變電站建筑抗震及抗震加固設計探討

中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司 吉林長春 130021

摘要：變電站的抗震性能、穩固性能是保障變電站正常運轉的關鍵環節，因此文本結合筆者多年的工作經驗，詳細論述了220KV變電站抗震設計的概念，介紹了變電站抗震措施以及對為未做抗震設計的變電站提出了加固措施的方法建議。

關鍵詞：變電站；建筑抗震；抗震加固設計

1 對于變電站主控配電室的抗震設計

變電站的抗震設計主要由三部分組成，第一部分是抗震理論設計，第二部分是抗震計算，第三部分是抗震設防的措施。

1.1抗震理論設計

1.1.1建筑結構體系布置

在建筑結構布局時，首先應該選用采用橫墻承重結構。有些220KV變電站的配電室長度較長，橫墻相對較少，對于這種情況就需要我們專門考慮。為了更好的滿足抗震要求，一般來說采用的是框架結構，這種結構中墻體不作為承重墻，只作為填充墻。此外，要想達到最大的抗震效果，所有的建筑結構都應保持一致，采用同一種結構類型，不能為了降低建設成本而采用不同的結構類型。例如，配電室應該和其附屬的建筑物合在一起，而且應該采用統一的框架結構，同時配電室與附屬建筑物的層高應該不同，前者的層高保持在4.5米左右，后者的層高應該保持在3米左右。

1.1.2建筑的平面及立面布置

建筑的平面的布局應該保持規則性與對稱性，建筑平面的形狀應該具有較好的穩定性。此外，建筑的立面同樣應該保持協調與規則。結構的側向剛度應該保持均勻變化，最好不要出現突變；墻體的垂直布局應該保持連貫，皮面出現剛度的突變；墻體的材料強度應該保持不變或者自下而上依次遞減，切記不能出現剛度導致的情況。當220KV變電站為戶內時，因為受到220KV變電站自身功能與場地的限制，平面布局往往呈現出不規則的情況。因此要想滿足一定的抗震要求，就需要我們在220KV變電站不規則的地方設置沉降縫，用沉降縫將不規則的建筑劃分成許多規則的建筑單元。220KV變電站在自身功能的影響下建筑物的層高變化較大，墻體也會出現不連續的情況，這是就需要我們在設計是時針對層高較高的地方加設層間梁，這樣就保證了剛度的上下一致。

1.2建筑抗震計算

建筑物抗震設計的一個重要環節就是建筑物的抗震計算。對于傳統的砌體結構來說，它的一般采用底部剪力法進行抗震計算。當前，我國的大部分設計院所已經通過PKPM結構設計軟件來對建筑物進行抗震計算，在運用軟件進行抗震計算時，要確保計算中的數據的真實準確，否則計算得到的結果將會與實際情況之間存在較大的差異。

1.3抗震設防措施

進行建筑物抗震設計時，首先要確保設計滿足國家出臺的《建筑抗震設計規范》。除此之外，筆者根據自身多年的工作經驗，提出了一些設計建議。

（1）在220KV變電站自身功能與成本的影響下，配電室與其附屬建筑之間常常會出現錯層的狀況，這是就要采用磚混結構。當分開布局時，他們之間的縫隙寬度要滿足規定的抗震要求。當配電室與其附屬建筑沒有分開布局、公用一面墻時，就需要我們在墻中的跨樓板處設置圈梁。

（2）當磚混結構窗間墻的最小寬度與橫墻之間的間距不滿足規定的要求是，就需要我們計算出平面外的抗彎強度的大小，然后依據數據加設壁柱。

（3）在建設過程中，有時需要根據實際需要需留較大的洞口。當采用的是混轉結構時，需要在洞口的兩側加設壁柱，同時在窗臺板下架設圈梁，以此來保障墻體的剛度。當采用的是框架結構時，墻體上的洞口也應滿足抗震要求，如果留洞較大時，窗間墻卻很小時，就需要我們在流洞的兩側架設構造柱，保障上下梁的可靠連接。

