变电站建筑结构抗震设计中的问题分析

刘义娟（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司　湖南长沙　410000）

变电站建筑结构抗震设计中的问题分析

刘义娟
（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410000）

变电站运行系统相对复杂，内部还有较多的大型电力运行设备，总体建筑面积也相对较大。一旦发生地震灾害，极容易引发巨大的损失与灾害，做好变电站结构抗震设计具有重要的意义。本文简单介绍了地震灾害对变电站结构抗震理论设计，并对变电站结构抗震设计及抗震优化设计进行了详细的阐述。

变电站结构；抗震设计；问题

1　引言

现阶段，经济的快速发展使得人们对电力的需求逐渐增多，基于此，不断提高电力运行的稳定性与安全性具有非常重要的意义。变电站的稳定是确保电力运行稳定性的重要基础，因此，必须对变电站结构抗震设计的相关问题进行深入的分析。

2　变电站建筑结构抗震理论设计2.1建筑结构体系设置

对于变电站建筑结构体系的设置，应当将横墙承重的结构体系作为首选结构体系。一般情况下，变电站建筑中，配电室的长度要求较高，所以只需要较少的横墙，这样一来，就需要重点考虑变电站结构抗震设计。在变电站结构建设过程中，一般采用框架结构，这样一来，就不需要将墙体作为承重墙来使用，只需要布置填充墙，进而较好的满足变电站结构抗震要求。对于变电站中相同建筑的结构，应当选用一样的结构类型，严禁选用“混杂”的结构类型。

除此之外，在变电站中的配电室与其它附属建筑是建设在一起的，但两者的实际层高还是存在一些差异的，配电室层高通常为4.5m，但其附属建筑的层高大约为3m，有些建设单位为了节省成本与费用，会建议选用不同的结构类型，这对变电站结构的抗震效能造成威胁，此种情况应当说服业主选用统一的结构，保证建筑物的抗震性能。

2.2变电站建筑平面、立面布置

对于变电站建筑的平面布置，应当遵循对称、规则的原则，保证整体稳定性。同时，对于变电站建筑立面、剖面，需保证其协调与规则，且结构的侧向刚度要能够均匀的变化，不会发生突变情况。变电站墙体竖向布置，应当要上下连续，以此来避免发生刚度突变情况。对于变电站建筑墙体、柱等的截面、材料强度等级，应当自上而下逐渐变小或是不发生变化，严禁倒置刚度。

此外，建筑物平面布置一般会受到各功能要求以及场地的阻碍或是影响，进而会出现一些不规则的情况。在此情况下，为了更好的满足抗震需求，可以在不规则部位布置变形缝，这样一来，就能够将不规则的建筑划分成多个规则的单元，进而更好的满足变电站结构抗震要求。

在进行立面布置时，需要对其上下墙体的实际刚度进行全面的考虑，避免刚度突变情况的出现。当变电站受到各功能要求的限制时，建筑层高变化会较大，且墙体不连续，在此情况下，要想满足变电站结构抗震设计要求，就要在层高层间加设层间梁，并且在不连续的墙体部位加大梁、柱的截面，确保上下刚度的一致性，不存在刚度突变现象，使得建筑的布置更加的合理。

3　变电站建筑结构抗震设计

一般来说，生产性建筑物是变电站最重要的建筑物，是变电站结构抗震设计的重要部分。对于常规的变电站的生产性建筑物，通常有变压器室、电缆间、主控室以及配电装配室等，这些建筑一般具备层高较大、横墙较少及跨度较大的特征。对于变电站生产性建筑物结构抗震设计，总体可概括为以下几点：

3.1选用对抗震有利的结构方案

我国是一个幅员辽阔的国家，而每个地区的情况也是大不相同的，所以，每个地区所发生的地震灾害的等级、频率等也是存在一定的差异的。基于此，对于变电站结构抗震指标的确定，应当依据当地地震灾害发生的具体频率来进行，并尽可能的选用一些有利于解决或是缓解抗震带来的危害的结构设计方案。例如：在地震烈度为7度的地区，变电站的建筑物若采用砌体结构时，房屋高度宜控制在21m范围内，且其层高也要控制在3m的范围以内；对于变电站的建筑物因内部布置较多设备，横墙往往较少，此种情况下房屋总高度应控制在18m内，或选用框架型结构，在进行结构设计时，需要尽可能的确保建筑物层高的一致性，以此来确保变电站建筑物各个部分结构刚度相一致。

3.2合理的平面布置

在进行变电站结构抗震设计时，要尽量选用合理的平面布置。现阶段，当变电站发生地震灾害时，因变电站建筑物的横向地震承载力以及水平刚度无法达到相应的要求，导致整个建筑物发生倒塌的现象出现，进而给变电站带来巨大的损失。因此，在进行变电站结构抗震设计时，需要对建筑物的横向地震承受能力以及水平刚度的要求进行合理的提高。对于砌体结构，一般情况下，通过对变电站建筑物的横墙间距进行合理的设计，可以对建筑物的刚度进行适当的调整，但在调整横墙间距时，需要确保建筑物的水平刚度能够满足相应要求。对于横墙间距的最大间距，需要依据不同的情况确定。例如：在7度抗震设防地区，此时的抗震横墙最大间距可取24m。

