談城市變電站結構設計遇見的幾個常見問題

全 麗

(成都城電電力工程設計有限公司，四川成都 610041)

0 引言

隨著城市用電負荷的急速增長，負荷的密集度也越來越高，變電站的規(guī)劃、選址等要考慮更多的影響因素。為了改善城市用電環(huán)境，一些大容量、緊湊型以及地下變電站也隨之出現(xiàn)。在城市建設步伐不斷加大，城市電網(wǎng)壓力越來越大的今天，要想有效解決城市建設與電網(wǎng)建設之間的矛盾，實現(xiàn)變電站結構設計的實效性、科學性與安全性，就必須在進行結構設計時，對幾個常見問題進行全面考慮。

1 城市變電站結構設計的新要求

變電站是電力系統(tǒng)中重要結點，也是城市電網(wǎng)不可缺少的重要組成部分。對于變電站來說內部設備的安全性固然重要，但其框架結構的安全性也不可忽視。變電站結構設計主要是指主控室、配電室以及結構支架等結構體系的設計。隨著建筑技術的不斷發(fā)展，我國大部分城市變電站都采用了鋼筋混凝土結構，這便大大提升了變電站的安全性。

以往的變電站大多建設在邊遠的市郊，受經濟與觀念的影響，在進行結構設計時，只是簡單的為電氣設備構筑個保障正常運行的包裝外殼，主要考慮的是變電站的功能及設備的運行條件，從而忽略了外觀造型、土地利用率以及環(huán)境保護等問題。隨著城市建設與建筑理念的不斷提升，城市變電站已經成為城市面貌體系中不可缺少的一部分，對變電站進行結構設計時，所需要考慮的問題也越來越全面。其中提高土地利用率，節(jié)省用地是城市變電站結構設計首先需要考慮的問題;隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，變電站的結構設計也應該具有節(jié)能環(huán)保的特點;另外，在現(xiàn)代建筑科技不斷發(fā)展的前提下，變電站還要重視對一些高新技術的應用，對設備、工藝的不斷完善等;最后，為了美化城市環(huán)境，呈現(xiàn)現(xiàn)代城市的新風采，在進行變電站結構設計時，還需要考慮其整體的美觀性，以及與周圍其他建筑、環(huán)境的協(xié)調性等。這些都是目前城市變電站結構設計所需要考慮的內容。

2 變電站結構設計

2.1 變電站結構設計的重點內容

1)基礎的設計:在采用天然基礎且柱下擴展基礎較寬、地基存在不均勻性，或地基為軟土地基時，可充分利用柱下條形基礎。另外，由于在節(jié)點部位基礎底面積容易在反復利用后產生不利影響，所以應該考慮適當將基礎加寬;在變電站基礎設計為樁基礎時，應該結合該區(qū)域的地質資料，選擇合適的樁基礎類型。通常采用預應力環(huán)形桿樁基礎的情況較多，樁體可為端承摩擦樁，如果淤泥層較厚，則還應該考慮負摩擦帶來的影響;混凝土基礎應該在混凝土下方做好墊層，如果有防水需要，應該對防水層的厚度進行明確;當抗震縫與伸縮縫在地面以下時，可不設縫，但要加強連接處，且沉降縫兩側的墻體基礎一定要分開;新建的建筑物基礎不能比周圍既有建筑基礎深。如比原基礎深，那么必須保證基礎間的距離要大于基礎間高差的1.5倍～2倍，以避免破壞既有建筑的穩(wěn)定性。

2)平面設計:變電站的現(xiàn)澆板配筋應該采用Ⅱ級鋼，吊鉤則可使用Ⅰ級鋼。可采用大直徑、大間距的布筋方式。鋼筋的布置要均勻，板上與板下的鋼筋間距要一致，可以采用直徑不同的鋼筋，但直徑的類型不能太多;框架填充墻的隔墻大多為輕質材料，過梁應該采用現(xiàn)澆梁帶而非預制混凝土梁。但是必須對輕質隔墻的做法及圖集進行標注，如果過梁與柱、構造柱連接時，柱要甩筋，且過梁需要采用現(xiàn)澆混凝土;為了提高變電站頂層的防水性能，頂層應該采用現(xiàn)澆樓板，同時要保證結構的整體性與易裝飾性;在電纜較多的房間，比如通信室，地板可采用活動結構。