（4）一般情況下，磚混結構的220KV變電站應該在梁下加設構造柱，如果實際需求中不用設置構造柱，也應在梁下設置梁墊，同時梁墊與墻體之間應該有可靠的拉結。

（5）較大的梁很容易受地震的影響而出現跨中垂直裂紋，為避免出現這種情況，就需要沃恩按照特定的情況去驗算梁的抗彎強度的大小。當地震力作用在梁上時，改變了它原來的正常受力，這時會使原來的下部受彎變為上部受彎，因此應該為梁配置受拉鋼筋，減輕地震對于梁的破壞。此外，地震發生時，大梁會由于抗扭強度不夠而遭到破壞，因此在設計是也要多加注意。

（6）對于框架柱的布置以及鋼筋的配備都必須滿足抗震要求。在一般情況下，由于框架柱只承擔垂直方向上的力，同時混凝土本身的抗壓性很高，這時框架柱只需配備較少的鋼筋。當考慮到地震力的作用時，就需要對框架柱進行抗剪、抗扭計算，然后根據計算得到的數據給框架柱配置相應的鋼筋。對于框架柱的布局也有嚴格的要求，各個框架柱之間的間距不能太小，同時框架柱應該保持均勻分布。在地震發生時，建筑物的四個角柱會最先遭到破壞，因此在布置是應該加上這四個框架柱的強度。

2 對已有建筑物抗震加固設計的建議

改革開放以前由于經濟發展水平較低，但是為了盡快上人民用上電，當時加設的220KV變電站中有很多沒有考慮抗震設防。如今，國民經濟水平得到了較大的提高，為保證電力的穩定供應，需要對未進行抗震設防的220KV變電站進行加固設防。這些220KV變電站由于處的情況不同，所以需要針對不同情況進行制定不同的加固方案。

（1）先前建造的220KV變電站絕大部分都是磚混結構，同時這些220KV變電站既沒有設置構造柱也沒有設置拉梁。對于這種情況，我們需要在原有的220KV變電站的外墻上增設混凝柱，同時在相對應的位置設置拉梁，拉梁的一般設置三道，分為上部、下部及中部，且要保持與原有墻體的可靠拉結，即將在構造柱與拉梁對應的墻體上植筋，把鋼筋深入到新加設的構造柱與拉梁中，是原有墻體與梁柱融為一個整體。通過這些措施可以有效的提高房屋的整體性、牢固性以及抗震能力。同時由于提高了220KV變電站的整體性，進而依舊增加了220KV變電站抗變形的能力。

（2）用鋼筋網與混凝土加強原有墻體，并把植入的墻體的鋼筋與鋼筋網進行焊接，以此來提高原有墻體的承載力和變形能力，也就是所謂的提高原有墻體的抗剪能力。

（3）原有的220KV變電站的配電室一般都存在跨度大、橫墻少的特點，這時就需要我們通過在外縱墻間設置鋼筋拉桿來提高墻體的抗震能力以及整體性。

（4）配電室的梁下沒有設置構造柱，這就使得墻體的局部抗壓強度存在不足。對于這種情況，我們需要在梁下加設混凝土壁柱，同時與外側新加混凝土進行拉接，提高梁下墻體的抗震能力。

（5）原有220KV變電站一般都是預制板屋頂，這種屋頂不僅抗震性能差而且保溫性以及防水性都不能滿足現有的實際要求。針對這種情況，我們需要將原有的保溫層及防水層拆掉，重新鋪設鋼筋澆層，提高穩定的整體剛度。

（6）先前的220KV變電站的基礎一般為毛石基礎，這種基礎沒有進行地基的處理。這是就需要我們在原有基礎上內外加現澆鋼混凝土彈性帶，提高原有基礎的整體性。

3 結語

隨著電力的廣泛應用，國民經濟與人民的日常生活，已經離不開電，220KV變電站作為電力供應的一個重要環節，要保障電力的穩定供應，就需要220KV變電站穩定運行。要保障220KV變電站的穩定運行，加強220KV變電站的抗震性是一個重要的方面。我們既要加強新建220KV變電站的抗震設防也要加強原有220KV變電站的加固，只有這樣才能提高220KV變電站抗震性以及穩定性，保障電力的穩定供應。

參考文獻：

[1]李珠，岳俊峰，石峰等.既有建筑抗震加固與節能改造一體化技術[J].施工技術，2009，38（5）.

[2]張熙光，王駿孫，劉惠珊.建筑抗震鑒定加固手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.