装配式变电站建筑物土建设计探讨

(中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽 合肥 230601)

变电站是电力基础设施的重要组成部分，变电站的建筑物建造长期以来沿用了就地采购砂石、砖块、钢筋、水泥等建筑材料，现场绑扎钢筋、立模、拌制混凝土、浇筑、养护、砌筑填充墙并粉刷等传统模式，其中的缺点有建筑工人劳动强度大，生产效率低，施工速度慢，建设周期长，材料消耗多等，施工质量容易受到施工队技术水平和天气等因素影响。装配式建筑受气候条件制约小，节约劳动力并可提高建造效率和质量。目前绿色建筑，装配式建筑等理念在民用建筑领域已被大力推广，同时国家电网公司要求全面推行变电站模块化建设，鼓励变电站采用装配式构件，减少施工湿作业，提高工程建设的效率，减少对环境的污染。这就要求变电站建设适应现代化的需要，采用装配式结构，采用新型建材，用新技术建房。变电站土建装配式应用范围主要有主控通信室、配电装置室等单层或多层建筑，以及构架、防火墙、电缆沟等构筑物，目前装配式变电站土建设计还缺少相应的规范作为参考，本文针对变电站内建筑物，结合提高工程建设效率和质量，减少环境污染等因素，对转配是建筑物结构选型，墙体以及屋面材料进行分析比较，以期为今后的装配式变电站设计提供有益的参考。

1 装配式建筑物结构

变电站的建筑物主要功能是放置，保护变电设备，提供生产人员检修和活动空间的建筑，属于工业建筑的范畴。变电站的建筑物按照其主要用途分为通信室，各电压等级一次配电装置室和辅助功能用房等。目前常用的装配式结构有装配式钢筋混凝土结构，装配式型钢混凝土结构和钢结构。装配式钢筋混凝土结构，是在工厂预制好混凝土构件，包括梁、板、柱、墙等，然后运输至现场进行吊装拼接，其适用于建筑造型变化小，组装简单的民用及工业建筑。装配式型钢混凝土结构将型钢混凝土结构与装配式结构的优点进行结合，其可以利用型钢定位，安装较为方便。其特点为构件承载力大，刚度大，一般应用于受荷比较大的高层建筑，且型钢外有混凝土包裹，钢构件的防腐、防火性能好。目前，国内对预制装配式型钢混凝土框架支撑结构体系相关节点拼接技术的研究尚处于初期探索阶段，节点实际抗震性能的研究不够完善，有限元模拟的成果较匮乏，实际工程应用较少，暂不推荐使用。钢结构是由钢制构件组成的结构，钢结构具有强度高，自重轻，抗震性好，施工进度快，地基费用省，占用面积小，工业化程度高，外形美观等优点，与混凝土结构相比，它是环保型的和可再次利用的，也是易于产业化的结构，装配式混凝土结构和钢结构对比如表1。

表1 装配式混凝土结构与钢结构对比

从表中可以看出装配式钢筋混凝土结构自重较大，运输和现场吊装困难，仅有少数施工单位具备装配能力，施工现场仍存在二次灌浆等湿作业。钢结构技术已较为成熟，运输装配方便，施工速度快，且自重轻抗震性能较好，但是钢结构的防腐和防火能力较弱，在设计，制作，防护，安装时必须引起足够的注意。综合考虑抗震性能，工业化程度，施工速度，节能环保等因素，并考虑到变电站内建筑物的重要性，高度等因素，变电站内装配式建筑物推荐采用装配式钢结构，单层建筑推荐采用轻型门式钢架结构，多层建筑建筑推荐采用钢框架结构。

2 装配式建筑物墙体

装配式钢框架结构围护系统应具备一定的强度和刚度，满足保温，隔热，防火，防水，隔音和装饰的要求，并且还要符合工业化生产方式。

我国常用的钢结构墙板主要有四种体系：轻型砌筑类墙体，单一材质板材，现场复合型板材，工厂预制型复合板材。常见的外墙板主要有蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)，预制混凝土墙板(PC板)，挤压水泥纤维复合墙板(ECP板)，纤维水泥复合板(FC板)，压型钢板复合板，铝镁锰板等。内墙板除以上外墙板种类外，主要还有防火石膏板，纤维石膏空心大板和聚苯颗粒轻质复合墙板等。各墙板的特点如表2所示。

表2 装配式墙板对比

由表中可知压型钢板复合板，纤维水泥复合板和铝镁锰板工业化程度高，结构性能好且易施工，然而考虑到铝镁锰板的单价较高，经济性较差，故外墙板推荐采用压型钢板复合板和纤维水泥复合板。防火石膏板技术成熟，安装速度快，易于施工，故内墙板推荐使用。

3 装配式建筑物屋面

建筑楼面，屋面板体系是装配式变电站建筑物构件的受控要件，其性能同时要满足隔音，防火，抗撞击等性能，对于屋面特别要注意防水性能。单(多)层框架钢结构房屋的楼盖系统由楼(屋)面板和梁体系组成。楼盖结构不仅是承受和传递竖向荷载的重要结构体系，同时在传递由风荷载和地震作用所产生的水平力方面也起着重要作用，合理的楼盖结构布置可以有效地提高框架结构的抗侧刚度和整体行，协调楼层的变形。

目前在钢结构中常用的屋面材料主要有蒸压加气轻质混凝土屋面，钢骨架轻型混凝土屋面板，压型钢板复合板，铝镁锰合金屋面板，压型钢板底模现浇板，钢筋桁架楼承板，钢筋桁架混凝土叠合板，PK预应力混凝土叠合板等，如表3所示。装配式钢结构楼屋盖的选择从装配性能，施工便利性，结构耐久性，防腐性能，防火性能，电缆管线敷设，建筑美观性等各方面综合考虑，钢框架房屋楼屋面板可采用压型钢板底模现浇板或钢筋桁架楼承板，轻型门式钢架结构屋面板可采用压型钢板复合板或铝镁锰合金屋面板。

表3 装配式楼屋面板对比

4 结 论

综合考虑工程建设效率和质量，经济性，减少环境污染等因素，对变电站内装配式建筑物结构类型，墙体以及屋面材料进行分析比较。装配式变电站内建筑物如主控通信室，配电装置室，推荐采用钢结构形式，对于单层建筑采用轻型门式钢架结构，对于多层建筑建筑采用钢框架结构，但是其防腐和防火能力需在设计，制作，防护，安装时引起足够的重视。对于建筑物外墙板推荐采用压型钢板复合板和纤维水泥复合板，内墙材料推荐采用防火石膏板。对于钢框架结构楼屋面板推荐采用压型钢板底模现浇板或钢筋桁架楼承板，轻型门式钢架结构屋面板可采用压型钢板复合板或铝镁锰合金屋面板。