裝配式結構在電力工程中的應用及發展分析

摘要：隨著我國建筑行業的發展，裝配式結構已經成為了當前應用最為常見的建筑模式，不僅符合我國綠色、低碳、持續發展理念，同時也可以有效的縮短施工周期，并獲得較高的建筑質量等特點，這也是建筑行業未來發展的主要趨勢。本文基于我國裝配式結構建筑的發展，探究裝配式結構在電力工程中的應用，并對裝配式結構在電力工程中的發展進行展望，為相關從業人員提供理論參考依據，推動我國建筑行業的長久健康發展。

關鍵詞：裝配式結構;電力工程;應用及發展

在傳統的建筑模式中，不僅建筑施工周期長，建筑質量把控難度大，同時也會生產較多環境污染，顯然并不符合我國所倡導的綠色經濟理念，因此裝配式結構建造模式應運而生，有效的推動了我國土建工程行業的綠色節能轉型，得到了國家的大力扶持。裝配式建筑簡單來說就是將建筑工程的各個工序進行細分，將結構系統、圍護系統、設備與管線系統及內部系統等主要部件通過工廠集成化預制，再由現場組裝來完成，這種建筑模式可以將工程項目所需要的部件、結構件進行批量生產，不僅有效的降低施工周期，減少了建筑垃圾的產生，避免了環境污染，同時幫助建筑企業獲得可觀的經濟效益與生態效益，也有效的推動了建筑行業的發展。而電力工程作為基礎建設項目中的重要部分，具備了投資高、工程量大、施工復雜、所需人員多的特點。加之我國建筑行業環保標準的持續提升，現澆混凝土建筑所存在的弊端日漸凸顯，不僅施工周期長、不可控因素多、人力資源需求高，同時對于建筑材料的需求量也高，導致所生產的建筑垃圾更多，并不能滿足我國綠色經濟歷年的要求。基于此，越來越多建筑從業人員開始嘗試借助在電力工程中應用裝配式結構，以此來推動電力工程建設的低碳環保發展。

一、裝配式結構在電力工程中的應用現狀

我國建筑行業最初是仿照前蘇聯的裝配式建筑模式，例如裝配式多層框架結構，但同時期以發電廠為代表的廠房還是采取預制混凝土建筑模式。隨著建筑從業人員在實踐中的摸索，上世紀八十年代到本世紀初，一些新建項目開始陸續采用裝配式結構。但在電力工業領域來說，由于電機容量加大、廠房高度及跨度越來越大，導致預制結構的單件重量越來越重，裝配式建筑無論是設計能力、部件質量把控還是施工技術等方面都不能滿足電力領域的需求。但隨著我國經濟的快速發展，國家開始倡導綠色經濟理念，并開始大力支持裝配式建筑的發展，希望以此推動城市轉型，打造低碳環保城市，我國建筑工業化也進入到了發展黃金期[1]。中國電建公司加大了對于裝配式變電站、發電廠的設計研究力度，以此來帶動各發電企業尋求節能、高效的建筑結構，因此裝配式結構也受到電力行業的青睞。

當前電力工程對于裝配式結構的應用主要體現了以下兩個特點。一，電纜溝、圍墻、防火墻等附屬結構具備明顯的數模特征，利用預制裝配式結構，摒棄了磚砌結構或現澆混凝土結構[2]。二，裝配主體結構普遍以鋼結構為主，利用輕質墻板作為圍護結構，淘汰磚砌與粉刷，但目前并不能達到裝配整體式混凝土結構。

二、電力工程中裝配式附屬結構的應用

（一）裝配式電纜溝

電纜溝是鋪設電纜的地下通道，也是電力工程施工中的核心內容。在電纜溝建造中，不管是磚砌還是現澆都需要較長的施工周期，同時也會受到多種因素的制約，但采用裝配式電纜溝不僅可以保證施工質量，同時可以有效的縮減施工周期。裝配式電纜溝運用混凝土及鋼模板技術，首先在工程進行分段生產，運輸至現場后進行安裝。在裝配式電纜溝結構方案的設計階段，要基于裝配式結構的特點，考量混凝土電纜溝的安全性及實用性，進而設計基本段溝主體與蓋板的結構選型、交叉鏈接與轉彎段溝身結構與處理方式、預制段之間拼接結構與防水措施、溝底排水坡度等多個方面的問題。目前來說裝配式電纜溝主要分為L型、U型及板式電纜溝，電纜溝側壁與底板采用混凝土，長度在120CM～200CM之間，重量把控在1.5噸以內，從而方便運輸與拼裝。生產廠家在生產裝配式電纜溝時會根據項目需求，生產不同電纜溝交叉部位的I、L、+型交叉型號[3]。在安裝時也會根據實際情況選擇適宜的防滲水手段。

（二）裝配式圍墻、防火墻

裝配式圍墻是由基礎、圍墻柱、預制墻板及壓頂梁幾個部件構成的。由于材料的不同，當前電力工程中的裝配式圍墻主要有預制混凝土柱加預制墻板實體圍墻、預制型鋼柱加預制墻板實體圍墻、預制混凝土柱加擠壓水泥纖維板圍墻及預制混凝土柱加玻璃纖維增強水泥板圍墻等幾種。圍墻通過預制圍墻柱受力，因此主體會設置凹槽，在安裝結束后卡入預制墻面，在利用壓頂梁進行密封。目前圍墻柱主要是通過焊接、螺栓連接及杯口插入式連接三種方式進行安裝[1]。杯口插入式是三種方式中最為牢固的，在施工現場對杯口基礎與基礎梁進行澆筑，再插入圍墻柱后利用更高級的細石混凝土進行二次澆灌。螺栓連接方式是裝配程度最高的，但對基礎所預留螺栓的精準有著較高的要求，焊接連接方式是將底部的預留鋼板與基礎的預埋鋼板進行焊接鉤釘，但需要對現場焊接部位進行防腐防銹處理。

