110kV全戶內城市變電站結構形式的討論

李 鵬

鄭州祥和電力設計有限公司（450000）

0 前言

隨著城市化發展進程的加快，用電負荷的逐步增加，城市變電站建設的需求量也隨之增大。工業建筑是建筑創作的一個重要類型，除應滿足特定的生產工藝對建筑環境的嚴格要求之外，還要滿足工作環境舒適度和精神愉悅的建筑美學要求，而且工業建筑本質上是空間大小、環境指數、節能原則、公害對策、設備布局和建設速度等要素的組合。這一點有別于其他建筑。這就需要我們立足于國網典設及“兩型一化”的前提下，精心設計，優化比選，體現工業建筑的“工業化”特色。

結構形式依據電氣設備、空間布局及工藝要求布置圖，可選擇鋼筋混凝土框架結構，裝配式普鋼結構。

1 裝配式普鋼結構

裝配式普鋼結構，組成該建筑承重結構的主要受力構件為普鋼型鋼構件，組成該建筑圍護結構的材料為輕質的圍護材料。

輕型裝配式鋼結構的主材通常下面幾種:①冷彎薄壁型鋼結構；②熱軋輕型鋼結構；③焊接或高頻焊接輕型鋼結構；④輕型鋼管結構；⑤板壁較薄的焊接組合梁及焊接組合柱而構成的結構。

輕型裝配式鋼結構有下列優點:

1）自重輕,抗震性能好,安全性高。裝配式鋼結構構件承載力高、構件尺寸小，圍護結構采用自重小的輕質墻體和樓面材料，一般可減輕建筑結構自重的30%，質量是鋼筋混凝土建筑的1/2左右。輕型鋼結構整體剛度大,鋼材強度高、延性好，因此抗震性能好，用于結構抗震措施的費用少，適用于地震多發區；結構自重輕,基礎負擔小還可大幅減少基礎造價，尤其適用于地質條件較差的地區。

2）建筑造型簡潔美觀,內部空間布置靈活豐富。鋼材強度高,可以采用大空間柱網布置,建筑設計不受結構限制。室內大空間無梁無柱,跨度可達12 m,為業主提供了個性化分隔室內空間的可能。真正體現“以人為本”的設計理念；同時,墻柱等構件截面尺寸小,可增加凈使用面積5%～8%。

3）實現建筑產業化、裝配式鋼結構構件在工廠大批量、標準化生產,現場拼裝,工業化程度高,設計、生產、施工一體化，提高了建筑產業化水平。

4）施工快捷、工期短,不受季節限制。與傳統結構體系相比，裝配式鋼結構房屋至少可縮短1/3的工期。

5）綠色、環保,符合國家可持續性發展的要求。裝配式鋼結構不使用粘土磚,符合國家土地資源政策；施工過程中環境破壞及污染少,符合國家環保政策；而且大部分材料可回收和再生,具有很高的可重復使用性和可循環性,符合國家可持續發展戰略。

6）宜于拆卸搬遷:一旦站址受周圍環境影響需移址，裝配式鋼結構可在很短時間內拆遷，損失極小，而所有這些是鋼筋混凝土建筑所無法具備的。

2 混凝土框架結構

混凝土框架結構是采用混凝土柱、混凝土梁等桿件剛接組成空間體系作為建筑稱承重骨架的結構。屋蓋、樓板的荷載通過板傳給梁，梁再傳給柱，柱最終傳遞給基礎。混凝土框架結構平面布置靈活，能獲得較大的空間，適合用于多層工業廠房及民用建筑的辦公樓、住宅等。混凝土框架傳力途徑直接、合理，原材料易就地取材，整體性好，可模性好，構件簡單，堅固耐久，耐火性好，施工方便，實用經濟。框架結構為柔性結構，抗側剛度小，在水平荷載作用下側向位移大，抗震性能差；框架結構構件截面大，現場施工復雜，模板消耗多，工期較長；框架結構自重較大，對支座不均勻沉降敏感。

表1 鋼結構與鋼筋混凝土結構技術比較

框架節點區構造復雜，混凝土澆筑、鋼筋綁扎對其結構安全有很大影響。框架端部負彎矩大，計算配筋面積多，節點區鋼筋密集，混凝土施工困難，這給節點區質量留下安全隱患。混凝土框架施工受季節影響大，大部分為現場濕作業，工作條件差，容易產生污染,其施工質量多取決施工人員水平，未利用現代工業制造技術，也未能體現“兩型一化”的精髓，因此本工程中不推薦使用。

3 裝配式鋼結構與混凝土結構的經濟技術比較

1）技術比較:輕型鋼結構與常規鋼筋混凝土結構相比具有輕質高強、空間布置靈活、較強的抗震能力、工廠化生產、標準化施工等諸多優點，但鋼筋混凝土結構在防火，耐久性方面有明顯優勢，因此鋼結構的防腐和防火問題，在設計、制作、防護、安裝時必須引起足夠的注意。

2）經濟比較:經統計分析，同等條件下鋼筋混凝土結構常規方案的單位工程造價為1500元/m2左右，而輕型裝配式鋼結構的單位工程造價則高25%左右。盡管當前輕型裝配式鋼結構的單位工程造價高于鋼筋混凝土結構，但主要因素不在結構體系而是建筑內外墻板、樓板、防火及構配件成本較高。另外我國勞動力價格低廉，屬于技術密集型的鋼結構體系在節約勞動力方面的優勢在價格上顯示不出來。如果定型化、批量化設計建造，則可以在一定程度上降低材料成本。另外鋼結構工程可以縮短工期，故相應的工程貸款利息和管理費用大為節省，可以用來彌補較高的建安費。

4 結語

混凝土框架結構平面布置靈活,適合用于多層工業廠房及民用建筑的辦公樓、住宅等。原材料易就地取材，可模性好，堅固耐久，耐火性好，施工方便，實用經濟。但混凝土框架施工受季節影響大，大部分為現場濕作業，工作條件差，容易產生污染，其施工質量多取決施工人員水平。 裝配式鋼結構施工速度快，施工工期可大大縮短，在工程建設中采用鋼結構技術有利于建筑工業化生產，但造價較混凝土結構略高。

110千伏全戶內城市變電站結構設計，通過與電氣、建筑等專業協調溝通，大膽嘗試，不斷努力、探索，使得結構方案設計也在不斷的發展創新。并為電氣設備安全、可靠運行提供有力保障。