鋼結構在變電站建筑施工的應用探析

王建中 安徽電力工程監理有限公司

在城市建設和電網飛速發展的背景下，變電站建設的步伐也在不斷加快，在過去變電站進行建設過程中，其基本的施工需要在施工現場將混凝土進行攪拌和澆筑成型，這種形式本身的建設周期長且施工速度較長。而目前所使用的構件建設是以直接拼接的形式來構成整體結構，建設效率大大提升。鋼結構的應用基于其強度高和承重力較大等特點，在目前變電站建筑施工中有著十分重要的作用。

一、變電站鋼結構的特點

當前，變電站內的構架、配電裝置樓GIS 室、換流站閥廳主體鋼結構及樓承板、墻面圍護系統安裝等普遍采用鋼結構工程。變電站構架鋼結構主要采取的是人字柱和結構式，而配電裝置樓GIS 室、換流站閥廳主體鋼結構主要采用地下部分鋼筋混凝土組合結構，地上部分鋼框架結構，地上部分樓板和屋面板鋼筋桁架的結構體系，在下地下室的頂板上固定上部框架結構，然后柱腳利用預埋螺栓進行連接，控制二者質量，可利用超聲波對其連接的質量進行檢查。而變電站的樓板一般都是組合結構形式設計，具體為壓型鋼板，澆筑混凝土。墻體主要采用纖維水泥板夾發泡混凝土輕質復合板墻體。

二、鋼結構在變電站中應用的特點

（一）承載力較高

在相關試驗對比中發現，鋼結構本身所產生的重力較強，有著較高的承載能力，并且本身鋼材的抗拉強度和各項性能指標都要由于傳統混凝土結構，由于本身的截面較小也同時減輕了結構的重量[2]。基于數據調查和研究表明，鋼結構自重一般在，而鋼筋混凝土結構建筑的自重一般在，二者自重具有的差異性較大。且在承受何在期間，鋼結構本身的自重輕也會減低基礎的工程造價，并可有效縮短建設周期。

（二）抗震性能較好

鋼結構以其本身獨特的抗震性，目前在各個地震頻發地區已經被廣泛使用，保障變電站的高效與穩定運行。并且鋼結構在韌性、延性等指標上也有著明顯的優勢，有著較為良好的安全性。一般強度都需要能夠抵抗Ⅷ級別的地震。

（三）可實現靈活布置來減少空間利用率

在變電站使用傳統的建筑材料期間，由于本身材料的重量其所占據的空間也會相對較大，并且也會經常出現各種結構尺寸不符合要求的情況。而目前所使用的鋼結構本身自重較輕，這樣在占地面積上會小于其他材料，可以給予施工靈活作業創造更多的施工空間[3]。另外鋼結構在被應用到跨度較大的空間時，建筑平面本身的分隔效果也會的體現，以此來滿足變電站建筑的實際建設需求。

（四）可有效縮短施工工期

鋼結構可以在現場裝配和工廠預制，這樣可以減少影響因素的破壞，并且也可簡化質量監管的難度，可實現施工機械化開展的目標。并且從變電站的建設特點類分析，一般都是在2-3 層，作業流程較為簡單，各個分項工程之間并不會產生影響，可以減少時間成本和勞動力成本的支出。

三、案例背景

本文以安徽合肥地區的長臨河500kV變電站2、3 號主變擴建工程、珠江路變電站為分析對象，這兩個變電站均廣泛應用鋼結構。其中利用鋼管制作構架柱，利用三角鋼桁架作為橫梁，鋼管之間采取法蘭連接或者焊接的方式來進行連接。配電裝置樓主體鋼結構主要受力構件有箱型鋼柱、焊接H型鋼梁及樓承板，鋼柱與鋼梁、鋼梁與鋼梁連接采用10.9 級高強螺栓連接，主鋼梁與鋼柱高強螺栓連接加焊接連接形式，采取單層、多層的框架結構，且柱腳和柱頂采取固定連接的方式。

