装配式变电站建筑设计法论文
时间：2022-08-30 06:43:17
1.1预制仓
预制仓类似配网的箱变，就是把电气设备集中地放置于一个钢箱体内，钢箱及设备均在工厂组装，然后整体用平板车运到现场，铺设在现浇的基础上，做好固定措施即告完成。预制仓的优点是布置非常紧凑，占地小，钢箱及设备由同一个厂家生产，生产配合可以做到无缝连接。缺点是运行部门反映操作空间狭小，局促，并有漏水等问题，外观上像工地的临时板房，档次低，耐久性也有待观察。如果钢箱及设备均由同一个厂家生产，则存在跨行业设计问题，技术难以达标，例如电气设备厂家不擅长设计箱体的结构导致吊装时变形过大等。改进的方法是分开钢箱厂家和电气设备厂家，各自生产后再在现场组合拼装。另外，箱体的尺寸要考虑运输的可能，但又必须满足使用要求，因此这是制约其发展的主要因素之一。
1.2钢筋混凝土装配式建筑
钢筋混凝土装配式结构就是把结构构件，如梁、板、柱按照图纸的要求在工厂预制后，运到现场进行组装，组装时需在节点处浇灌细石混凝土进行后连接，楼板面需后浇叠合层。装配式预制混凝土结构无相应设计规范，节点连接可靠性较差，同时大型板、梁、柱运输、堆放、吊装难度较大，同时需要大量二次湿作业，目前仅在民用建筑有使用，在工业厂房尤其在变电站的建设中尚无使用的先例，目前在研究阶段。如果没有形成规模化、标准化生产，工厂生产所用模具的费用非常高，且整体性能和抗震性较差。目前这方面做的比较先进的国家有日本、新加坡、美国，国内拥有该技术的企业有宝业、上海建工集团等。变电站建筑尚未有应用该结构的报道。
1.3钢结构建筑
钢结构建筑完美符合南网推广的绿色变电站设计理念，具体体现在以下几点：
（1）大部分的连接采用螺栓连接，小部分需现场焊接。除了楼面需现浇混凝土和基础外，再没有其他湿作业（例如传统建筑的抹灰），同时也减少了室内、外装修工作量（例如外墙的贴砖，室内天花及墙面的涂漆等）。
（2）楼面的楼承钢板既起模板的作用，同时本身有足够的刚度，在浇筑混凝土时无需在下方设置脚手架，从而节省了脚手架和模板的费用，也节省了工期。
（3）装配式钢结构建筑最大优点是构件的生产与加工不受工地现场施工进度的影响，可以在变电站三通一平尚未开工或正在施工时，变电站建筑的相关构件在工厂同步生产，因而大大缩短工期。
（4）建筑构件的可回收：建筑物土建部分只有少量的混凝土构件（如基础），更多更大量采用的是钢材，钢材是100%可以回收再利用的物资，符合国家及南网公司推行的环保理念。
（5）防火性能，钢结构的防火措施非常成熟，多采用涂刷防火漆以满足防火要求。
（6）防腐蚀性能，钢结构的防腐蚀措施已经是非常成熟的，按照不同的防腐要求对应不同的除锈等级和防锈措施，完全满足变电站的耐腐蚀要求。
（7）钢结构的结构安全，由于钢材的自重轻，在地震作用下受到的地震力比钢筋混凝土结构要小，同时由于钢结构的延性好，结构的位移要求可以适当放松，因而抗震性能明显优于钢筋混凝土结构。
1.4体钢结构+混凝土墙板
（1）根据相关资料显示，目前混凝土板材多数是蒸压加气混凝土板（ALC板）、纤维水泥板（FC板），经我院了解，在南方地区生产此类混凝土板的厂家基本没有，生产厂家较多在浙江及北京等地，存在异地运输路程过长问题。
（2）产品的质量比较差劣。佛山某变电站在局部位置曾试应用，结果表明，产品到现场后的缺损率达到20%，且厂家不包换，严重了影响工程质量及工期。