3)樓梯設計:應該將休息平臺與梯段板平行方向的鋼筋拉通，而且休息平臺與梯段板的配筋也要合適。通常梯段板的厚度可取其跨度的1/30～1/25。當板式樓梯的跨度大于5 m時，應該加強反拱或增加配筋。

4)梁的設計:如果梁的上面有次梁，那么就需要適當?shù)脑鲈O箍筋或吊筋。禁止將次梁搭建在主梁支座周圍，如果不能避免，則應該充分考慮增加箍筋以及縱筋，以抵抗由次梁引起的主梁扭轉問題。通常為了滿足抗裂要求，上梁縱筋應該采用小直徑、小間距的配筋原則，但是實際上對鋼筋間距有著嚴格的要求，并且也需要與梁斷面相互協(xié)調，所以應該謹慎考慮。挑梁應該為等截面，從整體構造上，應該盡量避免沖切性破壞與斜截面的彎矩破壞等等。

5)柱的設計:為了減輕軸壓比制約，柱應該采用高強度的混凝土，并盡量縮小斷面的尺寸。柱也要避免過短，如果為短柱，則應該采用全高加密的箍筋，同時避免使用過大的縱筋。受豎向地震應力的影響，應該注重柱的軸壓比及配筋設計。當獨立柱上面或中部存在挑梁時，應該保證挑梁長度符合要求。在設計施工圖紙時，如果連接鋼筋的直徑較大，必須采用機械進行連接，而不能進行焊接，機械連接不僅可以保證連接質量，同時也方便進行檢查。

2.2 變電站結構設計需要注意的問題

對城市變電站進行結構設計時，還應該考慮抗震問題。進行抗震演算時，采用何種理論計算公式，需要根據(jù)樓蓋及整體的布置來確定。框架結構應該設計成雙向梁柱剛接體系，如果部分框架梁需要搭接在另一框架梁上，則需要對豎向抗震設計進行強化，從震害的特征及強度等方面進行全面分析;設計雨篷時，應該避免其從填充墻內出挑。如果雨篷或陽臺的跨度較大，則應該注意其抗扭能力;另外，建筑的長度應該能夠滿足伸縮縫的要求，如果無法滿足則應該采取通長配筋、改善保溫、鋪設架空層等措施來加以補償。

3 地下變電站結構設計的重點問題

3.1 地下變電站與上部建筑結構協(xié)調的問題

為了減少空間干擾、提高土地利用率，目前很多城市變電站都轉移到了地下。受許多因素的影響，地下變電站的結構設計與地上變電站有所不同。設計時還需要考慮地下變電站與地上建筑的協(xié)調問題。如果地下變電站的結構設計存在缺陷，不僅會影響到變電站正常功能的發(fā)揮，還容易給地上建筑造成一定的影響。地下變電站結構設計時，應該在滿足地下變電站各項標準要求的同時，滿足地面建筑的間隔距離及采光要求。地下變電站與地上建筑協(xié)調的好壞，對設計人員來說是一個考驗，它決定著整個工程的質量。設計時應該考慮的問題主要有:電梯井與地下變電站的協(xié)調性、主變壓室和高壓室運動維護的方便性、上層建筑設計的合理性、整體設計的經濟性以及變電站與周圍環(huán)境的協(xié)調性等。

3.2 地下變電站的結構設計

地下與地上的主體結構都可采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，其跨度應該在10 m～12 m范圍內。如果跨度大于12 m，則考慮采用預應力混凝土結構體系。如果主體結構的樓板開洞較大，則必須保證樓板強度與變形在允許范圍內。如果地下部分的主體結構梁板所承受的壓力較大，則應該考慮梁板的軸向壓力影響，可依據(jù)壓彎構件來計算;如地下水位較高，應該考慮降水施工方案對周圍建筑物所產生的不良影響。

4 結語

近年來，我國變電站已經基本實現(xiàn)了標準化設計，甚至部分地區(qū)也有了標準化設計的具體方案。對變電站的主控樓平面布置進行了明確，同時也基本明確了層數(shù)。在進行設計時，設計人員需要根據(jù)具體情況進行相應的調整，來實現(xiàn)預期的規(guī)劃設計目標。

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