四、鋼結構在變電站建筑施工應用中常見的問題和解決辦法

在一般變電站建筑結構施工期間，常見的問題主要有以下三種：

（一）防火問題

在鋼結構中，其耐火性較弱是存在的主要缺陷，變電站的防火要求高，一般設計防火等級為一級，鋼柱耐火3.0h，鋼梁耐火2h，樓梯和樓板耐火1.5h，防火措施不當這對于整個建筑的安全性會造成不良影響。一般在溫度變化中，鋼結構本身的平衡性和承載力會隨之降低，并且如果溫度較高，鋼結構內部的應力也會發生變化，導致整體結構穩定性失衡[4]。結合相關理論計算得知，在鋼結構全負荷狀態下，其結構失衡的臨界溫度為，但是如果真的發生火災，火場溫度可能會達到，也因此在塑性變形的影響下，很容易使鋼結構倒塌。而要想解決這種問題，目前主要采取的水淋冷卻法、包覆法和噴涂法來保護鋼結構。實際操作中可選擇適當的保護方法，如噴涂法效果相對較為顯著，施工前進行與底漆的相融性試驗并根據要求現場送檢，最終按送檢品牌的產品參數進行施工；作業前要了解當天和第二天乃至其后一周雨日、風力等情況，涂刷溫度5°-38°范圍內均可施工，涂刷時相對濕度應低于85%，涂刷24 小時內必須嚴防淋雨。但噴涂可能會增加鋼結構的承受力，其表面的平整性很難控制，因此需要結合實際情況來選擇適合的方法，確保涂裝均勻，無明顯起皺、流掛。

（二）防腐問題

目前大多數變電站建設的區域都在戶外，基于外界環境的影響，很容易導致鋼結構變形，所以必須要采取長期防腐的方法來保障鋼結構的穩定性。

目前熱噴鋁復合涂層法是變電站鋼材防腐的主要方法，其可結合相關工藝在建筑鋼結構的表面形成復合涂層，以此來保障結構的防腐效果[5]。該種方法的主要優勢在于：本身的構件尺寸不會受到影響，在溫度變化下也不會發生變形情況。同時在防腐作業中，還需要對鋼結構的表面做好科學處理，保障其構件本身的防腐效果，延長結構的使用壽命。

（三）焊接問題

鋼結構在施焊過程中由于外部熱力作用容易引起外部應力的變化，造成焊接變形異常，因此，在對其本身的焊工操作期間需要保障焊縫的致密性，盡量減少焊接收縮應力的數值，避免發生局部應力集中和應力分布不均勻的情況。焊工技術水平低，同樣會造成焊接裂紋、氣泡等不良現象。另外焊接工人本身的專業素質和焊接技能對于鋼結構的穩定性和質量有著十分密切的聯系，因此，施工前應對焊工進行考核和焊接工藝質量評定，選擇焊接工藝水平高的焊工，同時內部也需要做好高級焊工的培養工作，保障變電站整體結構的穩定性，實現變電站的可持續發展。

（四）鋼結構特殊性的問題

在變電站建設過程中，其所擁有的特點就表示必須要根據大量的埋管和線纜敷設來滿足變電站的運行需求，這樣則需要很多設備開洞來滿足這些線管的安裝要求。目前主要使用的是在板材內包裹住鋼梁的方法，這樣可以在墻體上敷設管線，實現暗敷埋設的效果，后續采取抹灰的方式來保持墻面的平整度要求，包裝整體墻面的清潔度和美觀性，在滿足變電站實用功能的背景下，保障其長期使用的效果。

五、結語

綜上所述，本文結合安徽合肥地區的兩所變電站建筑施工中鋼結構施工需要注意的問題進行分析，并提出相關的解決措施，希望能夠為相關工程的建設和質量防護工作提供一些有效的建議和意見，促進變電站長期穩定發展與運行。