总之，在进行变电站主要建筑物的平面设置时，需要确保其受力的明确，质量与刚度的对称性，以此来保持建筑物整体的规整。此外，在进行变电站主建筑物的竖向布置时，需要将其有效结合横向布置，尽量降低建筑结构高度、中心，确保变电站结构抗震设计的顺利进行。

3.3结构抗震薄弱部位设计

在进行变电站结构抗震设计时，不仅要做好建筑物主体结构的抗震设计工作，还要做好楼梯间、风道等平面设置，提升变电站结构抗震性。主要操作步骤如下：①在进行平面布置时，避免在转角部位或是建筑物的尽头处设置楼梯间。②尽量选用现浇板式或梁式楼梯，避免内部结构的空旷，还应当在楼板端部位置处设置梯梁。③当梯段转折处在楼层的中间位置时，应当在下层楼面设置梯柱支承梯梁，并尽量不要选用折板楼梯结构设计方法，避免在遇到地震灾害时发生梯板折断的情况，进而阻断维护人员的逃生路线。

3.4建筑物抗震构造措施

建筑物的抗震设计除主体结构应满足抗震要求外，还应根据不同的结构体系采取相应的构造措施来加强建筑物的整体性。在变电站的建筑物中最常见的结构形式为砌体结构和钢筋混凝土框架结构，对框架结构体系，应选择合理的柱、梁截面尺寸，配筋率不要过小，也不宜过大，梁、柱箍筋在端部均应加密，箍筋搭接端做135°弯钩等构造措施；对于砌体结构体系房屋，应采取设置现浇钢筋混凝土构造柱和圈梁、加强楼、屋面板与墙体的连接薄弱部位墙体设置钢筋网片等构造措施。

4　变电站结构优化抗震设计

对于变电站结构抗震优化设计，需要通过对以往变电站发生的地震事故及其发生的原因进行多方面的研究与分析，总结经验，将其用于优化变电站抗震设计，并建立变电站建筑物、室外构筑物地震灾害情况数据库。通过数据模型的建立，并将采集到的关于之前事故有关数据输入数据模型，可确定变电站结构抗震设计是否能够满足相关要求，进而不断提升变电站结构抗震设计合理性、准确性。除此之外，在进行变电站结构抗震设计时，还要不断增强对变电站结构抗震安全性评估、新型抗震技术的研究与推广的力度。

4.1变电站的抗震安全性能评估

4.1.1不断改善、优化评估方法

长期以来，变电站抗震能力标准主要是“大震不倒”，通常采用静力弹塑性分析法进行变电站抗震安全性能的评估，但在建模过程中，依旧出现了许多具有不确定性的人为假想因素，例如地震波强度的选用、计算机模型的选用等，这些因素的普遍存在限制了评估报告的准确性。因此，需要不断改善变电站抗震安全评估方法。

4.1.2软件开发

就目前我国变电站现状来看，其通常采用有限元程序来对变电站的抗震性能进行定性分析，但此方法无法进行定量分析。由此可知，采用有限元程度对变电站抗震安全性能进行评估，仅能够知道变电站结构是否具备抗震性能，但不能知道其实际抗震能力，也无法为变电站抗震性能的加固操作提供一些帮助。基于此，必须加强对目前抗震设计规范的有限元软件的研究与开发，确保变电站抗震设计优化工作的顺利进行。

4.2隔震、减震设计在变电站中的应用

近几年来，在我国在结构抗震优化设计过程中，隔震、减震设计是两项较为有用的新技术。其中，隔震设计流程如图1所示。隔震、抗震设计主要是为了降低地面的剧烈震动，进而降低变电站结构地震反应，确保其上部结构始终处于稳定状态。但隔震、减震设计依旧存在一些技术问题，例如无法确保减震技术的稳定性、有效性，并且，要想应用减震技术，还需要提供一定程度的经济支持。基于此，必须不断增强对隔震、减震技术的研究与探讨，使其充分发挥抗震优化作用。

图1　隔震设计流程图

5　结语

总而言之，电是确保经济发展与人们日常生活的重要基础，变电站是连接电厂和所有用电终端的介质，因此，为了提高用电可靠性，必须保证变电站能够安全的、稳定的运行，这就要求对变电站结构抗震设计给予高度的关注与重视，确保电力安全供应。

[1]蒙坤安.浅谈变电站主控楼结构抗震设计[J].赤子，2014（01）：264.

[2]吴继宗，孟健，冯向.高地震烈度地区企业变电站抗震设计分析[J].煤炭工程，2011（11）：25～26.

[3]许永安.浅谈变电站土建设计中的几个问题[J].山西建筑，2011（37）：7～9.

TM63

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1673-0038（2015）51-0052-02

2015-11-18

刘义娟（1964-），女，高级工程师，本科，主要从事变电站土建结构总图设计等工作。