（3）由于每块板的重量较大，需采用汽车吊进行吊装；同时相对于全钢结构而言，增加了建筑的总重量，削弱了钢结构优势。（4）采用ALC板时，由于是无龙骨支撑，混凝土板与钢构件的连接缝由于材料热胀冷缩差异导致接缝处易开裂渗水，所以往往需在外面做特别处理，由此增加了施工程序；采用纤维板材时，一般都设龙骨支撑，那么为了室内的美观，需要增加一道内衬板加以装饰，由此也增加了工期及造价。
1.5装配式钢结构
1.5.1上部主体结构
采用钢框架结构，梁柱刚接，柱脚固接，梁、柱采用焊接H形截面和箱型截面，钢梁的典型截面H750×14×320×18、H400×8×200×12等，钢柱的典型截面为400×400×14、H450×10×380×22等；所有梁、柱均采用75μm红色醇酸底漆，3~4mm防火漆的防腐措施（防火漆既可防火，又可防腐），可满足25年免维护的使用需求。主变室柱外包防火板，耐火时间满足防火规范要求。所有梁、柱均在工厂制作加工，完成后在现场吊装，以高强螺栓连接为主，局部位置现场焊接；柱脚按埋入式设计伸入基础内，并按规范要求，将钢柱内置于地下室的钢筋混凝土柱，两者结合按钢骨混凝土柱设计。
1.5.2楼面结构
采用楼承钢板组合楼盖。具体做法是将1.0mm厚度的楼承钢板铺设于钢梁上部并做好连接施工（栓钉连接），然后在上部绑扎钢筋、浇灌混凝土。
1.5.3屋面围护结构
屋面采用轻钢结构，屋面板结构从外到内如下：①屋面外板采用0.63mm厚压型钢板，基板镀铝锌，外覆XPD（氟碳漆）涂层，360°卷边防渗漏和防热胀冷缩；②50mm厚岩棉；③PE薄膜；④屋面檩条，采用热浸镀锌冷弯薄壁型钢；⑤内衬板：0.37mm厚，基板镀铝锌。
1.5.4墙体围护结构
外墙板结构从外到内如下：①外层岩棉夹芯板，板厚0.65mm，板宽1.0m，夹芯板外侧表面压花，竖向放置，四面企口，表面XPD（氟碳漆）涂层；内侧钢板0.50mm，表面OPALTM涂层，平板；两钢板中间夹80mm岩棉保温，可起到保温隔热、防火、隔音等作用；②墙面次结构：竖向次结构为热浸镀锌冷弯薄壁型钢，横向次结构为方管；③外墙内衬板，采用0.37mm厚小波纹压型钢板，基板镀铝锌。夹芯板具有良好的防腐隔热性能，可保证25~30年的免维护要求。内墙采用防火石膏板，龙骨内藏，构造为饰面压型钢板+防火石膏板+龙骨+防火石膏板+饰面压型钢板，不但满足防火需要，也起到良好的装饰效果。当为主变防火隔墙时，尚需在龙骨层塞填岩棉以满足3h的耐火时间要求。
1.5.5楼梯结构
楼梯采用钢梁作为主承重构件，梁间踏步采用折形钢板，面层铺设30mm厚的水泥砂浆，然后贴防滑砖。
2技术经济比较
（1）本站与南网标准中110kVGIS变电站的区别主要体现在如表1几个方面。采用钢结构方案，综合楼建筑工程造价比常规钢筋混凝土方案增加573万元，约增加60%。增加部分相对于整个变电站的投资而言，仅占总投资的9%，在可接受范围内。
3结束语
当前，人们在节约资源的同时更加提倡保护环境减少污染，在建筑领域中，人们更加注重健康、适用和高效的使用空间。因此在变电站建筑设计中，探索变电站工业化、装配化生产的创新尝试，不但符合建筑工业化生产的理念，而且有效实现了绿色建筑可持续发展。
作者：刘奇俊 张智勇 王刚 单位：广东南海电力设计院工程有限公司
