裝配式變電站建筑物土建設(shè)計(jì)探討

(中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230601)

變電站是電力基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，變電站的建筑物建造長期以來沿用了就地采購砂石、磚塊、鋼筋、水泥等建筑材料，現(xiàn)場綁扎鋼筋、立模、拌制混凝土、澆筑、養(yǎng)護(hù)、砌筑填充墻并粉刷等傳統(tǒng)模式，其中的缺點(diǎn)有建筑工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢，建設(shè)周期長，材料消耗多等，施工質(zhì)量容易受到施工隊(duì)技術(shù)水平和天氣等因素影響。裝配式建筑受氣候條件制約小，節(jié)約勞動力并可提高建造效率和質(zhì)量。目前綠色建筑，裝配式建筑等理念在民用建筑領(lǐng)域已被大力推廣，同時(shí)國家電網(wǎng)公司要求全面推行變電站模塊化建設(shè)，鼓勵(lì)變電站采用裝配式構(gòu)件，減少施工濕作業(yè)，提高工程建設(shè)的效率，減少對環(huán)境的污染。這就要求變電站建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)代化的需要，采用裝配式結(jié)構(gòu)，采用新型建材，用新技術(shù)建房。變電站土建裝配式應(yīng)用范圍主要有主控通信室、配電裝置室等單層或多層建筑，以及構(gòu)架、防火墻、電纜溝等構(gòu)筑物，目前裝配式變電站土建設(shè)計(jì)還缺少相應(yīng)的規(guī)范作為參考，本文針對變電站內(nèi)建筑物，結(jié)合提高工程建設(shè)效率和質(zhì)量，減少環(huán)境污染等因素，對轉(zhuǎn)配是建筑物結(jié)構(gòu)選型，墻體以及屋面材料進(jìn)行分析比較，以期為今后的裝配式變電站設(shè)計(jì)提供有益的參考。

1 裝配式建筑物結(jié)構(gòu)

變電站的建筑物主要功能是放置，保護(hù)變電設(shè)備，提供生產(chǎn)人員檢修和活動空間的建筑，屬于工業(yè)建筑的范疇。變電站的建筑物按照其主要用途分為通信室，各電壓等級一次配電裝置室和輔助功能用房等。目前常用的裝配式結(jié)構(gòu)有裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是在工廠預(yù)制好混凝土構(gòu)件，包括梁、板、柱、墻等，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行吊裝拼接，其適用于建筑造型變化小，組裝簡單的民用及工業(yè)建筑。裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)將型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，其可以利用型鋼定位，安裝較為方便。其特點(diǎn)為構(gòu)件承載力大，剛度大，一般應(yīng)用于受荷比較大的高層建筑，且型鋼外有混凝土包裹，鋼構(gòu)件的防腐、防火性能好。目前，國內(nèi)對預(yù)制裝配式型鋼混凝土框架支撐結(jié)構(gòu)體系相關(guān)節(jié)點(diǎn)拼接技術(shù)的研究尚處于初期探索階段，節(jié)點(diǎn)實(shí)際抗震性能的研究不夠完善，有限元模擬的成果較匱乏，實(shí)際工程應(yīng)用較少，暫不推薦使用。鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高，自重輕，抗震性好，施工進(jìn)度快，地基費(fèi)用省，占用面積小，工業(yè)化程度高，外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，它是環(huán)保型的和可再次利用的，也是易于產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)對比如表1。

表1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)對比

從表中可以看出裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重較大，運(yùn)輸和現(xiàn)場吊裝困難，僅有少數(shù)施工單位具備裝配能力，施工現(xiàn)場仍存在二次灌漿等濕作業(yè)。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)已較為成熟，運(yùn)輸裝配方便，施工速度快，且自重輕抗震性能較好，但是鋼結(jié)構(gòu)的防腐和防火能力較弱，在設(shè)計(jì)，制作，防護(hù)，安裝時(shí)必須引起足夠的注意。綜合考慮抗震性能，工業(yè)化程度，施工速度，節(jié)能環(huán)保等因素，并考慮到變電站內(nèi)建筑物的重要性，高度等因素，變電站內(nèi)裝配式建筑物推薦采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)，單層建筑推薦采用輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)，多層建筑建筑推薦采用鋼框架結(jié)構(gòu)。

