變電站土建結構設計要點及注意問題分析

劉莉莎

摘 要：本文結合工作實踐，著重從基礎設計、平面結構設計、框架梁設計、框架柱設計以及鋼結構構架設計等方面論述了變電站框架結構設計要點，并提出了結構設計中安全性和耐久性問題、防火問題等一些需要注意的問題，以給類似的工程設計提供參考。

關鍵詞：變電站；框架結構；基礎設計；梁柱設計

近年來，我國經濟的迅速發展，建筑行業建設規劃不斷擴大，人們對用電需求的也不斷提升，新建或擴建的變電站建設數量因此而隨之增多，而變電站結構設計質量直接影響到整個電力項目的安全穩定運行。因此，在變電站土建結構設計的過程中，設計人員需要充分考慮到一些因素的影響，如基礎、地質以及外在條件等，以確保結構的安全性、可靠性和耐久性。

1 變電站框架結構設計

1.1 基礎設計

在天然基礎設計過程中，若發現柱下擴展基礎下的地基土比較松軟等情況，或為防止地基出現不均勻沉降，建議采用柱下條形基礎。因為柱下節點處的基礎底面積存在重復使用的情況，所以要適當地增加節點處的基礎寬度，在條形基礎下方也應采用C20混凝土鋪設100mm厚的墊層，以保證基礎澆筑混凝土的質量達到設計要求。當地基土承載力較差且基礎埋深大于3m時，可以考慮建設地下室并采用筏板或樁筏基礎，以提升地基承載力，減小地基不均勻沉降現象的發生。在筏板基礎設計時，當地基土承載力難以滿足設計要求時，應向建筑四周適當擴大地下室筏板以求適當分攤上部荷載。當筏板長度或面筋較大時，尚應按照一定距離設置后澆帶，待筏板的混凝土完成澆筑60天后，再用微膨脹混凝土對后澆帶進行封堵。在山區建設時應對場區作出必要的工程地質和水文地質評價。對建筑物有潛在威脅或直接危害的滑坡、泥石流、崩塌以及巖溶、土洞強烈發育地段，不應選作建設場地。

1.2 平面結構設計

樓板能在高度方向將建筑物分隔為若干層以滿足使用功能的需要，在受力上，也是墻、柱水平方向的支撐及聯系桿件，保持墻柱的穩定性，并能承受水平方向傳來的荷載（如風載、地震載），并把這些荷載傳給墻、柱，再由墻、柱傳給基礎。板筋應盡量采用二級鋼筋或三級鋼筋配置，一方面強度較高的鋼筋可以滿足大跨度或重荷載板的受力需求，另一方此類鋼筋剛度較大，支座面筋不易在施工過程被踩趴而造成面筋受力不足。板筋的間距不適宜過大，在滿足承載要求的情況下，宜把板筋間距控制在150～200mm之間，若板有防水防裂要求，板筋間距更應控制為不大于150mm。板厚宜先根據跨度大小確定，單向板板厚不小于1/30L，雙向板板厚不小于1/35L；在滿足受力基礎上，普通樓蓋厚度不宜小于100mm，天面層樓板由于經常飽受溫度應力而發生溫度裂縫，其厚度不宜小于120mm，鋼筋間距不宜大于150mm。

1.3 框架梁設計

框架梁的作用除了直接承受樓屋蓋的荷載并將其傳遞給框架柱外，還有一個重要作用根，就是它和框架柱剛接形成梁柱抗側力體系，共同抵抗風荷載和地震作用等水平方向的力。框架梁的截面高度h可按（1/10～1/18）L來確定（L為梁的計算跨度）。梁的截面寬度b不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4。當梁高較小或采用扁梁時，除驗算其承載力和受剪截面外，還需滿足剛度、撓度和裂縫的有關要求。在計算梁的撓度時，可以扣除梁的合理起拱值；對于現澆梁結構，可考慮梁受壓翼緣的有力作用。抗震設計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%；梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積的比值，除按計算確定外，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3；沿梁全長頂面和底面應至少各配置兩根縱向鋼筋，一級、二級抗震設計時鋼筋直徑不應小于14mm，且分別不應小于梁梁端頂面和底面縱向鋼筋中較大截面面筋的1/4；三、四級抗震設計和非抗震設計時鋼筋直徑不應小于12mm。