裝配式防火墻本質上與裝配式圍墻是相似的，但防火墻普遍高度較大，所以裝配式防火墻要采取框架式結構，通過在墻頂部裝框架梁從而將框架柱進行連接，墻板也需要支撐梁，因此也需要在地面預制基礎梁。在裝配式防火墻生產時，可以根據施工現場的情況取消中間標高部分的框架梁，從而縮減構件數量，縮短工期。在安裝裝配式防火墻時，還需要采用合適的時段提升其受力程度，確保防火墻的抗震性能。

三、電力工程中裝配式主體結構的應用

（一）裝配式鋼結構鍋爐房

在裝配式建筑中最為常見的就是鋼結構，因為鋼結構質量輕、強度高，可以滿足快速施工的要求。目前來說鋼結構鍋爐房已經廣泛的應用到電力工程項目當中。與住在鋼結構建筑相對比來說，發電廠鍋爐房由于需要專業布置，會時常出現樓板開孔、樓板不連續等現象，這也就導致重橫向鋼架強度不均。加之一些重型設備會放置在結構高層，導致鍋爐房較為容易出現抗震薄弱層的現象，因此為了切實的強化鋼結構廠房的抗側剛度，就必須采取相應的抗震手段。當前常見的有框架支撐體系、防屈曲耗能支撐及鋼板剪力墻體等。

對于地震高強度地帶的鋼結構鍋爐房設計時，必須要選擇適宜的抗震措施，充分的考慮地震強度、機組容量及工程造價等多個方面的影響因素。其次由于地震高強度地帶對于支撐體系有著較高的要求，因此鍋爐房的設備、管道布設支撐時必須要避免與其相互沖突。

（二）裝配式鋼結構變電站

裝配式鋼結構變電站相比電力工程主廠房來說結構較為簡單。隨著我國國家電網公司的創新推動，裝配式鋼結構變電站的應用愈發寬泛，其設計及施工也更加成熟。在工程造價可控的范圍內以及非強侵蝕介質環境的情況下，可以利用鋼框架結構、門式鋼架結構等，選擇定型及表轉化節點形式，以此來在最大程度上縮減構件數量，盡可能的減少現場施工工序，加快施工進度[5]。外墻材質通常選擇高密度纖維水泥板，內隔墻選擇輕鋼龍骨石膏板，樓板采取鋼筋桁架樓承板等結構。

但不可否認的是鋼結構建筑抗火性能較為薄弱，但類似變電站等工業建筑都需要較高的防火登記，因此在裝配式鋼結構變電站設計時要選擇合理的防火手段，同時還要對鋼結構進行防腐處理。

當前BIM技術已經充分的應用到了裝配式變電站設計與施工之中，通過精細化管理，加快施工進度，縮減建造成本，在保證高精度鋼柱定位的前提下，規避構件干擾碰撞的情況，提升現場裝配率。

四、裝配式結構在電力工程中的發展前景

裝配式建筑的發展會受到政策、技術、經濟及市場等多種因素的影響。裝配式建筑誕生之初，因為技術標準不明確，預制構件成本較高，導致無法被市場接受，因此并不能與現澆混凝土結構進行競爭。但隨著我國加大綠色經濟理念的推行，在很大程度上推動了裝配式建筑的發展，不僅逐漸完善了相應的技術標準，同時對于裝配式建筑的發展也提升了更為詳細的要求，裝配式建筑也進入到了發展黃金期。其次我國人力成本的增加，建筑行業不能像過去一樣可以輕松招聘到大量廉價勞動力，這也直接加大了造價成本，而裝配式建筑可以在很大程度上減少人力資源成本，也是順應社會用工發展的需求[6]。

但目前來說，裝配式建筑未能全方位在電力工程得到推廣的原因主要是投資方的投資意愿不足以及工程總承包體制的制約。電力工程總建筑結構復雜多樣，并沒有一定的規律可尋，加之構建模數化處理難度高，預制件成本高等情況，導致投資意愿不足，而且預制構件的施工標準及成本偏高，在經濟效益的影響下，導致裝配式結構不能完全的應用在電力工程中。

總結：本文基于裝配式建筑的發展現狀，對裝配式結構在電力工程附屬、主體結構的應用進行了分析，最后探究了裝配式建筑在電力工程中的發展前景。雖然目前裝配式建筑并沒有在電力工程中得到廣泛應用，但隨著國家電網關于推行裝配式結構預制的決策與裝配式結構自身的優勢，筆者相信裝配式結構在電力工程中的發展前景是寬闊的。

參考文獻：

[1]李健. 基于BIM的裝配式框架結構深化設計應用研究[D].安徽建筑大學，2020.

[2]鄧海明.裝配式結構在建筑施工中的應用分析[J].綠色環保建材，2020（01）：216.

[3]陳富強，李卓勛，李長江.裝配式結構在基坑工程中的應用研究現狀及展望[J].廣東土木與建筑，2019，26（11）：30-36.

[4]田容凡. 裝配式混凝土結構施工危險源管理及安全管控研究[D].西安工業大學，2018.

[5]王德超，王國富，喬南，代長順.預制裝配式結構在地下工程中的應用及前景分析[J].中國科技論文，2018，13（01）：115-120.

[6]傅蛟龍. 新型裝配式結構柱拼裝節點力學性能試驗研究[D].華僑大學，2013.

作者簡介：董濤，男，重慶市，漢，1991年8月，本科，土木工程，，助理工程師。