装配式变电站建筑物土建设计探讨

高智炼 陈伟标

摘要：装配式建筑是当前国家和行业推广的方向，装配式变电站的建设不仅符合国家绿色节能建筑推广要求，也是国家电网实施智能变电站的重要组成部分。初衷是从头开始创新设计，在结构体系和围护体系上突破传统现浇钢筋混凝土变电站设计，实现建设节能绿色变电站建筑的目标。

关键词：装配式变电站;结构;维护

引言：

装配式建筑是建筑的大部分构件在工厂预制，然后运到施工现场组装的一种施工方法。装配式建筑改变了传统的施工方式，大大减少了现场工作量，提高了建筑质量，缩短了工期，实现了节能环保。推进装配式变电站的实施，将有助于大大提高变电站的建设效率，提高变电站的工程质量，提高电网建设能力。

一、装配式建筑结构特点

1、装配式混凝土结构介绍

装配式混凝土结构是指在工厂内预制好，运到施工现场组装的一种混凝土结构的房屋。预制混凝土结构对节点连接的要求非常高，即使是轻微的不小心处理也会造成灾难性的后果。在变电站建设中，预制混凝土結构仍处于研究阶段。

2、装配式钢结构介绍

装配式钢结构是指建筑物的结构体系，是由钢构件组成的结构体系。钢结构本身是一种预制结构，钢柱、钢梁等构件在钢框架厂制造后运至现场进行节点安装。与混凝土结构相比，钢结构的比重更轻，易于运输和吊装，显着降低基础成本，缩短生产周期，抗震能力强，可回收利用，适用于大型建筑。是一种跨度和高载荷结构，其构造适合变电站的使用要求。

二、装配式钢结构

装配式钢结构建筑由四个主要系统组成：结构系统、周界防护系统、设备管道系统和内部系统。

1、结构系统

装配式钢结构有轻钢结构和钢框架结构两种，分别介绍如下：

轻钢结构主要指门式框架，主要承重构件为钢斜梁和钢柱。龙门架具有受力简单、传力路径清晰、零件生产速度快、工厂加工方便、工期短等特点。轻钢结构适用于跨度为936m，柱距为6m，柱高为4.59m的单层工业厂房，单层工业厂房中无吊车或起重较轻的起重机。

钢框架是指由钢梁和钢柱组成的能承受垂直和水平荷载的结构，该系统功率清晰，布局灵活，易于标准化，构件完成组装，生产安装简单，施工速度快。钢框架适用于大跨度或高层或重型工业和民用建筑，如果变电站主楼的主控配电单元为单层建筑，且基本分压在0.7kN/m2以下，可选用硬门钢结构。

2.2 维护系统

维护系统是机加工钢结构的关键元素。围护系统与建筑的美观效果、保温效果、防水防火效果密切相关。维护系统必须与结构系统紧密协调、和谐结合，并与钢结构的轻量化和装配特性相适应，应具有轻便、保暖、隔热、防水、耐老化等性能。维护系统主要包括建筑（屋顶）表面围护结构和墙板围护结构。

2.2.1 装配式钢结构建筑的楼层（屋顶）

装配式钢结构建筑的屋面可以用压型钢板、压型钢板混凝土组合楼板、钢桁架楼承板等保护。

压型钢板是所有屋面材料中重量最轻的，常与轻钢结构配合使用，可有效节约钢材用量，减少基础荷载，降低成本。但是，铁板连接螺丝容易生锈，影响建筑物的使用寿命。简单的型材钢板屋面管道暴露在既不美观也不符合其使用要求的表面。由于变电站的特点，建筑跨度大，设备负荷重，楼板埋管及地埋件大，所以楼板不适合轻钢屋面施工。

钢结构中广泛采用特定肋高的压型钢板混凝土复合楼板，压型钢板混凝土复合楼板采用现浇混凝土浇筑支撑，以凹凸压型层板为衬板。整体楼板主要由楼板层、组合楼板和钢梁三部分组成。压型钢板复合楼板具有现场操作方便、工期短的优点，楼板整体性好。但对于楼板，必须安装多根横梁，且楼板总厚度较大，净高降低，楼板下表面不平整，影响美观和防火，并且楼板的双向刚度不恒定，抗震性能差。因此，需要对楼板进行防火处理。

钢筋桁架楼承板在型钢复合楼板的基础上进一步改进，混凝土楼板中的受力钢筋在工厂加工成钢桁架，桁架模板依靠自身的强度和刚度来承受混凝土。重量和施工荷载，无需支撑和拆卸模具，无需架设或拆除高空临时脚手架，提高工作效率40%左右。钢筋桁架楼承板已经是楼板的主要钢筋，可以在施工现场通过简单的绑钢筋、预埋管道和备用孔的方式浇筑混凝土，减少60%的现场钢筋粘结量。钢筋桁架楼承板组合楼板受力方式更合理，可根据需要设计成单向板或双向板，抗震性能好，楼板平整，施工方便，工期短。

2.2.2 预制钢结构建筑围护墙板

建筑墙体是降低建筑能耗的关键因素之一，而墙板材料及其结构是推广模块化装配式建筑的关键技术之一。板式建筑因其重量轻、耐火、施工快等特点，在目前正在建造的钢结构建筑中得到广泛应用。

目前市场上常见的预制板有耐火石膏板+保温棉、型钢复合墙板、ALC板（蒸压轻质加气混凝土板）、铝镁锰板等。耐火石膏板一般用于变电站主控楼和配电系统楼的内墙板，耐火石膏板具有重量轻、强度高、隔热、耐火、加工方便等优点。压型钢板复合墙板外夹芯板是由彩钢板和彩钢板与楼板和保温芯材组成的保温复合围护板，该板具有良好的隔热性能，但连接器容易生锈，表面涂层容易老化，典型的使用寿命仅为5-20年，与变电站声称的60年生命周期要求相差甚远，不适用于国网预制变电站。ALC 板代表蒸压混凝土板，ALC板重量轻，可有效减轻建筑物的重量，是一种轻质、高强度的围护结构材料，因其优良的隔热性能，适用于内外墙板、屋面板和防火墙。但是，缝纫材料容易老化，使用时一定要注意。

结束语：

变电站工程的总装设计改变了变电站的电气布局、土建设计和施工方式，特别适合解决通常面临土地狭小、工地狭小的城市变电站建设问题。采用钢结构和成品围护结构作为新型变电站工程高效、规范、节能、环保的新型建设模式，有助于解决众多项目面临电网建设、工期紧的问题。随着装配式技术的不断进步，装配式变电站将成为未来变电站发展的新趋势。

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