构件，通过标准化生产厂家进行加工，不仅制作环境优良，而且制作工艺成熟，对于成品质量检测也比较规范，因此能够有效提升成品生产质量。另外，预制厂家生产过程流水化，因此构件的生产和质量检验成本比较低。(3)环境保护效益好。装配式变电站采用工厂生产方式，现场施工工序较少，对于施工材料、机械设备和人工费用的需求也比较少，同时占地面积小，垃圾、污水的排放量大大降低，环境保护效益好。此外，与传统的变电站相比，装配式变电站主体结构体系的使用寿命比较长，可以循环持续使用，加大了变电站的可持续性。

2装配式变电站土建设计原则

在确定建筑、结构总体设计原则时，对建筑物柱距、跨度、层高、构件类型、建筑物结构体系等进行了合理归并、统一。建筑设计在满足电气专业设备布置及使用功能的前提下，还考虑到建筑模数的相关规定，以实现建筑构件在不同建筑物之间、同建筑物不同部位之间的通用性和互换性。通过规格化、定型化的建筑构件量产以保证建筑构件的生产质量，降低生产成本。装配式建筑结构体系采用钢框架结构，保证了结构体系的安全可靠、经济合理。柱采用带悬臂梁形式，节点采用栓焊混合节点，减少现场的焊接工作量，缩短施工周期、质量上得到保证。柱脚刚接、柱梁刚接、梁梁铰接、屋面板采用压型钢板底模现浇板，减少脚手架和模板搭设的现场工作量，能够实现施工现场的平行作业。

3变电站装配式建设设计措施

3.1合理选用建筑物内墙材料

本期工程建筑物轻钢龙骨石膏板内墙面、内隔墙存在现场切割、抹灰打磨、涂料面层等非装配式作业，踢脚线安装存在现场“湿作业”现象。作为装配式建筑，当工厂进行墙板预制时，可有效地结合保温、防火、基层墙板、装饰层一体化制作，形成规格统一的预制成品。现场施工操作时只需要将其安装在龙骨之上即可，实现装配式建筑真正意义上的“绿色”施工。

3.2结构选型

在装配式变电站工程设计中，需要遵循结构安全性、适用性和经济性的原则，同时还应关注建筑工程施工便捷性和预制程度两方面，保证变电站土建技术的先进性、经济合理性、施工便捷性。采用全预制装配式混凝土框架结构体系。该结构体系具有抗震性能好、布局方式灵活、工业化预制程度高、工程造价合理等优点。

3.3实现多专业设备管线集成化设计

建筑物电气、暖通、消防、遥视安防等管线、槽盒设计安装各自为政，内墙板存在重复拆卸现象，严重影响施工进度与施工质量。作为装配式建筑，在进行预制构件设计时，需统筹考虑与电气、暖通、消防、遥视安防等专业管线、槽盒的布置，并预先做好预制构件加工图设计，在满足各专业规程规范的前提下合理布置管线、开关、插座、动力箱等。土建专业在内墙板排版时，充分考虑用于布置管线、槽盒等专用板材的位置、尺寸、数量，实现多专业设备管线设计的集成化，同时为施工单位采购、现场装配式安装奠定基础。

3.4围护系统

3.4.1装配式钢结构建筑物楼(屋)面

变电站的特性使得建筑的跨度大，设备荷载重，楼板预埋管及预埋件也多，所以楼板不适宜采用装配式轻钢屋面，宜采用现浇组合楼板。带一定肋高的压型钢板混凝土组合楼板目前在钢结构中应用广泛，压型钢板混凝土组合楼板利用凹凸相间的压型薄钢板做衬板，与现浇混凝土浇筑在一起，支承在钢梁上构成整体型楼板，主要由楼面层、组合板和钢梁三部分组成。压型钢板组合楼板具有现场作业方便、施工周期短等优点，且楼板的整体性好。但该楼板因需设多道小梁且楼板总厚度大而导致净高减少，且楼板下表面不平整，影响美观，防火性能差，需在板底做防火处理。楼板双向刚度不一致，抗震性能差。钢筋桁架楼承板在压型钢板组合楼板的基础上更进一步改良，将混凝土楼板中的受力钢筋在工厂中加工成钢筋桁架，桁架模板依靠自身强度和刚度，可承受混凝土自重及施工荷载，无需支模和拆模，亦无需在高空搭设和拆卸任何临时脚手排架，提升了约40%的工作效率。

3.4.2装配式钢结构建筑物围护墙板

目前市场常见的预制大板材有:防火石膏板+保温棉、压型钢板复合墙板、ALC板(蒸压轻质加气混凝土板)、铝镁锰板等。防火石膏板一般用于变电站内主控楼、配电装置楼的内墙板。防火石膏板具有轻质、高强、隔热、防火、加工方便等优点。压型钢板复合墙板的外板夹芯板系彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过粘强剂复合而成的保温复合围护板材。该板材保温隔热性优良，但连接件容易出现锈蚀现像、表面涂层易于老化，一般只有5～20年的使用年限，与南方电网提倡的60年全寿命周期变电站要求相差甚远，因此不适合应用于装配式变电站。

3.5主体结构设计

装配式变电站土建主体结构设计存在着装配式建筑普遍存在的问题，即框架梁柱节点的设计构造及传力。在装配式变电站土建设计中，优选主体结构，应用清晰的传力方式:框架柱为两层整体预制，采用型钢对节点进行加强处理，应用强柱弱梁以及强节点弱构件等概念设计，提升主体结构的抗震性，施工方式便捷，有利于提升施工进度;主梁和次梁采用叠合设计形式，梁端采用型钢与柱(梁)连接。在叠合层设计中，需提高混凝土结构剪切力，避免发生漏浆问题。在楼面板设计中采用格构筋叠合板，加强板的受力性能，增加新旧混凝土的咬合力。

结语

综上所述，变电站项目的装配化设计将会改变变电站电气布局、土建设计和施工模式，尤其适合于解决城市变电站建设普遍面临用地紧张、施工场地狭小等问题。采用钢结构和成品围护作为新型变电站项目高效、标准、节能、环保的建造新模式，有助于解决电网建设所面临的项目分布量大面广，工期紧张，建设人工费用高和政策处理困难等现状。随着装配式技术的不断成熟，装配式变电站将是未来变电站发展的新趋势。

参考文献

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