1.4 框架柱設計

框架柱就是在框架結構中承受梁和板傳來的荷載，并將荷載傳給基礎，是主要的豎向支撐構件。在框架柱設計中，為滿足抗震時結構柱所需的延性，柱應滿足規范對軸壓比的要求，這可以通過增加截面面筋和提高混凝土標號來實現。實驗證明，剪跨比不大于2的柱（短柱）的破壞模式是剪切破壞，這是一種脆性破壞模式，因此，工程中應盡量避免短柱的出現，否則須對柱的箍筋進行全高加密布置。

1.5 樓梯設計

樓梯是在地震、火災等災害中建筑內部人員的主要逃生通道，而在結構設計中，樓梯又往往作為獨立受力構件進行設計，因此，樓梯除滿足豎向承載力外，還應滿足相應的抗震性能要求。梯梁的布置在不妨礙建筑功能的前提下，應能使梯板受力更加合理，如盡量設計為A型樓梯。梯梁應該滿足框架梁的構造要求，梯柱除滿足框架柱的構造要求外，其箍筋還應全高加密。樓梯梯板的厚度可為樓梯跨度的1/25～1/30。當樓梯的撓度不滿足規范要求時，可以從以下幾方面考慮：1.增加梯板厚度；2.增加梯板縱向受力鋼筋的面筋，尤其是縱向底筋面筋；3.增加梯板跨中起拱值。當樓梯存在懸挑板休息平臺板時，其支座面筋應適當加強，可以按計算配筋增大1.2～1.5倍來配置。

2 變電站土建結構設計中應注意的問題

2.1 結構安全性和耐久性問題

在變電站土建結構設計中，有時為了提升結構的抗風險（抗風、抗震、抗腐蝕等）能力，可采用比規范要求更高的安全系數。對以受彎為主的構件，如梁、板等，其支座負筋由于施工要求不宜過密，可考慮一定幅度的塑性調幅（最大調幅20%）進行折減，但其底筋須按計算結果配置足夠，并應考慮支座調幅后的相應增大；對于懸挑構件，如懸挑梁、飄板等，其支座負筋面筋應比計算值提高20%～50%，以防止因支座負筋不足而瞬間破壞；對以受壓為主的構件，如柱、樁等，其縱向抗彎鋼筋計算值宜為構造配筋或略大，不宜把框架柱設計為縱向配筋很大的受彎構件，以降低柱受力的復雜性。

2.2 防火設計問題

變電站的防火設計也應受到重視。近年來，由于電纜問題發生火災的現象越來越多，因此，除選用分隔及阻燃的電纜外，在室外的電纜進出口還需要設置一道防火隔墻，用于阻隔火災的蔓延。另外，變壓器作為變電站內的重要設備之一，也通常會引發火災，因此，在進行變電站結構設計時，要控制好變壓器與變壓器之間、變壓器與其他設備之間的防火間距。如果防火間距達不到設計規范要求時，可采用防火隔墻進行防火。

3 結語

變電站作為供電的重要場所之一，其設計質量直接影響到電網的正常運行。因此，在變電站土建結構設計的過程中，設計人員要結合變電站的地質條件及性能要求，從結構承載力、抗震、抗風、耐久性等方面出發，掌握好土建結構設計要點，善于總結設計中需要注意的問題，提高變電站土建結構設計的水平，以做出具有安全性、可靠性、耐久性，又經濟合理的土建結構設計方案。

參考文獻

[1]謝淮寧，結構優化設計在工程實踐中的應用[J] 山西建筑，2006

[2]龔金京，于濱，定制鋼結構與土建技改配套工程深化設計[J] 工業建筑，2008

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