2 裝配式建筑物墻體

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備一定的強(qiáng)度和剛度，滿足保溫，隔熱，防火，防水，隔音和裝飾的要求，并且還要符合工業(yè)化生產(chǎn)方式。

我國常用的鋼結(jié)構(gòu)墻板主要有四種體系：輕型砌筑類墻體，單一材質(zhì)板材，現(xiàn)場復(fù)合型板材，工廠預(yù)制型復(fù)合板材。常見的外墻板主要有蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板(ALC板)，預(yù)制混凝土墻板(PC板)，擠壓水泥纖維復(fù)合墻板(ECP板)，纖維水泥復(fù)合板(FC板)，壓型鋼板復(fù)合板，鋁鎂錳板等。內(nèi)墻板除以上外墻板種類外，主要還有防火石膏板，纖維石膏空心大板和聚苯顆粒輕質(zhì)復(fù)合墻板等。各墻板的特點(diǎn)如表2所示。

表2 裝配式墻板對比

由表中可知壓型鋼板復(fù)合板，纖維水泥復(fù)合板和鋁鎂錳板工業(yè)化程度高，結(jié)構(gòu)性能好且易施工，然而考慮到鋁鎂錳板的單價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性較差，故外墻板推薦采用壓型鋼板復(fù)合板和纖維水泥復(fù)合板。防火石膏板技術(shù)成熟，安裝速度快，易于施工，故內(nèi)墻板推薦使用。

3 裝配式建筑物屋面

建筑樓面，屋面板體系是裝配式變電站建筑物構(gòu)件的受控要件，其性能同時(shí)要滿足隔音，防火，抗撞擊等性能，對于屋面特別要注意防水性能。單(多)層框架鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋系統(tǒng)由樓(屋)面板和梁體系組成。樓蓋結(jié)構(gòu)不僅是承受和傳遞豎向荷載的重要結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)在傳遞由風(fēng)荷載和地震作用所產(chǎn)生的水平力方面也起著重要作用，合理的樓蓋結(jié)構(gòu)布置可以有效地提高框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和整體行，協(xié)調(diào)樓層的變形。

目前在鋼結(jié)構(gòu)中常用的屋面材料主要有蒸壓加氣輕質(zhì)混凝土屋面，鋼骨架輕型混凝土屋面板，壓型鋼板復(fù)合板，鋁鎂錳合金屋面板，壓型鋼板底模現(xiàn)澆板，鋼筋桁架樓承板，鋼筋桁架混凝土疊合板，PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板等，如表3所示。裝配式鋼結(jié)構(gòu)樓屋蓋的選擇從裝配性能，施工便利性，結(jié)構(gòu)耐久性，防腐性能，防火性能，電纜管線敷設(shè)，建筑美觀性等各方面綜合考慮，鋼框架房屋樓屋面板可采用壓型鋼板底模現(xiàn)澆板或鋼筋桁架樓承板，輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)屋面板可采用壓型鋼板復(fù)合板或鋁鎂錳合金屋面板。

表3 裝配式樓屋面板對比

4 結(jié) 論

綜合考慮工程建設(shè)效率和質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)性，減少環(huán)境污染等因素，對變電站內(nèi)裝配式建筑物結(jié)構(gòu)類型，墻體以及屋面材料進(jìn)行分析比較。裝配式變電站內(nèi)建筑物如主控通信室，配電裝置室，推薦采用鋼結(jié)構(gòu)形式，對于單層建筑采用輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)，對于多層建筑建筑采用鋼框架結(jié)構(gòu)，但是其防腐和防火能力需在設(shè)計(jì)，制作，防護(hù)，安裝時(shí)引起足夠的重視。對于建筑物外墻板推薦采用壓型鋼板復(fù)合板和纖維水泥復(fù)合板，內(nèi)墻材料推薦采用防火石膏板。對于鋼框架結(jié)構(gòu)樓屋面板推薦采用壓型鋼板底模現(xiàn)澆板或鋼筋桁架樓承板，輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)屋面板可采用壓型鋼板復(fù)合板或鋁鎂錳合金屋面板。